Курсовая работа (т): Технологический расчет газопровода, страницы 6-10

(17)

где Е - коэффициент гидравлической эффективности, принимаемый для новых труб в соответствии с рекомендациями [0] равным 0,95.

Коэффициент сопротивления трению для характерного для магистральных трубопроводов режима квадратичного сопротивления определяется по формуле

, (18)

где kЭ - эквивалентная шероховатость труб; для труб без внутреннего гладкостного покрытия принимается равной 0,03 мм, а для труб с внутренним гладкостным покрытием - 0,01 мм;

DВН - внутренний диаметр газопровода, м;

Re - число Рейнольдса, которое определяется по формуле:

(19)

где q - производительность газопровода, млн м3/сут;

DВН - внутренний диаметр газопровода, м;

μ - коэффициент динамической вязкости, Па·с.

для DУ = 1220 мм

для DУ = 1420 мм

Среднее давление в газопроводе можно определить по формуле

. (20)

Вычислив расстояния между КС по формуле (13), определяем требуемое число КС:

. (21)

для DУ = 1220 мм

Дальнейший расчет данного диаметра не целесообразен, т.к. расстояние между компрессорными станциями должно быть не менее 50 км.

для DУ = 1420 мм

3. Уточненный тепловой и гидравлический расчет участка газопровода между двумя КС

Уточненный тепловой и гидравлический расчет участка газопровода между двумя КС производится с целью определения давления и температуры газа в конце рассматриваемого участка.

Абсолютное давление в конце участка газопровода определяется из формулы расхода (12) при средних значениях температуры и давления газа на линейном участке, которые определяются методом последовательных приближений.

. (22)

Уточненный расчет участка газопровода выполняется в следующем порядке:

1) в качестве первого приближения значения принимаются λ и ZСР, найденные из предварительного определения расстояния между КС. Значение ТСР определяется по формуле (14);

2) по формуле (22) определяется в первом приближении значение рК;

) определяется уточненное среднее давление рСР по формуле (20);

) по формулам (10) с учетом средних значений давления и температуры определяются средние приведенные давление рПР и температура ТПР.

5) удельная теплоемкость газа Ср (кДж/(кг·К)) определяется в соответствии с п.18.6.7. [2] формуле:

(23)

(24)

где,

Получаем:

кДж/(кг·К)

6) коэффициент Джоуля-Томсона Di (К/МПа) вычисляется по формуле (п. 18.6.8. [2])

(25)

где,

Получаем:

7) средняя температура газа рассчитывается по формуле

(26)

где а - коэффициент Шухова рассчитываемый по формуле

(27)

где КСР - средний на линейном участке общий коэффициент теплопередачи от газа в окружающую среду, КСР =1,75 Вт/(м2·К);- пропускная способность подводного газопровода, млн.м3/сут;

Δ - плотность по воздуху.

284,02 К

8) коэффициент сжимаемости ZСР определяется по формуле (10);

) коэффициент динамической вязкости рассчитывается по формуле (11)

) число Рейнольдса вычисляется по формуле (19);

) коэффициент сопротивления трению λТР и коэффициент гидравлического сопротивления λ вычисляются по формулам (17) и (18);

) определяем конечное давление во втором приближении по формуле (22);

) полученный результат отличается от предыдущего приближения менее, чем на 5 % Результат удовлетворяет требованиям точности расчетов, переходим к следующему пункту;

) уточняется среднее давление по формуле (20);

15) определяется конечная температура газа

. (28)

На этом тепловой и гидравлический расчет участка газопровода заканчивается.

Значение коэффициента теплопередачи от газа в окружающую среду КСР в выражении (27) для подземных газопроводов (без тепловой изоляции), следует определять по формулам п.18.6.13 [2].

, (29)

(30)

(31)

(32)

где, dн - наружный диаметр газопровода без изоляции, мм;из - наружный диаметр изолированного газопровода, мм;

δсн - толщина снежного покрова, принимаем 0,050 м;- глубина заложения оси трубы (расстояние от поверхности насыпи до оси трубы), принимаем 1,7 м;

λгр - коэффициент теплопроводности грунта, Вт/мК,

При отрицательных температурах грунта значение коэффициента теплопроводности должно приниматься для грунта в мерзлом состоянии λм принимаем 2,1;

λсн - коэффициент теплопроводности снежного покрова, принимаемый в зависимости от состояния снега. Может быть принят: снег свежевыпавший - 0,1 Вт/м·К; снег уплотненный - 0,35 Вт/м·К; снег тающий - 0,64 Вт/м·К.

- термическое сопротивление изоляции трубопровода, м2К/ВТ,

λиз - коэффициент теплопроводности изоляции, может быть принят 0,25 Вт/м·К,

αв - коэффициент теплоотдачи от поверхности грунта в атмосферу, Вт/м2·К,

(33)

где, - среднегодовая скорость ветра принимаем 5,4 м/с;

Коэффициент теплоотдачи от трубопровода в грунт

Коэффициент теплопередачи от газа в окружающую среду

. Расчет режима работы КС

Для расчетов режимов работы КС применяются характеристики ЦН, представляющие зависимость степени повышения давления ε, политропического коэффициента полезного действия ηПОЛ и относительной внутренней мощности кВт/ата, от объемной производительности по условиям всаса и относительной коммерческой производительности (млн.ст.м3/сут)/ата при различных значениях относительных оборотов .

n, nном - соответственно рабочая частота вращения вала ЦН и номинальная частота вращения.

Рабочие параметры ГПА могут быть определены по методике ВНИИГАЗа (рис. 1).

Рисунок 1 - Приведенная характеристика центробежного нагнетателя по методике ВНИГАЗа

Порядок определения рабочих параметров следующий:

) определяется требуемая степень сжатия

(34)

где рн, рк - соответственно номинальное давление на входе и выходе ЦН.

2) Для выбранного компрессора определяется относительная коммерческая производительность (млн.ст.м3/сут)/ата. При этом для получения необходимой размерности следует значение давления в МПа умножить на 100 и разделить 9,80665.

(млн.ст.м3/сут)/ата

) Определяется удаленность от границы помпажа, которая должна составлять не менее 10%, по формуле:

(35)

При этом минимальное значение расхода определяется по характеристике нагнетателя, для чего точки пересечения горизонтальной линии, проведенной от требуемой степени сжатия и крайней левой восходящей линии политропного кпд опускается перпендикуляр на ось объемной производительности по условиям всаса.

) По характеристике нагнетателя определяется объемная производительность по условиям всаса, для чего проводиться горизонтальная линия от оси относительной коммерческой производительности к оси объемной производительности нагнетателя.

) По характеристике нагнетателя определяется относительная частота вращения путем нахождения точки пересечения известной степени сжатия и относительной коммерческой производительности.

) Определяется частота вращения нагнетателя по формуле

об/мин (36)

) По характеристике нагнетателя определяется политропный кпд ηпол путем интерполяции значений указанных на концах двух соседних восходящих кривыми линиями кпд, между которым находиться точка пересечения степени сжатия и относительной коммерческой производительности.

ηпол = 0,82

) Определяется внутренняя мощность нагнетателя , кВт. Для этого по характеристике нагнетателя определяется относительная внутренняя мощность , кВт/ата путем интерполяции значений указанных на концах двух соседних наклонных прямых, между которым находиться точка пересечения степени сжатия и относительной коммерческой производительности. Далее определяется внутренняя мощность по формуле:

= 270 кВт/ата

кВт (37)

При этом для получения необходимой размерности (кВт) следует стоящее последним в формуле значение давления всаса в МПа умножить на 100 и разделить 9,80665.