2. Уточненный тепловой и гидравлический расчет участка газопровода между двумя кс
Уточненный тепловой и гидравлический расчет участка газопровода между двумя КС производится с целью определения давления и температуры газа в конце рассматриваемого участка.
Абсолютное давление в конце участка газопровода определяется из формулы расхода (12) при средних значениях температуры и давления газа на линейном участке, которые определяются методом последовательных приближений.
.
(22)
Уточненный расчет участка газопровода выполняется в следующем порядке:
в качестве первого приближения значения принимаются λ и ZСР, найденные из предварительного определения расстояния между КС. Значение ТСР определяется по формуле (14);
по формуле (22) определяется в первом приближении значение рК;
определяется уточненное среднее давление рСР по формуле (20);
по формулам (10) с учетом средних значений давления и температуры определяются средние приведенные давление рПР и температура ТПР.
5) удельная теплоемкость газа Ср (кДж/(кг·К)) определяется в соответствии с п.18.6.7. [2] по формуле:
;
(23)
(24)
где,
Получаем:
кДж/(кг·К)
6) коэффициент Джоуля-Томсона Di (К/МПа) вычисляется по формуле (п. 18.6.8. [2])
;
(25)
где,
Получаем:
7) средняя температура газа рассчитывается по формуле
,
(26)
где а – коэффициент Шухова рассчитываемый по формуле
,
(27)
где КСР – средний на линейном участке общий коэффициент теплопередачи от газа в окружающую среду, КСР =1,75 Вт/(м2·К);
q – пропускная способность подводного газопровода, млн.м3/сут;
Δ – плотность по воздуху.
Для DУ = 700 мм:
289,79
К
Для DУ = 800 мм:
287,19
К
Для DУ = 1000 мм:
282,2
К
8) коэффициент сжимаемости ZСР определяется по формуле (10)
Для DУ = 700 мм:
Для DУ = 800 мм:
Для DУ = 1000 мм:
9) коэффициент динамической вязкости рассчитывается по формуле (11)
Для DУ = 700 мм:
Для DУ = 800 мм:
Для DУ = 1000 мм:
10) число Рейнольдса вычисляется по формуле (19)
Для DУ = 700 мм:
Для DУ = 800 мм:
Для DУ = 1000 мм:
11) коэффициент сопротивления трению λТР и коэффициент гидравлического сопротивления λ вычисляются по формулам (17) и (18)
Для DУ = 700 мм:
Для DУ = 800 мм:
Для DУ = 1000 мм:
12) определяем конечное давление во втором приближении по формуле (22)
Для DУ = 700 мм:
Для DУ = 800 мм:
Для DУ = 1000 мм:
13) Сравнив результаты расчетов с первым приближением видим, что результат отличается менее, чем на 5 %. Результат удовлетворяет необходимым требованиям точности, переходим к дальнейшим расчетам.
14) уточняем среднее давление по формуле (20)
Для DУ = 700 мм:
Для DУ = 800 мм:
Для DУ = 1000 мм:
15) определяем конечную температуру газа по формуле
.
(28)
Для DУ = 700 мм:
Для DУ = 800 мм:
Для DУ = 1000 мм:
На этом тепловой и гидравлический расчет участка газопровода закончен.
Значение коэффициента теплопередачи от газа в окружающую среду КСР в выражении (27) для подземных газопроводов (без тепловой изоляции), определяем по формулам п.18.6.13 [2].
,
(29)
(30)
(31)
(32)
Для DУ = 700 мм:
Для DУ = 800 мм:
Для DУ = 1000 мм:
где, dн – наружный диаметр газопровода без изоляции, мм;
dиз – наружный диаметр изолированного газопровода, мм;
δсн – толщина снежного покрова, принимаем 0,050 м;
h0 – глубина заложения оси трубы (расстояние от поверхности насыпи до оси трубы), принимаем 1,7 м;
– коэффициент
теплоотдачи от трубопровода в грунт,
Вт/м2К
λгр – коэффициент теплопроводности грунта, Вт/мК,
При отрицательных температурах грунта значение коэффициента теплопроводности должно приниматься для грунта в мерзлом состоянии λм , принимаем 2,1;
λсн – коэффициент теплопроводности снежного покрова, принимаемый в зависимости от состояния снега. Может быть принят: снег свежевыпавший – 0,1 Вт/м·К; снег уплотненный – 0,35 Вт/м·К; снег тающий – 0,64 Вт/м·К. Принимаем: снег уплотненный – 0,35 Вт/м·К.
– термическое
сопротивление изоляции трубопровода,
м2К/ВТ,
λиз – коэффициент теплопроводности изоляции, может быть принят 0,25 Вт/м·К,
αв – коэффициент теплоотдачи от поверхности грунта в атмосферу, Вт/м2·К
,
(33)
где
– среднегодовая скорость ветра, принимаем
5,4 м/с;
Коэффициент теплоотдачи от трубопровода в грунт
Для DУ = 700 мм:
Для DУ = 800 мм:
Для DУ = 1000 мм:
Коэффициент теплопередачи от газа в окружающую среду:
Для DУ = 700 мм:
Для DУ = 800 мм:
Для DУ = 1000 мм:
