2 Расчетная часть

2.1 Проверочный гидравлический расчёт участка газопровода

Цель: определение давления газа в конце участка магистрального газопровода.

Пропускная способность, Q, млн.м³/сут 90,4

Конечное давление, Р_к, кг 50.2

Начальное давление, Р_н, кг 62.6

Конечная температура газа, T_{г на входе}, ⁰ С 9.4

Начальное температура газа, T_{г на выходе}, ⁰ С 27.2

Длина участка газопровода, L, км 107

Диаметр газопровода, D, мм 1420

Средне годовая температура грунта на глубине залегания

газопровода, t_гр, ⁰ С 10

Теплоёмкость газа, С_р, ккал/(кг ^оС) 0,6

Коэффициент теплопередачи от газа к грунту, К, ккал/(кг ^оС) 1,5

Компонент	Химическая формула	Концентрация в долях единицы	Молярная Масса, кг/кмоль	Критическая температура, К	Критическое Давление, МПа	Динамическая вязкость, кгс*с/м2*10-7
Метан	CH4	0,986	16,043	190,5	4,49	10,3
Этан	С2H6	0,0007	30,08	306,0	4,77	8,6
Пропан	С3H8	0,0007	44,097	369,6	4,26	7,5
Бутан	С4H10	0,0007	58,124	425,0	3,5	6,8
Пентан	C5H12	0,0007	72,151	470,2	3,24	6,2
Двуокись углерода	CO2	0,0019	44,011	305,0	7,28	13,6
Азот	N2	0,0112	28,02	126,0	3,39	16,6

Таблица 3 - Состав и основные параметры компонентов газа Ямбурского месторождения

---

Определяем молекулярную массу газовой смеси, М_см, кг/моль

М _см = α ₁ · М ₁ + α ₂ · М ₂ + … + α _n · М _n ., (1)

где α₁.α₂.α_n.– объемная концентрация компонентов;

М₁.М₂.М_n – молекулярная масса компонентов.

М _см = 0,986 ·16,043+0,0007·30,08+0,0007·44,097+0,0007·58,124+
+0,0007·72,151+0,0019·44,011+0,0112·28,02=16,36 кг/моль

Определяем плотность газа, ρ, кг/м³

(2)

где М_см – молекулярная масса газовой смеси, кг/моль;

22,414 – число Авогадро, м³/кмоль.

ρсм = 16,36/22,414=0,72кг/м³

Определяем плотность газовой смеси по воздуху, Δ

(3)

где ρ_см – плотность газа, кг/м³.

ρ_возд = 1,293 – плотность сухого воздуха, кг/м³



Определяем динамическую вязкость газовой смеси, μ_см, кгс·с/м²

µ _см = α ₁ · µ ₁ + α ₂ · µ ₂ + … + α _n ·µ _n , (4)

где μ₁.μ₂.μ_n – динамическая вязкость компонентов газовой смеси, кгс м².

µ_см=(0,986·10,3+0,0007·8,6+0,0007·7,5+0,0007·6,8+0,0007·6,2+0,0019·13,6+

+0,0112·16,6) 10^-7= =10,38·10^-7 кгс/м²

Определяем критические параметры газовой смеси, Т_кр.см, К

Т _{кр. см.} = α ₁ · Т _кр.1 + α ₂ · Т _кр.2 + … + α _n · Т _кр.n, (5)

где Т_кр.1.Т_кр2.Т_крn– критические температуры компонентов газовой смеси, К.

Т_кр.см.=0,986·190,5+0,0007·306,0+0,0007·369,6+0,0007·425,0+0,0007·470,2+

+0,0019·305,0+0,0112·126,0= 190,9 К

P _кр.см. = α ₁ · Р _кр.1 + α ₂ · Р _кр.2 + … + α _n · Р _кр.n, (6)

где Р₁.Р₂.Р_n – критические давления компонентов газовой смеси, МПа

Р _кр.см. = 0,986· 4,49 + 0,0007 · 4,77 + 0,0007 · 4,26 + 0,0007 ·3,6+
+0,0007·3,24+0,0019· 7,28+0,0112· 3,39 = 4,49 Мпа

Определяем среднее давление на участке газопровода, Р_ср, Мпа

---

(7)

где Рн – начальное давление на участке газопровода Мпа;

Рк – конечное давление на участке газопровода МПа.



Определяем среднюю температуру газа по длине расчётного участка газопровода, t_ср, ˚С

(8)

(9)

где t_н – температура газа в начале расчётного участка;

d_n - наружный диаметр участка газопровода, мм;

l – длина участка газопровода, км;

q _сут.. - пропускная способность участка газопровода, млн.м³/сут.;

Δ – относительная плотность газа по воздуху;

С _р – теплоёмкость газа, ккал/(кг оС);

К – коэффициент теплопередачи от газа к грунту ккал/(м²·ч· оС);

е – основание натурального логарифма е = 2,718.



=22,8˚С

(10)



Определяем приведенную температуру и давление газа, Т_пр и Р_пр

(11)

(12)

где Р _ср и Т _ср – соответственно средние давление и температура газа МПа и К;

Р_кр. см. и Т_кр.см. – соответственно критические давления и температура газа Мпа и К.






Определяем коэффициент сжимаемости газа по нонограмме [8] в зависимости от и Р_пр. и Т_пр. Z=0,91.

Для определения пропускной способности газопровода или его участка при установившемся режиме транспорта газа, без учёта рельефа трассы, пользуются формулой q млн.м³/сутки.

(13)

где d _вн. – внутренний диаметр газопровода, мм

---

λ – коэффициент гидравлического сопротивления (с учётом местных сопротивлений по трассе газопровода трение, краны, переходы и т.д.);

Допускается принимать на 5% выше λ _тр. ; Z – коэффициент сжимаемости газа.

Из формулы (13) выражаем, Р_к. кгс/cм²



Гидравлический расчёт выполняем в следующей последовательности.

Определяем число Рейнольдса, R_e

(14)

где µ- динамическая вязкость природного газа, кгс·с/м².



Так как R_e » 4000, то режим движения газа по трубопроводу турбулентный, квадратичная зона.

Определяем коэффициент гидравлического сопротивления трубопровода, λ_тр

, (15)

где Кэ – коэффициент шероховатости стенки газопровода, К_э = 0,06 мм;

R_е – число Рейнольдса.



Определяем коэффициент гидравлического сопротивления участка газопровода с учётом его усреднённых местных сопротивлений, λ

(16)

где Е – коэффициент гидравлической эффективности, Е=0,95.



По формуле определяем давление в конце участка газопровода, Рк, МПа


Вывод: Полученное значение давления Р_к. = 43,1 кг/см³ соответствует эксплуатационному для компрессорного цеха №4 Алмазного ЛПУМГ.

---

Смотрите также файлы

• Лекция 1 Матрицы и основные действия над ними. Определители Определение. Матрицей.docx

• 1. Антропометрия занимается изучением .docx

• Ана деген тедесі жо лылы Сабаты таырыбы Ана деген тедесі жо лылы Сабаты масаты а білімділігі.docx

• 1. Какое управленческое действие не относится к функциям менеджмента персонала.odt

• 1. 2Техническая характеристика котла.docx