2.2 Термодинамическая модель адиабатного компрессора

Системауравненийв интегральном виде, описывающая процес сжатия газа в нагнетателях КС, следующая.

1.Уравнение состояния газа:;

2.Уравнение неразрывности (расхода);

где ₁ и ₂ -объёмный расход газа на входе и выходе из нагнетателей КС соответственно , м³/c.

3.Первый закон термодинамики: ;

Для компрессораудельная работа, затрачиваемая на сжатие (удельная внутренняя работа):

Дж/кг.

;

так как компресор адиабатный, то ;

тогда ;

4.Из закона сохранения механической работы:

;

5.Второй закон термодинамики:

=;

6.Суммарная мощность нагнетателей на КС:

;

В этих уравнениях - суммарная внутренняя мощность нагнетателей на КС, Вт;

– удельная внутренняя работа (принят положительный знак) Дж/кг;

– объемная производительность компрессора, м³/с.

– теплота процесса, Дж/кг;

– энергия диссипации, Дж/кг; Нижние индексы «1» и «2» показывают принадлежность параметра к состоянию соответственно на линиях всасывания и нагнетания.

2.3 Расчет параметров процесса сжатия газа.

2.3.1. Определение энтальпии на входе и выходе нагнетателей.

Определим с помощью h,s-диаграммы природного газа

На пересечении изобары =5.294,и изотермы=303 К находим значение энтальпии

кДж/кг, и энтропии=9,08кДж/кг К.

Проводим линию S=constдо пересечения с, находим точку

кДж/кг.

; (2.9)

кДж/кг.

Из диаграммы на оси проводим значениедо пересечения с, находим температуру

2.3.2. Повышение температуры газа за счет необратимости процесса сжатия: ;

Где - температура в конце сжатия для изоэнтропного процесса.

2.3.3. Удельная внутренняя работа компрессора.

- для изоэнтропного процесса

кДж/кг;

- для действительного процесса

кДж/кг;

Потери удельной внутренней работы(дополнительные затраты):

; кДж/кг;

2.3.4. Приращение энтропии за счет необратимого процесса:

кДж/(кг ∙К).

Где ,- из h,s-диаграммы, дляи.

2.3.5. Повышение удельной эксергии в процессе.

; Дж/кг.

Где - температура окружающей среды ()

2.3.6. Эксергитический КПД

; .

где - повышение удельной эксергии природного газа в нагнетателе, Дж/кг

2.3.7. Необходимое количество компрессорных станций на магистральном газопроводе (округляем в большую сторону)

;;

2.3.8. Внутренняя мощность компрессоров на КС:

Суммарная: ; МВт.

Выбор газоперекачивающих агрегатов (ГПА) на КС.

Существуют ряд ГПА со следующими мощностями: 6,3; 10(12); 16; 25; МВт.

Выбор числа и мощностей ГПА, которые нужно устанавливать на каждой станции.

Так как , мы выбираем следующие ГПА : 2 по 16 МВт и один ГПА на 6,3 МВт

2.3.9.Суммарная мощность на приводе всех компрессорных станций на магистральном газопроводе.

МВт

2.3.10. Удельная внутренняя работа нагнетателей при работе на идеальном газе в изоэнтропном процессе сжатия.

, Дж /кг.

Дж /кг.

Удельная внутренняя работа адиабатном реальном процессе сжатия:

;

2.3.11. Погрешностей идеально-газового приближения:

.

Параметры процесса в нагнетателе КС

МПа	МПа	К	К	К	кДж/кг					МВт		МВт
5,29	9	303	357	32	70	86,67	80,5	101,95	0,71	38	23	874

Вывод: Был рассчитан процесс сжатия природного газа в неохлаждаемом компрессоре. На основе полученных данных можно сказать, что охлаждаемый компрессор является более выгодным в использовании по сравнению с неохлаждаемым, так как удельная внутренняя работа неохлаждаемого компрессора(кДж/кг)менше удельной внутренней работы охлаждаемого компрессора ( 80,5 Дж/кг).