2.3.3. Расчет аво (аппарата воздушного охлаждения).
Произведем расчет АВО для летнего режима эксплуатации газопровода на КС Грязовец.
Технические характеристики и исходные данные 2АВГ-75 приведены в таблицах 3 и 4.
Таблица 3.Техническая характеристика аппарата воздушного охлаждения
2 АВГ-75.
Показатели |
Величина |
1.Расчетное давление (Р), [МПа] |
5,6 |
2.Поверхность теплообмена по оребрению (Нст), [м2] |
9930 |
3.Коэффициент оребрения (φ) |
20 |
Продолжение таблицы 3 |
|
4.Количество труб в секции (Nтр) |
528 |
5.Число рядов труб, [шт] |
6 |
6.Количество оребренных трубок в одном АВО (Nтр), [шт] |
180 |
7.Количество теплообменных секций (Nс), [шт] |
3 |
8.Установленная мощнгость электропривода, [кВТ] |
37 |
9.Количество двигателей на аппарат, [шт] |
2 |
10.Наружный диаметр трубок (Dн), [мм] |
57,4 |
11.Высота ребра трубки (h), [мм] |
16 |
12.Шаг ребра (S), [м] |
0,0025 |
13. Длина оребренной трубки (L), [м] |
12 |
14.Количество вентиляторов в одном АВО (n), [шт] |
2 |
15.Расход воздуха, нагнетаемого одним вентилятором
|
113,89 |
16.Свободная площадь между трубками (Fуз), [м2] |
11,5 |
17.Внктренний диаметр трубок (Dвн), [мм] |
25 |
18.Диаметр вентилятора, [м] |
5 |
19.Частота вращения вентилятора, [об/мин] |
250 |
20.Масса аппарата в объеме поставки (с обвязкой), [кг] |
41000 |
Продолжение таблицы 3 |
|
21.Габариты аппарата, [мм] длина ширина высота |
12820 6380 4890 |
Таблица 4. Исходные данные для расчета
Показатели |
Величина |
1.Суточная производительность КС (Q1), [м3/сут] |
40·106 |
2.Температура газа до АВОт (t1), [○С]
[К] |
40
313 |
3.Температура газа после АВОт (t2), [○С]
[ К] |
25
298 |
4.Температура воздуха (τ1), [○С]
[К] |
17
290 |
5.Критическая температура газа (Ткр), [К] |
213,3 |
6.Критическое давление (Ркр), [МПа] |
4,61 |
7.Теплоемкость газа (СР1), [Дж/кг·К] |
2743,68 |
8.Коэффициент динамической вязкости газа (η1), [Па·с] |
1,2·10-5 |
9.Коэффициент теплопроводности газа (λ1), [Вт·м/К] |
0,0317 |
Продолжение таблицы 4 |
|
10.Теплоемкость воздуха (СР2), [Дж/кг·К] |
1005 |
11. Коэффициент динамической вязкости воздуха (η2), [Па·с] |
1,2·10-5 |
12. Коэффициент теплопроводности воздуха (λ2), [Вт·м/К] |
0,24 |
13.Расчетное число аппаратов (nАВО), [шт] |
4 |
Определим мощность теплового потока:
;
где:
М1
–
массовый расход газа,
;
;
;
;
.
Определяем температуру воздуха на выходе из АВО при нормальной производительности вентилятора:
;
где:
М2
– массовый расход воздуха,
;
;
;
.
Средняя логарифмическая разность температур:
;
где: θ1 и θ2 - начальная и конечная разностль температур;
;
;
где: εΔt –поправочный коэффициент, учитывающий отличие схемы движения теплоносителей в АВО от противотока.
;
;
;
;
Следовательно: εΔt=0,87.
.
Определим коэффициент теплопередачи от газа к внутренней поверхности трубок АВО:
где: Re и Pr – соответственно числа Рейнольдса и Прандтля;
где: υ1 – скорость движения газа в теплообменных трубках;
;
ρ1 – плотность газа;
;
;
;
;
где: ΔР – потери давления газа в АВО, ΔР=0,06[МПа].
Рн – давление после нагнетателя (после компримирования);
;
;
;
;
где: fвн – площадь поперечного сечения трубки;
;
;
;
;
;
;
.
Коэффициент теплопередачи от наружной поверхности оребреных трубок к воздуху:
;
где: Nu – число Нуссельта;
;
;
где: ρ2 – плотность воздуха;
;
;
;
;
;
.
Рассчитаем коэффициент теплопередачи от газа в окружающую среду:
;
;
;
;
где: σст – толщина стенки трубки;
;
λст
– коэффициент теплопроводности стали;
;
.
Необходимая поверхность охлаждения:
;
.
Необходимое количество аппаратов АВО:
;
где: НАВО – поверхность теплопередачи одного АВО;
;
;
.
Таким образом, принимаем к установке 4 аппарата воздушного охлаждения.
Рассчитаем гидравлические потери газа в АВО:
;
где:
-
гидравлическое сопротивление в трубках:
;
режим
течения квадратичный, т.к.
;
;
;
;
.
По результатам расчета получили, что на КС Грязовец должны быть установлены 6 АВО( 4 рабочих и 2 резервных).