39. Температурный режим газопровода

Процесс движения газа по Мг не изотермический, т.е протекает при изменяющейся температуре газа. при прохождении через КС газ в результате компримирования нагревается и даже после охлаждения на выходе КС в аппаратах АВО, газ перед подачей в МГ имеет температуру существенно отличающуюся от температуры окружающегося воздуха, при надземной прокладке, или грунта, при подземной способе.

По мере удаления от КС газ охлаждается в результате теплообмена с окружающей средой или грунтом и его температура становится близкой к температуре грунта. Кроме теплообмена охлаждение газа происходит за счет эффекта Джоуля-Томсона.

Тепловые расчеты при проектировании МТ выполняются для определения пропускной способности МГ, выявления величины термических напряжений в трубах и расчетов режимов работы компрессорных цехов и АВО.

Данные о распределении температуры необходимо для определения мест возможной конденсации водяных паров и образовании гидратов. Условие образования гидратов является наличие воды в МТ.

На изменение температуры транспортируемого газа оказывает влияние коэффициент теплопередачи от газа к грунту, температура грунта, в свою очередь коэффициент теплопередачи является функцией следующих переменных (теплопроводность грунта, глубины заложения, диаметра трубы).

В соответствие с ОНТП 51-1-85 температура газа в любой точке однониточного МГ при любом способе прокладки следует определять по формуле:

Средняя температура на участке МГ определяется по формуле:

График изменения температуры по длине МГ представлен ниже

40. Увеличение пропускной способности газопровода

1. Укладка параллельной нитки (лупинга). До увеличения пропускной способности имелся газопровод длиной L и диа­метром D₀. Начальное и конечное давления соответственно рав­нялись р_н и р_к. Расход газа — Q₀. Необходимо увеличить про­пускную способность газопровода до величины Q путем сооруже­ния лупинга. Обозначим диаметр лупинга — D_л, а длину — х_л. Перепад давления на концах газопровода остается без изменения (рис. 52).

Необходимо определить длину лупинга х_л заданного диа­метра D_л. Предполагаем, что режим течения изменяется незначи­тельно и можно считать, что коэффициент гидравлического сопротивления до и после увеличения пропускной способности одинаков.

Из уравнения определяется длина лупинга. При изве­стной длине лупинга можно определить другие параметры, на­пример диаметр лупинга или пропускную способность после укладки лупинга.

При х_л = L и при D_л = D₀ из уравнения имеем (Q₀/Q)² = ¼ или Q = 2Q.

Из практических соображе­ний лупинг лучше сооружать в конце трубопровода, так как там давление меньше и труба будет испытывать меньшие напряжения. Кроме того, установка лупинга в конце способствует увеличению аккумулирующей способности последнего участка газопровода.

2. Укладка вставки большего диаметра. Параметры газопро­вода до увеличения пропускной способности — Q₀, D₀, L, р_н и р_к. Пропускная способность его должна быть увеличена до-величины Q путем сооружения вставки большего диаметра. Пусть вставка длиной х_в расположена на расстоянии х от начала газо­провода.

Из уравнения расхода запишем перепад давления по участкам (считаем, что режим течения не изменяется):

Общий перепад давления будет равен: .

Из этого выражения видно, что место расположения вставки (это же относится и к лупингам) не влияет на пропускную способ­ность газопровода.

По этому уравнению определяется длина вставки или другие величины (диаметр, расход) при известных остальных пара­метрах.

3. Удвоение числа КС. Чтобы увеличить пропускную способ­ность газопровода, путем увеличения числа КС, необходимо увеличить пропускную способность каждого перегона.

Полагая, что режим течения изменится незначительно, запи­шем выражение для пропускной способности участка газопровода после удвоения числа КС

Разделим почленно эти выражения, получим Q/Q₀ = √2. Отсюда следует, что при удвоении числа КС пропускная способ­ность газопровода возрастает на 41%.

Оптимальный способ увеличения пропускной способности газо­провода определяется в каждом конкретном случае сопоставле­нием технико-экономических показателей конкурирующих вариантов.