Результаты расчетов АВО для охлаждения газа

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 5Следующая ⇒

Эффективность работы установок охлаждения газа во многом определяется правильностью выбора типа АВО. Выбор конкретного типа АВО является технико-экономической задачей и выполняется на основе расчётов, учитывающих особенности КС.

Суть расчётов состоит в предварительном выборе нескольких типов АВО, наиболее подходящих для рассматриваемой станции, в первую очередь по рабочему давлению и производительности, и в компоновке на их основе нескольких вариантов установки охлаждения газа. В последующем варианты сравниваются, и из них выбирается тот, который отличается наилучшими технико-экономическими показателями.

Основу всех отмеченных расчётов составляет определение потребного количества аппаратов в установке для каждого из предварительно выбранных типов АВО. Количество АВО находится по результатам гидравлического и теплового расчётов газопровода, обслуживаемого компрессорной станцией, исходя из расчётной среднегодовой температуры воздуха, среднегодовой температуры грунта на глубине заложения трубопровода и оптимальной среднегодовой температуры охлаждения газа. Полученное таким образом количество АВО уточняется гидравлическим и тепловым расчётами газопровода для абсолютной максимальной температуры наружного воздуха и июльской температуры грунта. Максимальная температура газа на выходе АВО, определённая в ходе проверочного расчёта, не должна приводить к потере устойчивости и прочности труб, их изоляционного покрытия.

На кафедре ПЭНХ в ТюмГНГУ были проведены тепловые расчеты АВО «Ничимен», «Крезо-Луар», «Хадсон» и 2АВГ – 75С. Расчеты проводились в диапазоне давлений от 7, 5 до 18 МПа при расходах газа через один аппарат от 20 до 100 кг/с и значениях разности температур газа и воздуха на входе в АВО (t₁ – t₁) от 0 до 90⁰С. Использовались характеристики аппаратов из табл. 8.1, теплофизические характеристики газа и воздуха из табл. 8.2 и 8.3, причем удельная теплоемкость газа (средняя) была принята постоянной во всех интервалах температур и равной 2, 9 кДж/(кг× К).

Таблица 8.2

Теплофизические характеристики метана (СН₄) при атмосферном давлении

t, ^оС	r, кг/м³	с_r, кДж/кг× ^оС	n, 10^-4 м²/с	Pr
	0, 171 0, 679 0, 640 0, 602 0, 563 0, 525	2, 165 2, 2183 2, 2747 2, 3316 2, 3380 2, 4445	14, 5 16, 62 18, 74 20, 86 22, 98 25, 1	0, 734 0, 727 0, 720 0, 712 0, 705 0, 698

Таблица 8.3

Теплофизические характеристики сухого воздуха

t, ^оС	r, кг/м³	с_r, кДж/кг^оС*	n, 10^-4 м²/с	Pr
-40 -20 -10	1, 515 1, 395 1, 324 1, 293 1, 205 1, 128 1, 060 1, 000	1, 013 1, 009 1, 009 1, 005 1, 005 1, 005 1, 005 1, 009	10, 04 12, 79 12, 43 13, 28 15, 06 16, 98 18, 97 21, 09	0, 728 0, 716 0, 712 0, 707 0, 703 0, 699 0, 696 0, 692

В результате расчетов были получены: температура газа на выходе – t₂ из АВО, теплопроизводительность – Q, температура воздуха на выходе – t₂ из АВО, потери давления газа внутри АВО – Dр, коэффициент теплопередачи – К, среднелогарифмический температурный напор – q_m.

Анализ результатов расчетов показал, что коэффициент теплопередачи незначительно зависит от температур газа и воздуха на входе в аппарат. Так, для АВО типа 2АВГ – 75С при расходе газа 50 кг/с, температурах газа и воздуха на входе в АВО соответственно 40 и – 20⁰С при давлении газа 12 МПа коэффициент теплопередачи составляет 17 Вт/(м²× К), а при том же расходе и давлении при t₁ = 40 и t₁ = 20⁰С К = 16, 4 Вт/(м²× К), при t₁ = 40 и t₁ = 0⁰С К = 16, 6 Вт/(м²× К). Также мало зависит коэффициент теплопередачи от давления газа. Поэтому с определенной погрешностью можно считать, что коэффициент теплопередачи зависит только от расхода газа через АВО.

На основании этих же расчетов построены номограммы, при помощи которых при заданном расходе газа и разности температур газа и воздуха на входе в АВО можно определить глубину охлаждения газа (t₁– t₂), а тем самым и температуру газа на выходе из АВО и количество тепла Q, отнятого воздухом от газа.

По приведенным на рис. 8.1¸ 8.4 номограммам легко осуществляется графический расчет АВО.

Для примера используем номограмму для АВО «Хадсон». Предположим, что для АВО «Хадсон» задан расход газа 50 кг/с, разность температур газа и воздуха t₁ – t₁ на входе в АВО составляет 75⁰С. Необходимо определить глубину охлаждения газа Dt = t₁ – t₂, теплосъем Q, температуру газа на выходе t₂.

По номограмме на рис. 8.1 находим точку А пересечения линии расхода G = 50 кг/с и линии t₁ – t₁ = 75⁰С. Пересечение вертикальной линии АВ с осью t₁ – t₂ дает значение Dt = 41, 4⁰С, а пересечение горизонтальной линии АС с осью Q дает значение 6× 10³ кВт. Если температура газа на выходе в АВО t₁ = 60⁰С, то температура газа на выходе будет t₂ = t₁ – Dt = 60 – 41, 4 = 18, 6⁰С. Как уже отмечалось, при проведении расчетов значение средней теплоемкости было принято равным 2, 9 кДж/(кг× К). Учитывая, что при изменении состава транспортируемого газа она может изменяться, необходимо делать перерасчет теплосъема и глубины охлаждения.

Например, при давлении 7, 5 МПа и средней температуре газа t_ср = (60+18, 6)/2 = 39, 3⁰С, с_рm = 2, 724 кДж/(кг× К). Тогда действительная глубина охлаждения Dt_д = Dt(2, 9/2, 724)^{0, 66} = 43, 1⁰С, а температура газа на выходе t₂ = 60 – 43, 1 = 16, 9⁰С. Теплосъем Q = c_pG(t₁– t₂) = 2, 724× 50× 43, 1 = 5870 кВт.

Номограммы могут быть использованы обслуживающим персоналом КС при эксплуатации АВО в условиях изменяющейся температуры наружного воздуха. Это позволит оперативно управлять температурным режимом транспорта газа, поддерживать заданную температуру газа на выходе КС, что может быть осуществлено изменением расхода газа через АВО за счет отключения части аппаратов. Это также позволит снизить энергетические затраты на охлаждения газа. При построении графиков сделаны следующие допущения: коэффициент гидравлического трения в области турбулентного режима движения принимается постоянным, теплоемкость газа в интервале температур t₁ – t₂ – средней и неизменной. Отклонения результатов расчетов с указанными допущениями от точного не превышает ±5%, однако использование графиков значительно сокращает тепловой расчет АВО, особенно в условиях эксплуатации на КС.

⇐ Предыдущая 1 234 5 Следующая ⇒