Решение
1 Выбор рабочего давления и определение диаметра газопровода.
1.1 Принимаем рабочее (избыточное) давление в газопроводе Р=7,35МПа. Значения абсолютного давления на входе и выходе центробежного нагнетателя составляет соответственно Рвс=5,1МПа и Рнаг=7,46МПа. Согласно принятого уровня давления и годовой производительности по табл.2 принимаем условный диаметр газопровода Dу=1400мм.
1.2 Для строительства газопровода принимаем трубы Dн=1420мм Челябинского трубного завода, изготовленные по ТУ 14-3-1363-97 из стали 10Г2ФБ.
Для принятого диаметра определяем значения расчётного сопротивления металла трубы и толщины стенки газопровода.
;
где
-
нормативное сопротивление растяжению
(сжатию), равное временному сопротивлению
стали на разрыв, МПа (
);
m – коэффициент условий
работы; k1
– коэффициент надёжности по материалу;
kн
– коэффициент надёжности по назначению;
Коэффициенты nр, m, k1, kн определяются по СНиП 2.05.06-85*.
Толщина стенки газопровода:
;
где Р – рабочее давление в трубопроводе, МПа; np – коэффициент надёжности по нагрузке; R1 – расчётное сопротивление металла трубы, МПа.
.
Принимаем стандартную толщину стенки трубы δн=15,7мм. Внутренний диаметр газопровода равен:
;
2 Расчёт свойств перекачиваемого газа
2.1. Плотность газа при стандартных условиях согласно формулы (1.1)
2.2. Молярная масса определяется по формуле (1.2)
2.3. Газовая постоянная по формуле (1.3)
2.4. Псевдокритические температура и давление по формулам (1.4) и (1.5)
2.5. Относительная плотность газа по воздуху по формуле (1.6)
2.6. Суточная производительность газопровода по (1.7)
3. Определение расстояния между компрессорными станциями и числа кс.
3.1 Пользуясь данными таблицы 1 по формулам 1.11 и 1.12 определяем значение начального и конечного давления на линейном участке между КС
3.2. Полагая температуру газа на входе в линейный участок равный Тн=303°К, определим ориентировочно среднюю температуру газа на линейном участке.
3.3. В первом приближении, полагая режим течения газа квадратичным, по формуле (1.16) коэффициент сопротивления трению
3.4. Полагая, что газопровод будет оборудован устройствами для очистки внутренней полости (Е1=0,95), коэффициент гидравлического сопротивления λ по формуле (1.13)
.
3.5. Среднее давление в линейном участке по формуле (1.21)
3.6. Приведённые значения давления и температуры по формулам (1.18) и (1.19)
3.7. Коэффициент сжимаемости газа по формуле (1.17)
3.8. Расчётное расстояние между КС по формуле (1.9) составит
3.9. Определяем по формуле (1.22) расчётное число компрессорных станций
.
3.10. Округляем расчётное число КС до n=12, после чего по формуле (1.23) уточняем расстояние между КС
4. Уточнённый тепловой и гидравлический расчёт участка газопровода между двумя компрессорными станциями
4.1. Принимаем в качестве первого приближения значения λ, ТСР и ZСР из первого этапа вычислений:
4.2. Определяем по формуле (1.24) в первом приближении значение РК
4.3. Определяется среднее давление по формуле (1.21)
4.4. Определяем средние значения приведённого давления и температуры по формулам (1.18) и (1.19)
4.5. Удельная теплоёмкость газа по формуле (1.25)
4.6. Коэффициент Джоуля-Томсона по формуле (1.26)
4.7. Рассчитываем коэффициент аt по формуле (1.28)
4.8. Вычисляем по формуле (1.27) значение средней температуры с учётом теплообмена с окружающей средой и коэффициента Джоуля-Томсона
4.9. Вычисляем уточнённые значения приведённой температуры ТПР и коэффициента сжимаемости ZCР
4.10. Рассчитываем коэффициент динамической вязкости по формуле (1.29) и число Рейнольдса по формуле (1.15)
4.11. Вычисляем по формулам (1.13) и (1.14) коэффициенты λТР и λ
4.12. Конечное давление во втором приближении по формуле (1.24)
4.13. Относительная погрешность определения конечного давления составляет
Полученный результат отличается от предыдущего приближения более 1%. Поэтому приравниваем РК=Р′К и уточняем расчёты, начиная с п.3. Результаты расчётов сведём в таблицу.
Таблица 1.4