Определение средней температуры Тср

Температурный режим участка зависит от многих факторов.

1. Температурой газа на входе в КС (Т₂).

2. Повышением температуры газа при его компремировании

, (4.23)

где Т_В – температура газа на выходе ЦН; – степень сжатия нагнетателя; – политропический КПД ЦН.

3. Охлаждением газа в АВО

, (4.24)

где Т₁ – температура на выходе КС; Q₀ – теоретический теплосъем с одного АВО при двух работающих вентиляторах, Вт; k_A2, k_A1, k_A0 – коэффициенты тепловой эффективности АВО при 1,2 и 0 работающих вентиляторах; n_2,n₁,n₀ – количество АВО работающих с 2,1 и 0 вентиляторов; М – массовый расход газа через все АВО; с_РМ – теплоемкость газа при условиях АВО.

Схема работы АВО определяется из условия минимума затрат электроэнергии для обеспечения оптимальной температуры газа за КС. Не рекомендуется принимать температуру на выходе КС t₁ > 50⁰С.

4. Охлаждением газа в трубопроводе.

Газ в участке охлаждается вследствие теплообмена с окружающей средой и его расширения при снижении давления. В дифференциальной форме изменение температуры газа на участке между КС можно записать следующим образом

, (4.25)

где D_i – коэффициент Джоуля-Томсона, К/МПа; k – полный коэффициент теплопередачи, Вт/(м²К); T₀ – температура окружающей среды, К.

Приняв

,

после интегрирования и преобразований получаем

, (4.26)

где

, (4.27)

2. Пренебрегая влиянием дросселирования газа, получим уравнение Шухова

3. . (4.28)

В соответствии с (4.28) температура газа стремиться в бесконечности к температуре окружающей среды. С учетом дроссельного эффекта температура газа в конце участка меньше температуры окружающей среды. При температуре грунта близкой к 0⁰С температура газа может быть отрицательной, что вызовет промораживание грунта вокруг труб и дополнительные деформации трубопровода. Рекомендуется ограничивать температуру газа в конце участка Т₂ = 271273К, что приводит к ограничению температуры газа на выходе КС.

Т.к. температура газа по длине участка меняется экспоненциально, то средняя температура определяется как среднегеометрическая

. (4.29)

T

Т₁

Т₀

L

Рис. 4.3. Распределение температуры газа по длине участка

Расчет на прочность и устойчивость трубопровода определение толщины стенки трубопровода

Расчетную толщину стенки трубопровода δ ,мм, следует определять по формуле:

, (1)

где n, коэффициент надежности по нагрузке - внутреннему рабочему давлению в трубопроводе (СНиП2.05.06-85*табл. 13);

Р, МПа -рабочее давление в трубопроводе;

D_H, мм — наружный диаметр трубы;

R₁ —расчетное сопротивление растяжению, определяется по формуле:

, (2)

где m₀ - коэффициент условий работы трубопровода (СНиП 2.05.06-85* табл. 1); k₁ - коэффициент надежности по материалу (СНиП 2.05.06-85 * табл. 9); k_н - коэффициент надежности по назначению трубопровода, для трубопроводов D<1000 мм (СНиП 2.05.06-85* табл. 11);

R₁^н - нормативное сопротивление растяжению металла труб и сварных

соединений, принимается равным минимальному значению временного сопротивления σ_вр = R₁^н,МПа;

Полученное расчетное значение толщины стенки трубы округляется до ближайшего большего значения δн, предусмотренного государственными стандартами и техническими условиями. При расчете толщины стенки трубы запас на коррозию не предусматривается.

При наличии продольных осевых сжимающих напряжений толщину стенки следует определять из условия:

; (19)

где ψ₁ - коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние труб, определяемый по формуле:

; (20)

где σ_прN - продольное осевое сжимающее напряжение, МПа, определяемое от расчетных нагрузок и воздействий с учетом упругопластической работы металла труб, определяется по формуле:

; (21)

где α=1,2· 10^-5 град - коэффициент линейного расширения металла трубы;

Е=2,06 ·10⁵ МПа - переменный параметр упругости (модуль Юнга);

μ=0,26-0,33 - переменный коэффициент поперечной деформации стали (коэффициент Пуассона), при расчётах можно принять 0,3;

D_н, мм - диаметр трубы.

-расчетный температурный перепад.

Абсолютное значение максимального положительного или отрицательного температурного перепада определяют по формулам:

град; (22)

град. (23)

К дальнейшему расчету принимаем больший перепад температуры.

Находим величину продольных осевых сжимающих напряжений:

МПа;

Если Мпа – отрицательное значение, это означает, что присутствуют сжимающие напряжения. Тогда рассчитывают коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние труб ψ_1.

При наличии продольных напряжений расчетную толщину стенки пересчитывают:

мм

Полученное расчетное значение толщины стенки трубы округляется до бли-

жайшего большего значения δн, предусмотренного государственными стандартами и техническими условиями.