Расчёт газопровода

1.5.1. Гидравлический расчёт магистрального газопровода

Исходные данные:

-Ø газопровода, ;

-длина, ;

-плановое задание на перекачку газа, ;

-температура грунта, ;

-температура газа на входе КЦ, ;

-давление газа на входе КЦ, ;

-показатель адиабаты, .

Состав газа (% об.):

-СН₄- 87%

-С₂Н₆- 6,2%

-С₃Н₈- 3,4%

-С₄Н₁₀- 1,42%

-С₅Н₁₂- 0,76%

-СО₂- 0,12%

-N₂- 1,1%

Решение:

а)Расчёт основных параметров транспортируемого газа при Р=5,5 МПа и Т=279 К.

· Находим молярную массу смеси,

(1.1)

· Находим плотность газа при нормальных условиях,

(1.2)

· Находим относительную плотность газа,

(1.3)

где: плотность воздуха при нормальных условиях,

(1.4)

· Находим критическую температуру и давление, Т_кр и Р_кр

(1.5)

(6)

_· Находим приведённую температуру и давление, Т_пр и Р_пр

(7)

(8)

· Находим коэффициент сжимаемости смеси,

(9)

(10)

· Находим газовую постоянную смеси,

(11)

где: универсальная газовая постоянная

· Находим плотность газа при заданном давлении и температуре,

(12)

· Находим динамическую вязкость,

(13)

· Находим теплоёмкость газа,

(14)

· Находим коэффициент Джоуля-Томсона,

(15)

· Находим ориентировочную величину суточной пропускной способности газопровода, по формуле:

(16)

Где: - коэффициент годовой неравномерности транспорта газа, равный ; -коэффициент народнохозяйственного резерва; - коэффициент регулирования неравномерности газопотребления, учитывающий участие газопровода в покрытии неравномерности газопотребления:

-при ;

-при ;

-при ,если отбор по трассе есть, и -если отбора газа по трассе нет;

- -относительный показатель надёжности газопровода, учитывающий снижение его пропускной способности из-за аварийных ситуаций.

б) Выбор марки и числа ГПА для установки на КЦ.

В соответствии с найденной величиной Q_сут, по табл.2 принимаем к установке на КЦ ГПА-Ц-16/76, в количестве 5 штук. Номинальная мощность ГПА 16 Мвт, частота вращения ротора нагнетателя n_н = 5300 об/мин, давление нагнетания Р_н = 7.5 МПа.

в) Проверяем правильность выбранного оборудования.

· Число ГПА можно определить, зная пропускную способность газопровода Q_сут и производительность одного ГПА Q_k по формуле:

(18)

Количество ГПА округляем в меньшую сторону до 3, так как дробное число меньше 10%. При выборе количества устанавливаемого числа ГПА возникает вопрос о резерве. Необоснованная степень резервирования приводит к увеличению капитальных вложений, недостаточное резервирование – к снижению надёжности работы ГПА.

· В данном дипломном проекте количество установленных ГПА находим по формуле:

(19)

Где: n_р- число рабочих машин; N₁-коэффициент, учитывает время простоя агрегатов из-за аварийных остановок Т_ав:

; (20)

N₂-коэффициент, учитывает время на проведение ППР ремонта Т_ППР:

; (21)

· Количество резерва ГПА находим по формуле:

(22)

На компрессорном цехе принимаем к установке:

-работа – 3

-резерв – 1

-ремонт – 1

Итого: 5 штук.

г) Выбор диаметра и марки трубы.

В соответствии с расходом газа Q_сут, по табл. № 1, выбираем трубу Ø1420 мм, из стали марки 09Г2ФБ, для которой расчётное сопротивление R₁=305 МПа (за нормативное сопротивление принято временное сопротивление R₁^н = 549,2 МПа, коэффициент условий работы трубопровода принимаем m = 0.9, коэффициент надёжности по материалу К₁ = 1.47, коэффициент надёжности К_н = 1).

· Расчётное сопротивление металла R_1, определяется по формуле:

(23)

· Толщину стенки трубопровода определяем по формуле:

(24)

Принимаем в соответствии с ГОСТ трубу размером 1420 19 мм.

д) Определяем режим движения.

Число Рейнольдса находим по формуле:

(25)

Определяем переходное число Рейнольдса по формуле:

(26)

Так как число Рейнольдса больше переходного числа, то режим движения газа считается квадратичный, и коэффициент гидравлического сопротивления вычисляется по формуле:

(27)

С учётом местных сопротивлений, значение коэффициента гидравлического сопротивления, будет выше на 4%:

е) Проверяем расстояние между компрессорными станциями, с учётом рассчитываемого значения коэффициента k.

· Рассчитываем коэффициент, k, по формуле:

(28)

где: Р_ст и Т_ст стандартные значения, R_в – газовая постоянная воздуха.

· Расстояние между КС проверяем по формуле:

(29)

ж) Находим объёмную производительность нагнетателя при условии всасывания, Q_вс.

· Определяем газовую постоянную, R_г, газа по формуле:

(30)

где: - газовая постоянная воздуха.

· Определяем плотность газа при стандартных условиях и при условиях входа в нагнетатель, .

(31)

где: - плотность воздуха при стандартных условиях.

(32)

Объёмную производительность для трёх ГПА определяем по формуле:

(33)

Объёмная производительность для одного ГПА равна:

Как следует из характеристики выбранного ЦБН, зона наивысшего К.П.Д., соответствует интервалу . Используя соотношения для Q_пр, найдём возможный диапазон изменения частоты оборотов нагнетателя по формуле:

(34)

Принимаем для расчёта n₁= 4817 об/мин.

Определяем :

(35)

Определяем :

(36)

По графику находим:

-

-

-

з) Находим потребляемую мощность нагнетателя и мощность на валу привода.

· Определяем потребляемую нагнетателем внутреннею мощность по формуле:

(37)

· Определяем мощность на валу привода нагнетателя по формуле:

(38)

где: 100 кВт – это мощность, расходуемая на преодоление механических потерь, с газотурбинным приводом.

и) Определяем давление газа на выходе из нагнетателя по формуле:

(39)

к)Определяем температуру газа на выходе из нагнетателя по формуле политропического (адиабатного) сжатия, где :

(40)

1.5.2. Проверочный тепло-гидравлический расчёт участка газопровода

Целью проверочного расчёта, является определение производительности, с которой будет вестись перекачка при выбранном режиме работы КЦ, а также при учёте фактической температуры газа.

Дополнительные данные для расчёта:

- -скорость ветра;

- -плотность грунта;

- -влажность грунта;

- -температура грунта на глубине заложения газопровода;

- -глубина укладки газопровода;

- -толщина снежного покрова;

- -коэффициент теплопроводности, для уплотнённого снега;

- -термическое сопротивление тепловой изоляции;

- -теплоёмкость газа;

- -коэффициент Джоуля-Томсона;

- -температура газа в начале участка газопровода.

Решение:

· Находим коэффициент теплоотдачи от поверхности грунта в атмосферу, по формуле:

(41)

· Вычисляем коэффициент теплопроводности грунта по формуле:

(42)

· Находим эффективную глубину заложения газопровода по формуле:

(43)

· Вычисляем коэффициент теплоотдачи от газопровода в окружающую среду по формуле:

(44)

· Находим величину коэффициента теплоотдачи по формуле:

(45)

· Определяем среднее давление на рассматриваемом участке по формуле:

(46)

· Находим величину коэффициента с размерностью обратной по формуле:

(47)

· Определяем среднюю температуру газа на рассматриваемом участке по формуле:

(48)

· Определяем средний коэффициент сжимаемости газа на рассматриваемом участке по формуле:

(49)

· Находим суточную производительность участка газопровода по формуле:

(50)

Дата добавления: 2014-07-14; просмотров: 894; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!