2.7. Влияние изменения температуры на производительность газопровода

Рассмотрим влияние изменения температуры на производительность газопровода.

При движении по участку температура газа постепенно снижается, достигая минимального значения в конце участка. Температурный режим участка определяется рядом факторов: теплообменом с окружающей средой, расширением газа и силами трения в потоке газа. Энергия, затрачиваемая на преодоление сил трения при движении газа, возвращается повышением температуры. Пренебрегая изменением кинетической энергии газа можно считать, что трение не влияет на изменение температуры газа в газопроводе.

С учетом уравнение энергии:

выразим через формулу Дарси-Вейсбаха потери динамического напора

,

тогда , выразим , тогда: , с учетом , получим:

выразим dx: ,

и подставим в уравнение (2): ,

получим: .

Разделим переменные:

,

с учетом, что тогда:

Введем новый коэффициент (для облегчения записи): и получим:

проинтегрируем полученное уравнение:

,

поменяем пределы интегрирования так как Р_Н>Р_K преобразуем правую часть:

имеем:

интегрируем в указанных пределах:

выносим за скобки -

получим:

и обозначив через поправочный коэффициент , который учитывает изменение температуры по длине газопровода (неизотермичность газового потока) получим:

Заменим из уравнения (1.50а) правую часть выше полученного уравнения и окончательно запишем:

,

С учетом полученной зависимости массовый расход определяется

.

Значение коэффициента всегда больше единицы, следовательно, массовый расход газа при изменении температуры газа по длине газопровода (неизотермическом режиме течения) всегда меньше, чем при изотермическом режиме при . Произведение называется среднеинтегральной температурой газа в газопроводе.

В трубопроводе температурный режим можно считать практически изотермическим при при перекачке газа с небольшими расходами по газопроводами малого диаметра (менее 500 мм) на значительные расстояния. Влияние изменения температуры газа проявляется в большинстве случаях. Чем больше диаметр газопровода, тем меньше теплообмен между газовым потоком и окружающей средой. Конечная температура газа определяется методом последовательных приближений, поэтому теплогидравлический расчет газопровода носит итерационный характер.

Лекция 4

2.8. Расчет сложных газопроводов

Простым газопроводом принято называть газопровод постоянного диаметра, по которому транспортируется газ с неизменным расходом . Остальные, отличные от этого называются сложными. Сложные газопроводы – это газопроводы многониточные, с лупингами или состоящими из последовательно соеденненных участков различного диаметра, а так же газопроводы, имеющие путевые отборы и подкачки.

Цель расчета сложных газопроводов, как и простых: определение либо пропускной способности газопровода, либо давлений в узловых пунктах (начальные, конечные точки, точки отбора или подкачек).

Полученные ранее зависимости справедливы для так называемых простых трубопроводов, т. е. трубопроводов, диаметр которых является величиной постоянной. На практике все трубопроводы являются сложными, так как сооружаются из труб с различной толщиной стенок или имеют параллельно подключенные участки труб (лупинги, резервные нитки, многониточные газопроводы).

Для расчета сложных трубопроводов можно использовать два способа:

- расчет газопровода по участкам;

- замена расчета сложного трубопровода расчетом простого трубопровода.

При использовании первого 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.

Массовый расход и перепад давлений

,  .     (1-2)

Коммерческая производительность и перепад давлений на газопроводе:

, , (3-4)

где: для удобства расчетов .