Практическое использование расчётных формул по определению эквивалентного диаметра сложных участков МГ

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 2

Исходные данные

1. Раскладка труб на участке:

основная нитка Д_н = 1420´ 16, 8 (мм) длиной 9, 6 км

Д_н = 1420´ 17, 5 (мм) длиной 80, 4 км

переходы на основной нитке Д_н = 1420´ 17, 5 (мм) длиной 5 км;

на резервной нитке Д_н = 1420´ 16, 8 (мм) длиной 1, 42 км и

Д_н = 1420´ 17, 5 (мм) длиной 3, 58 км

2. Длина перегона 95 км

3. Суммарная длина переходов 5 км

Определение эквивалентного диаметра для

Последовательного соединения участков на резервной нитке

Для последовательного соединения:

d_э = или К_р = ;

d_э = d₀*К_р^{1 / 2, 6}; К_pi = (d_i/ d₀)^{2, 6}.

Принимаем l_э = å l_i = 5 км; d₀ = 1 м.

Внутренние диаметры для резервной нитки 1386, 4 мм и 1385 мм.

d_{э. рез.} = = 1, 3854 м;

К_p1 = (1, 3864 / 1, 00)^{2, 6} = 2, 33875; К_p2 = (1, 385 / 1, 00)^{2, 6} = 2, 33222;

К_pез = = 2, 334;

d_{э рез} = 1, 0 * 2, 334^{1 / 2, 6} = 1, 3854 м.

Определение эквивалентного диаметра для параллельного

Соединения участков на основной и резервной нитках

Для параллельного соединения:

d_э = [ å d_i ^{2, 6}]^{1 / 2, 6} или d_э = d₀ × К_р^{1 / 2, 6}, где К_р = å К_рi;

d_{э луп.} = [ 1, 385^{2, 6}+ 1, 3854^{2, 6}]^{1 / 2, 6} = 1, 8084 м;

К_{р луп.} = 2, 33222 + 2, 334 = 4, 6662 м;

d_{э луп.} = 1, 0× 4, 6662^{1 / 2, 6} = 1, 8084 м.

Определение эквивалентного диаметра для последовательного соединения всех участков системы

d_{э с.} = = 1, 396 м;

К_pс = = 2, 38033;

d_{э с.} = 1, 0× 2, 38033^{1 / 2, 6} = 1, 396 м.

Определение показателей технического состояния линейной части МГ и интенсивности использования оборудования КС

Определение коэффициента гидравлической эффективности

Работы участка МГ

Исходные данные:

ü относительная плотность газа по воздуху D = 0, 561;

ü диспетчерские данные (усреднённые значения за период стабильного режима работы) – производительность за два часа 5750 тыс. м³;

ü давление и температура газа в начале и в конце участка, соответственно, – 7, 17 МПа и 5, 74 МПа; 36°С и 19°С;

ü полный коэффициент теплопередачи от газа в грунт к = 2, 07 Вт/м²× К;

ü температура грунта 6°С.

Коэффициент гидравлической эффективности Е определяется отношением:

Е = Q_ф / Q_т = [ l_т / l_ф ]^{0, 5}.

При определении теоретической пропускной способности (Q_т) или фактического значения коэффициента гидравлического сопротивления (l_ф) используют диспетчерские данные по абсолютным значениям температуры и давления газа на участке МГ (индекс 1 – для начала участка, индекс 2 – для конца). Расчёт ведётся методом последовательных приближений. Задаваясь средней температурой и режимом давления определяют Q_т. Затем уточняют расчётным путём принятые величины и значение Q_т.

Выполняем расчёт.

1. Задаёмся значением Т_ср:

Т_ср = 1/3× Т₁ + 2/3× Т₂;

Т_ср = 1/3(36 + 273) + 2/3(19 + 273) = 297, 667 К.

2. Определяем среднее давление:

Р_ср= 2/3 [Р₁ + (Р₂²/ (Р₁ + Р₂ ))];

Р_ср = 2/3 [(7, 17 + 0, 1) + (5, 74 + 0, 1)² / (7, 27 + 5, 84)] = 6, 588 МПа.

3. Определяем критические, приведённые значения давления и температуры газа и коэффициент сжимаемости z.

Плотность газа в стандартных условиях

r_ст = 1, 205× D = 1, 205× 0, 561 = 0, 676 кг/м³;

Р_кр = 0, 1773(26, 831 – r_ст); Р_кр = 4, 637 МПа;

Т_кр = 156, 24(0, 564 + r_ст ); Т_кр = 193, 738 К;

Р_пр = Р_ср / Р_кр; Р_пр = 1, 42; Т_пр = Т_ср / Т_кр; Т_пр = 1, 537;

t = 1 – 1, 68× Т_пр + 0, 78× Т_пр² + 0, 0107× Т_пр³; t = 0, 299;

Z = 1 – (0, 0241× Р_пр ) / t; Z = 0, 886.

4. Задаёмся квадратичной зоной турбулентного режима и определяем расчётное значение коэффициента гидравлического сопротивления. Эквивалентная шероховатость К_э = 0, 03 мм.

l = 1, 05× 0, 067(2К_э / d_э)^{0, 2} = 1, 05× 0, 067× (2× 0, 03× 10^-3 / 1, 396)^{0, 2} =

=9, 417× 10^-3.

5. Определяем теоретическую пропускную способность участка:

Q_т = 105, 087[(Р₁² – Р₂²)d_э⁵ / l× D× Z× T_ср× l]^{0, 5};

Q_т = 105, 087[(7, 27² – 5, 84²)1, 396⁵ / 9, 417× 10^-3× 0, 886× 297, 667× 0, 561×

× 95]^{0, 5} = 91, 06 млн. м³/сут.

6. Для проверки принятого значения Т_ср определяем теплоёмкость газа и коэффициент Джоуля-Томсона.

С_р = 1, 696 + 1, 838× 10^-3× Т_ср + 1, 96× 10⁶× (Р_ср – 0, 1) / Т_ср³;

С_р = 2, 725 кДж/кг× К;

D_i = (1 / C_р)× ((0, 98× 10⁶ / Т_ср²) – 1, 5); D_i = 3, 508 К/МПа.

7. Определяем среднюю температуру газа:

Т_ср = Т₀ + ((Т₁ – Т₀) / аl)× (1 – е ^-аl) – (D_i× (Р₁² – Р₂²) / 2аlР_ср)×

× [1 – (1/аl)× (1 – е ^-аl)];

аl = КpD_н l / G× С_р; G = Q× r_ст, кг/с;

G = 5750× 10³× 0, 676 / 2× 3600 = 539, 86 кг/с;

аl = 2, 07× 3, 14× 1, 42× 95× 10³ / 2, 725× 10³× 539, 86 = 0, 596;

Т_ср = 279 + ((309 – 279) / 0, 596)× (1 – е^{-0, 596}) – 3, 508× ((7, 27² – 5, 84²) /

/ (2× 0, 596× 6, 588)× [1 – (1/0, 596)× (1 – е ^{–0, 596})] = 299, 5 К.

8. Расчётное и принятое (в п. 1) зачения Т_ср имеют большое расхождение (более 0, 5 град). Выполняем уточнение характеристик газа (п. 6) и Т_ср (п. 7):

С_р = 1, 696 + 1, 838× 10^-3× 299, 5 +

+ 1, 96× 10⁶× (6, 588 – 0, 1)/299, 5³ = 2, 72 кДж/кг× К;

D_i = (1 / 2, 72)× (0, 98× 10⁶/299, 5² – 1, 5) = 3, 465 К/МПа.

Уточняем среднюю температуру:

аl = 2, 07× 3, 14× 1, 42× 95× 10³ / 2, 72× 10³× 539, 86 = 0, 597

Т_ср = 279 + ((309 – 279) / 0, 597)× (1 – е^{-0, 597}) – 3, 465× ((7, 27² – 5, 84²) /

/ (2× 0, 597× 6, 588)× [1 – (1/0, 597)× (1 – е ^{–0, 597})] = 299, 55 К.

Рис. 7.1. Изменение коэффициента эффективности во времени

Рис. 7.2. Приведённая характеристика нагнетателя НЦ 16/76-1, 44

(ГПАЦ-16) при Т_пр=288 К; Z_пр=0, 901; R_пр=505, 8 Дж/кг× К

Расхождение (299, 5 – 299, 55) мало. Можно принять Т_ср= 299, 5 К

и проверить Т₂.

Т₂ = Т₀+ (Т₁– Т₀) е^-аl – Д_i × ((Р₁²– Р₂²)× (1– е^-аl)) / 2аlР_ср; Т₂ = 291, 8 К.

По диспетчерским данным Т₂ = 292 К, т.е. расхождение допустимо.

9. Уточняем значение Z (п. 3):

Т_пр = 299, 5 / 193, 738 = 1, 546; t = 0, 3065; z = 0, 888.

10. Проверяем режим движения газа и уточняем l.

Коэффициент динамической вязкости газа:

m = 5, 1× 10⁶(1+r_ст(1, 1 – 0, 25r_ст))(0, 037+Т_пр(1 – 0, 104× Т_пр))×

× (1+ (Р_пр²/ 30(Т_пр × 1))); m = 1, 205× 10^-5 Па× с.

Число Рейнольдса Re = 17, 75 QD / d_эm

Re = 17, 75× 91, 06× 0, 561× 10⁵ / 1, 396× 1, 205 = 53, 9× 10⁶.

Переходное число Re_II = 11(d_э / 2К_э)^{1, 5}; Rе_II = 39, 04× 10⁶.

Так как Re > Re_II зона квадратичного закона сопротивления подтверждается.

Проверку режима можно выполнить по переходному значению Q_пер_.

Q_пер_. = 1, 334× d_э ^{2, 5}× 10⁶ (m / D) =1, 334× 1, 396 ^{2, 5}× 10⁶(1, 205× 10^-5/0, 561) =

= 66 млн. м³/сут.

Так как Q > Q_пер_. принятый режим подтверждается.

11. Уточняем значение l в соответствии с ОНТП 51-1-85 (ч. 1. газопроводы):

l = 1, 05× 0, 067 (158/Rе + 2К_э/d_э)^{0, 2}; l = 9, 542× 10^-3.

12. Уточняем Q_т ( п. 5. ):

Q_т = 105, 087[(7, 27² – 5, 84²)× 1, 396⁵ / 9, 542× 10^-3× 0, 888× 299, 5×

× 0, 561× 95]^{0, 5} = 90, 09 млн. м³/сут.

13. Определяем значение Е:

Е = Q_ф / Q_т = 69 / 90, 09 = 0, 766; Q_ф = 5750× 10³× 12 = 69 млн. м³/сут.

Пример расчёта изменения Е за три года после пуска МГ в эксплуатацию дан в виде гистограммы на рис. 7.1. В результате ввода в эксплуатацию новых мощностей происходит самоочищение участка и повышение гидравлической эффективности МГ. Одной из причин снижение Е в весенне-летний период является сезонная неравномерность потребления газа. При снижении объёмов поставки газа и, соответственно, скорости его движения вносимые в трубы твёрдые и капельные взвеси накапливаются во внутренней полости МГ. При увеличении скорости перекачки газа, что соответствует осенне-зимнему периоду, когда потребность в газе возрастает, происходит вынос накоплений и самоочищение МГ. Снижение производительности МГ в весенне-летний период может быть вызвано понижением располагаемой мощности ГТУ при увеличении температуры наружного воздуха.

⇐ Предыдущая 12