5.3. Методика расчета аво газа

Алгоритм методики, рассмотренный в данной работе позволяет рассчитывать температуру охлаждения газа в УОГ при различных режимах работы отдельных АВО в установке, а также оптимизировать режим работы АВО при минимальных затратах электроэнергии на охлаждения газа и потребляемого количества топливного газа на следующей КС.

Разработанную методику можно разбить на четыре блока: расчет АВО, расчет линейного участка, расчет компрессорного цеха, оптимизационный расчет. В данном пособии приводится только первая часть общей методики, т.к. это соответствует цели пособия-изучить методы расчетов теплообменной аппаратуры. Другие части методики приведены в курсе лекций и учебной литературе по дисциплине «Сбор, подготовка, транспортировка и хранение нефти и газа».

5.3.1. Расчет параметров аво на выходе

Исходные данные: тип АВО газа; количество установленных секций АВО, п; объем перекачиваемого газа за сутки, V, м³; относительная плотность газа по воздуху, Δ; давление газа на входе АВО, Р₁, МПа; температура газа на выходе КС до АВО газа, Т₁, ^оС; температура наружного воздуха, Т_в1, ^оС; барометрическое давление воздуха, Р_б, мм. рт. ст.

5.3.1.1.Гидравлический расчет

1. Определение среднего давления и температуры газа в АВО

Давление газа на выходе АВО примем равным 7,5МПа, а расчетную температуру газа за АВО - равной средней температуре окружающего воздуха плюс 15 градусов Т₂ = Т_в1+ 15^о

Р_ср = 0,5(Р₁+Р₂); (5.1)

Т_ср = 0,5(Т₁+Т₂), (5.2)

где Р₁, Р₂ – абсолютное давление газа на входе и выходе АВО, МПа; Т₁,Т₂ – температура газа на входе и выходе АВО, К.

2. Определение плотности перекачиваемого газа при стандартных условиях

_ст = 1,205Δ, (5.3)

где Δ - относительная плотность газа

3. Определение критических значений давления и температуры газа

Р_кр = 0,1773 · (26,831 – _ст); (5.4)

Т_кр = 155,24 · (0,564 + _ст), (5.5)

4. Определение приведенных значений давления и температуры газа

; . (5.6)

5. Определение среднего коэффициента сжимаемости газа

, (5.7)

где  = 1 – 1,68 · Т_пр + 0,78 · Т²_пр + 0,0107 · Т³_пр.

6. Определение средней плотности газа

, (5.8)

где z_ст - коэффициент сжимаемости газа при стандартных условиях.

7. Определение динамической вязкости газа

η_г = 110^-6(4,2168 + 0,0223Т_ср + 0,243Р_ср). (5.9)

8. Определение средней скорости газа в теплообменных трубах

w_г = , (5.10)

где V – среднесуточная производительность газопровода, м³/сут; n – количество установленных секций АВО газа на КЦ, шт; f₁  площадь проходных сечений труб одного хода по газу в секциях АВО, м².

9. Определение критерия Рейнольдса

Re_г = , (5.11)

где d_в - внутренний диаметр труб, м

10. Определение коэффициента гидравлического сопротивления

для ламинарного режима движения, Re  2320,

_тр = 64/Re; (5.12)

для турбулентного, Re = 10⁶  10⁴,

_тр = 0,3164/Re^0,25 ; (5.13)

для зоны шероховатого трения при, Re  10⁶,

= 21g d_в/(2σ) + 1,74, (5.14)

где σ – высота выступов шероховатости, м.

11. Определение потерь давления газа в АВО

P = , (5.15)

где l_m - длина труб, м;  сумма коэффициентов местных сопротивлений в направлении движения газа в пределах АВО.

12. Определение давления газа на выходе АВО

Р₂₁ = Р₁  Р. (5.16)

Если выполняется условие |Р₂ – Р₂₁| ≤ δ, где δ – точность расчета, то дальнейший расчет производят с уточненным значением Р₂. Если условие не выполняется, то принимают Р₂ = Р₂₁ и расчет повторяется с начала.