Определение времени опорожнения газопровода
Приближенно время опорожнения
газопровода через продувочную свечу
можно определить по номограмме на рис.
4.20, составленной для метана при 288 К. На
графике приняты следующие обозначения:
- внутренний диаметр газопровода;
- внутренний диаметр продувочной свечи;
- отношение рабочего сечения крана к
сечению продувочной свечи;
- длина участка газопровода;
-
давление в газопроводе;
-
время опорожнения участка газопровода.
Рис. 4.20. Номограмма для определения времени опорожнения газопровода:
/
Величина
на практике принимается обычно равной
0,3-0,4. При других значениях
,
отличных от приведенных на графике,
время опорожнения участка газопровода
пересчитывают по формуле
=
0,4/
,
где
- время опорожнения участка газопровода
при
= 0,4.
Пример 4.11. Определить время
опорожнения газопровода при среднем
давлении
= 5 МПа,
/
=
5,
= 6 км,
= 0,4.
Решение
По графику на рис. 4.20
=
5 МПа
/
= 5
= 6 км
= 0,4
= 118 мин.
4.6. Определение суточной потери газа при истечении его из отверстия в теле трубы
Полное количество тепла,
полученное телом (
),
характеризует термодинамический
теплообмен и определяется как сумма
двух величин - теплотые, подведенной
извне (
*),
и теплоты внутреннего теплообмена (
**)
- первое начало термодинамики
=
**
+
*.
Термодинамический процесс
изменения состояния вещества, выражающийся
уравнением
=
0, называется адиабатическим,
*
= 0 - внешнеадиабатическим. Определение
суточной потери газа через неплотности
осуществляется с учетом предложения о
том, что процесс истечения
внешнеадиабатический. Уравнение
Клапейрона принимается в качестве
уравнения состояния газа. В момент
достижения критической скорости
истечения постоянный показатель
политропического процесса истечения
равен показателю реального
внешнеадиабатического процесса
в критическом сечении потока (
=
= 1,3).
Режим истечения газа из отверстий - критический, величина соотношения давлений:
,
где
- критическое давление;
- исходное, начальное давление;
- показатель политропы.
Скоростная характеристика расхода газа
.
Критическая массовая скорость истечения
,
где
- ускорение свободного падения;
- начальный удельный объем;
,
где
- газовая постоянная;
- температура газа;
- давление газа;
- универсальная газовая постоянная,
- молекулярная масса
,
- молекулярная масса
компонентов смеси газов (табл. 4.11);
- процентное содержание газа в смеси.
Таблица 4.11
Молекулярная масса газов
|
#G0Газ |
Химическая формула
|
Молекулярная масса |
|
Азот |
N |
28,016 |
|
Водород |
H |
2,016 |
|
Гелий |
He |
4,003 |
|
Диоксид серы |
O |
64,066 |
|
Диоксид углерода |
CO |
44,011 |
|
Метан |
CH |
16,043 |
|
Оксид азота
|
NO |
30,008 |
|
Оксид углерода
|
CO |
28,011 |
|
Пропан |
C |
44,097 |
|
Сероводород |
H |
34,082 |
|
Этан |
C |
30,07 |
H
H
Расчетное выражение критического расхода в секунду:
,
где
- площадь сечения отверстия.
Пример 4.12. В одном из
соединений газопровода образовалась
неплотность, эквивалентная отверстию
в 1 мм
.
Давление газа 6 МПа, температура 40 °С.
Состав газа: 95 % СН
;
4 % С
Н
;
1 % N
.
Определить суточную потерю газа.
Решение
Молекулярная масса смеси
=
16,043 ·0,95 + 30,07·0,04 + 28,016·0,01 = 16,7228.
Температура газа
=
273,15 + 40 = 313,15 К.
Начальный удельный объем газа
=
847,83/16,7228·313,15/(60·10
)
= 0,02646 м
/кг.
Величина соотношения давлений
.
Скоростная характеристика расхода газа
.
При решении аналогичных
задач, связанных с определением утечек,
характеристика расхода газа принимается
равной
= 0,4718.
Критическая массовая скорость истечения
.
Суточный расход газа
=
24·3600·9949,8·10
= 859,66 кг/сут.
Столь значительные величины потерь газа требуют немедленной ликвидации появившихся свищей.