Задание на курсовое проектирование по дисциплине «проектирование и эксплуатация магистральных газопроводов»

Тема курсовой работы – «Технологический расчет магистрального газопровода»

Целью расчета является решение следующих задач:

1) определение основных физических свойств транспортируемого природного газа;

2) выбор основного оборудования (ГПА, нагнетатель, АВО, ПУ);

3) обоснование выбора диаметра или числа ниток МГ;

4) определение необходимого числа КС и расстановка их по трассе газопровода;

5) выполнение уточненного гидравлического и теплового расчетов линейных участков МГ;

6) расчет режима работы КС;

7) определение аккумулирующей способности последнего участка газопровода.

Объем расчетно-пояснительной записки – 25–30 страниц, графическая часть – 1 лист формата А1.

Принятые обозначения:

Q_Г – годовая производительность МГ, млрд м³/год;

Q – суточная производительность, млн м³/сут;

D – внутренний диаметр газопровода, мм;

L, l₁, l₂ – длина МГ, участков, км;

р_НАГ – давление на выходе КС, МПа;

р_Н – давление в начале участка МГ, МПа;

Р_К – давление в конце участка МГ, МПа;

Т_НАГ – температура на выходе КС, К;

Т_Н, Т_К – температура в начале и в конце участка МГ, К;

Т₀ – температура грунта на глубине заложения газопровода, К.

ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ ПО КУРСУ «ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ»

1. Расчет сложных газопроводов

Любую сложную газопроводную систему можно разбить на элементы, к каждому из которых можно применить расчетные зависимости для простых газопроводов при выполнении в узловых точках следующих условий: равенство давлений, сохранение массы газа (уравнение неразрывности) и его теплосодержания.

При использовании данного способа рассчитываемый участок разбивается на подучастки с постоянным диаметром. Расчет производится последовательным переходом от одного подучастка к другому по направлению течения газа. Давление и температура газа в конце предыдущего подучастка являются начальными для последующего участка. Такой поэтапный способ расчета является наиболее точным, но достаточно трудоемким.

Во многих случаях процесс расчета сложного трубопровода ускоряется посредством приведения его к фиктивному простому эквивалентному трубопроводу. Простой газопровод будет эквивалентен сложной газопроводной системе, если у него и у системы будут одинаковы все параметры перекачки (расходы, давления в начале и в конце, температуры, теплофизические характеристики перекачиваемого газа), т.е. при различии в геометрических размерах потери на трение в эквивалентном газопроводе будут такими же, как и в сложной системе.

Расчет сложного трубопровода можно заменить расчетом простого, используя понятия эквивалентного диаметра или коэффициента расхода.

Эквивалентным диаметром D_ЭК называется диаметр простого трубопровода, имеющего пропускную способность, равную пропускной способности реального трубопровода при прочих равных условиях.

В этом случае уравнение пропускной способности участка примет вид

, (1)

где р_Н и р_К – абсолютное давление газа в начале и в конце участка, Па;

λ – коэффициент гидравлических сопротивлений;

z – среднее значение коэффициента сжимаемости газа;

Т – средняя температура газа в участке, К;

L – длина участка, м;

Δ – относительная плотность газа.

.

При использовании смешанной системы единиц D в м, Т в К, производительность в млн м³/сут, давление в МПа и длина в км, коэффициент К будет учитывать помимо величин, указанных выше, еще и переходные коэффициенты, и его значение составит 105,087.

Коэффициентом расхода k_p называют отношение пропускной способности реального трубопровода к пропускной способности эталонного трубопровода Q₀ с произвольно выбранным эталонным диаметром D₀ при прочих равных условиях:

. (2)

Для случая простого трубопровода

, (3)

где D_i и λ_i – диаметр и коэффициент гидравлического сопротивления простого трубопровода;

D₀ и λ₀ – диаметр и коэффициент гидравлического сопротивления эталонного трубопровода.

При квадратичном режиме течения газа, полагая, что шероховатость труб одинакова, имеем

. (4)

В этом случае уравнение пропускной способности участка примет следующий вид:

. (5) Эталонный диаметр принимается, исходя из удобства расчетов. Удобно принимать в качестве эталонного диаметр, доминирующий в сложном трубопроводе, можно использовать D₀ = 0,7 м или D₀ = 1,0 м, по отношению к которым имеются таблицы коэффициентов расхода для других диаметров.

Численные значения k_Р для любых D/D₀ приведены в таблице 1 (D и D₀ – внутренние диаметры). Если D/D₀ > 1, то вычисляется величина, обратная k_Р (1/k_P), по обратному отношению диаметров (D₀/D).