5.3.1. Определение фактического политропического кпд нагнетателя
Фактический КПД нагнетателя может быть определен, в частности, следующими методами:
- с использованием термодинамических
свойств природного газа и параметров
газа по нагнетателю (
)
[12];
- с использованием показателя изоэнтропы газа по методике ВНИИГАЗ.
Для расчета КПД по первому способу необходимо знать химический состав природного газа. На практике целесообразно использовать упрощенные эмпирические соотношения, предложенные в работе [12], для определения основных термодинамических величин природного газа по метану:
=
( 0,00012
- 0,0135
+ 0,31)
- 0,0463
+
+ 11,19, кД ж/кг · МПа; (5.10)
=
(0,003 - 0,0009
)
+ 0,11
+
2,08, кДж/кг·К; (5.11)
= (0,017
+
0,555)
- 2,73
+ 139,4, кДж/кг. (5.12)
По данным [12] эти же параметры для полного состава газа (содержание метана 94-100 %) могут быть определены соотношениями:
·
(1,37 - 0,37
);
(5.13)
·
(0,37 + 0,63
);
(5.14)
·
(1,49 - 0,49
),
(5.15)
где - мольное содержание метана в долях единицы.
Тогда
;
(5.16)
,
(5.17)
где
- среднее значение потенциальной функции
при условиях входа и выхода;
- степень сжатия
;
(5.18)
=
(0,37+0,63
)
[(0,003-0,0009
)
+
+ 0,11 + 2,08], кДж/кг · К; (5.19)
=
(1,37 - 0,37
)
[(0,00012
- 0,0135
+
+ 0,31) ·
-
0,463
+
11,19], кДж/кг · МПа; (5.20)
,
°С;
,
МПа;
,
°С; (5.21)
,
МПа.
Для определения фактического КПД по второму методу необходимо знать параметры газа на входе и выходе нагнетателя (Р, t), а также состав газа.
Задача определения сводится к использованию уравнения, широко применяемого при построении характеристик нагнетателя
; (5.22)
где
- показатель политропического
(внешнеадиабатного) процесса сжатия;
- показатель адиабаты. При проведении
ориентировочных инженерных расчетов
его можно принимать
=
1,30
,
(5.23)
;
(5.24)
где
- коэффициент сжимаемости газа,
определяемый по параметрам газа на
входе либо по данным рис. 1.1, либо по
соотношению
,
(5.25)
- показатель адиабаты газа в его идеальном
состоянии;
где
- теплоемкость идеального газа;
- универсальная газовая постоянная 8314
Дж/(моль·К) = 1,9858 ккал/моль·К;
- мольная масса газа
,
(5.26)
поправка на теплоемкость при постоянном давлении
;
(5.27)
вспомогательная функция
;
(5.28)
;
;
=
162,8 · (0,613 +
),К;
(5.29)
;
=
(47,9 -
)0,0981,
МПа; (5.30)
средняя температура газа в нагнетателе, °С
;
-
относительная масса газа по воздуху;
- соответственно, давление и температура
газа на входе нагнетателя;
- соответственно, давление и температура
газа на выходе нагнетателя.