Кс «Новый–Уренгой».

1 - аппарат воздушного охлаждения газа; 2, 4, 6, 7 - коллекторы;

3 - компенсаторы; 5 - свечи; 8 - обводная линия

АВО работает следующим образом: на опорных металлоконструкциях закреплены трубчатые теплообменные секции (рис.7–8). По трубам теплообменной секции пропускают транспортируемый газ, а через межтрубное пространство теплообменной секции с помощью вентиляторов, приводимых во вращение от электромоторов, прокачивают наружный воздух. За счет теплообмена между нагретым при компремировании газом, движущимся в трубах, и наружным воздухом, движущимся по межтрубному пространству, и происходит охлаждение технологического газа на КС.

Рис. 7. Схема подключения аппарата воздушного охлаждения

На кс «Новый–Уренгой» (аво с нижним расположением вентиляторов):

1 - воздушный холодильник газа 2АВГ-75; 2 - свеча; 3, 4 - коллекторы входа и выхода газа

Опыт эксплуатации АВО на КС показывает, что снижение температуры газа в этих аппаратах можно осуществить примерно на значение порядка 15–25°С. Одновременно опыт эксплуатации указывает на необходимость и экономическую целесообразность наиболее полного использования установок охлаждения газа на КС в годовом цикле эксплуатации, за исключением тех месяцев года с весьма низкими температурами наружного воздуха, когда включение всех аппаратов на предыдущей КС приводит к охлаждению транспортируемого газа до температуры, которая может привести к выпадению гидратов. Обычно это относится к зимнему времени года.

При проектировании компрессорной станции количество аппаратов воздушного охлаждения выбирается в соответствии с отраслевыми нормами ОНТП51-1-85. На основании этих норм температура технологического газа на выходе из АВО должна быть не выше 15-20°С средней температуры наружного воздуха.

Уменьшение температуры технологического газа, поступающего в газопровод после его охлаждения в АВО, приводит к уменьшению средней температуры газа на линейном участке трубопровода и, как следствие, к снижению температуры и увеличению давления газа на входе в последующую КС. Это, в свою очередь, приводит к уменьшению степени сжатия на последующей станции (при сохранении давления на выходе из нее) и энергозатрат на компремирование газа по станции.

Очевидно также, что оптимизация режимов работы АВО должна соответствовать условию минимальных суммарных энергозатрат на охлаждение и компремирование газа на рассматриваемом участке работы газопровода.

Следует также отметить, что аппараты воздушного охлаждения газа являются экологически чистыми устройствами для охлаждения газа, не требуют расхода воды, относительно просты в эксплуатации. В эксплуатации чаще всего применяются следующие типы АВО газа: 2АВГ-75, АВЗД, фирм "Нуово Пиньоне" и "Крезо Луар". Однако на компрессорной станции «Новый–Уренгой» применяются аппараты воздушного охлаждения типа АВГ–120.

2.1 Технологический расчет аппаратов воздушного охлаждения.

Данные для технологического расчета: =28; =201,5;;;;;;; КПД=0,8;;;;R=4; A=1шт; l=8 м; ; ;;;;; ξ=5; ;.

Решение.

1. Рассчитываем площадь полного горизонтального сечения () одного ряда труб секции АВО (сечение по осям труб)

2. Вычисляем площадь узкого сечения () 1-го ряда труб секции АВО

3. Площадь боковой поверхности ребер (), приходящееся на один погонный метр трубы

4. Площадь поверхности торцов ребер (), приходящихся на один погонный метр трубы

5. Полная площадь поверхности ребер (), приходящаяся на один погонный метр трубы

6. Площадь полного погонного метра наружной поверхности трубы у основания ребер ().

7. Площадь промежутка между реберами, приходящаяся на один погонный метр трубы

8. Площадь одного погонного метра оребренной поверхности трубы ().

9. Поверхность охлаждения одной секции АВО ().

10. Площадь одного погонного метра внутренней поверхности трубы

11. Отношение полной наружной поверхности трубы с ребрами к ее внутренней поверхности

12. Коэффициент оребрения

13. Безразмерные значения

14. Поправочный коэффициент для числа продольных рядов шахматных пучков труб с круглыми ребрами

15. Эквивалентный диаметр сжатого поперечного сечения пучка труб

16. Условный определяющий размер

17. Коэффициент формы шахматного пучка труб

18. Расчетная температура атмосферного воздуха

Где — поправка на изменчивость климатологических данных. Для средней суточной и месячной температуры принимают равной 2,5 К, для средней температуры года и сезона— 1,5 К. При расчете АВО на экстремальную или текущую температуру воздуха

19. Расчитываем температуру охлаждения газа в АВО.

20. Вычисляют среднюю температуру газа АВО

21. Удельная теплоемкость газа при содержании метана не менее 94% определяется по формуле

Где

1 техн. Атм.=0,0980665 МПа

22. Вычисляют среднее значение коэффициента сжимаемости газа по эмпирическим формулам:

Для условий

Где

23. вычисляют скорость газа в трубах (м/с)

24. Средний удельный вес газа

25. Потери давления газа в АВО

Где λ– коэффициент гидравлического сопротивления внутренней поверхности труб, определяется по формуле Никурадзе:

26. Динамический коэффициент вязкости газа (метана)

для условий

27. Число Рейнольдса для газа

28. Кэффициент теплопроводности газа (метана)

29. Критерий Прандтля для газа

30. Коэффициент теплоотдачи со стороны газа

31. Количество тепла, передаваемого в АВО

32. Средняя температура воздуха на выходе их АВО

33. Средняя температура воздуха в секциях АВО

34. Коэффициент динамической вязкости воздуха

35. Плотность воздуха на выходе из АВО

36. Задаем статическое давление вентилятора,

37. вычисляют среднюю плотность воздуха в секциях АВО

Нижнее расположение вентиляторов

38. Средняя скорость воздуха в узком сечении секции АВО

39. Число Рейнольдса по условному определяющему размеру

40. Коэффициент гидравлического сопротивления пучка с шахматным расположением оребренных труб:

Где — поправка на число рядов труб для малорядных пучков (R). При ; приR=4 ; приR=3

41. Вычисляют статическое давление вентиляторов

42. Коэффициент теплопроводности воздуха

43. Критерий Прандтля для воздуха

44. Число Рейнольдса для воздуха

45. Критерий Нуссельта ( Зависимость В. Ф. Юдина)

46. вычисляют конвективный коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха

47. Безразмерная высота ребер

48. Коэффициент эффективности круглых поперечных ребер прямоугольного профиля

49. Поправка на трапецевидное сечение ребер

Для ребер прямоугольного сечения 𝜏=1.

50. Поправочный коэффициент, учитывающий неравномерность распределения коэффициента теплоотдачи по поверхности ребра.

51. Приведенный коэффициент теплоотдачи

52. Вычисляют коэффициент теплоотдачи с учетом загрязнений, отнесенный к полной поверхности оребренных труб

53. вычисляют среднелагорифмический температурный напор

Где . Если отношение, то вернуться к началу расчета п.20, увеличив при этом

54. Вычисляют значение

;

55. Поправочный коэффициент при однократном перекрестном ходе (А=1)

56.Средний температурный напор

57. плотность теплового потока (теплонапряженность)

58. Расчетная поверхность теплообмена одной секции

59. уточняют количество тепла, передаваемого в АВО

60. Вычисляют расчетную температуру охлаждения газа

61. Динамическое давление вентилятора рассчитывается по формулам

нижнее расположение вентиляторов

62. Мощность потребляемая вентилятором

а) нижнее расположение вентиляторов

Где

Вывод: На основе проектировочного расчета по расчетной поверхности теплообмена (поверхность по ореберению) принимаем АВО.

Следовательно, оптимальным АВО для КС «Новый–Уренгой» является АВО горизонтального типа — АВГ–120 с поверхностью теплообмена по оребрению .

Список литературы:

1. Бунчук В.А. «Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов и газа» с.241–242.

2. Козаченко А.Н. «Эксплуатация компрессорных станций магистральных газопроводов» с. 33–36, 50–54.

3. Коршак А.А. «Компрессорные станции магистральных газопроводов» с.7–11.

4. Шаммазов А.М. Александров В.Н. «Проектирование и эксплуатация насосных и компрессорных станций» с.264.

5. Мустафин Ф.М. Быков А.А. «Машины и оборудование газонефтепроводов» с.215–220.

6. Корж В.В. Сальников А.В. Учебное пособие «Эксплуатация и ремонт оборудования насосных и компрессорных станций» с.25–56.

7. Петров С.В., Бирилло И.Н. Учебное пособие «Эксплуатация и ремонт оборудования насосных и компрессорных станций» с.22–80.

8. Кумар Б.К., Ботаханов Е.К. «Эксплуатация насосных и компрессорных станций» с.265–290.

9. Новоселов В.Ф. Коршак А.А. «Трубопроводный транспорт нефти и газа» с.88–91.

10. Березин В.Л., Бобрицкий Н.В. «Сооружение насосных и компрессорных станций» с.38–45.