3.2. Принимаем в качестве первого приближения значения λ, ТСР и ZСР из первого этапа вычислений:
λ = 0,0106; ТСР = 290,5 К; ZСР = 0,879.
3.3. Определяем по формуле (35) значение РК в первом приближении
МПа.
3.4. Определяем среднее давление по формуле (28):
МПа.
3.5. Определяем средние значения приведенного давления и температуры по формулам (25), (26):
; .
3.6. Удельную теплоемкость газа определяем по формуле (36):
.
3.7. Коэффициент Джоуля-Томсона определяем по формуле (37):
К/МПа.
3.8. Рассчитываем коэффициент a t по формуле (39):
км-1.
3.9. По формуле (38) вычисляем значение средней температуры с учетом теплообмена с окружающей средой и коэффициента Джоуля-Томсона:
3.10. Вычисляем уточненные значения приведенной температуры ТПР и коэффициента ZСР:
;
.
3.11. Рассчитываем коэффициент динамической вязкости по формуле (40) и число Рейнольдса по формуле (22):
Па·с;
Re .
3.12. По формулам (21) и (20) вычисляем коэффициенты λТР и λ
;
.
3.13. Конечное давление во втором приближении определяем по формуле (35):
|
|
МПа.
3.14. Относительная погрешность определения конечного давления составляет
Полученный результат отличается от предыдущего приближения более чем на 1 %. Поэтому приравниваем рК = р΄К и делаем третье приближение, начиная с пункта 3.4.
Результаты расчетов приведены в таблице 6.
Таблица 6
Результаты уточненного теплового и гидравлического расчета
первого участка газопровода
Наименование расчетного параметра | Второе приближение | Третье приближение |
Конечное давление рК, МПа | 5,318 | 5,232 |
Среднее давление рСР, МПа | 6,349 | 6,312 |
Приведенная температура ТПР | 1,504 | 1,539 |
Приведенное давление рПР | 1,369 | 1,361 |
Удельная теплоемкость газа СР, | 2,728 | 2,705 |
Коэффициент Джоуля-Томсона Di, К/МПа | 3,707 | 3,549 |
Параметр at | 2,155·10-3 | 2,174·10-3 |
Средняя температура ТСР, К | 297,1 | 297,13 |
Средний коэффициент сжимаемости ZCР | 0,891 | 0,890 |
Динамическая вязкость μ, Па · с | 12,35·106 | 12,34·10-6 |
Число Рейнольдса Re | 55,02·106 | 55,06·106 |
Коэффициент сопротивления трения λТР | 0,00909 | 0,00909 |
Расчетный коэффициент гидравлического сопротивления λ | 0,0106 | 0,0106 |
Конечное давление р΄К, МПа | 5,232 | 5,235 |
Относительная погрешность по давлению δ, в % | 1,6 | 0,057 |
3.15. Уточняем среднее давление по формуле (28):
МПа.
3.16. По формуле (41) определяется конечная температура газа
К.
На этом этапе уточненный тепловой и гидравлический расчет первого участка газопровода можно считать завершенным.
Далее проводятся аналогичные расчеты для остальных участков МГ. Результаты расчетов заносятся в таблицу.
4. Расчет режима работы КС
На компрессорных станциях газопровода установлены газотурбинные
агрегаты ГПА-Ц-16, оборудованные центробежными нагнетателями
ГПА-Ц-16/76.
|
|
Характеристики нагнетателя и газотурбинного привода приведены в таблицах 4 и 5.
По результатам теплового и гидравлического расчета линейного участка определим давление рВС и температуру ТВС газа на входе в центробежный нагнетатель:
рВС = рК – Δ рВС = 5,235 – 0,12 = 5,115 МПа;
К.
4.1. По формулам (25) и (26) вычисляем значения давления и температуры, приведенные к условиям всасывания при р = рВС и Т = ТВС:
, .
4.2. Рассчитываем по формуле (24) коэффициент сжимаемости газа при условиях всасывания
.
4.3. По формулам (46), (47) и (48) определяем плотность газа ρВС, требуемое количество нагнетателей mН и производительность нагнетателя при условиях всасывания QВС:
кг/м3;
, значение mН округляем до mН = 3;
м3/мин.
4.4. Задаваясь несколькими значениями оборотов ротора в диапазоне возможных частот вращения ГПА, определяем QПР и [ n / nН ] ПР. Результаты вычислений приведены в таблице 7.
Таблица 7
Результаты расчета и
Частота вращения | ||||
0,765 0,816 0,918 1,020 1,135 | 1,307 1,225 1,089 0,980 0,881 | 508,6 476,6 423,7 381,3 342,8 | 0,752 0,802 0,902 1,003 1,116 |
Полученные точки – наносятся на характеристику нагнетателя и соединяются линией режимов (рис. 2).
4.5. Вычисляем по формуле (49) требуемую степень повышения давления
.
По характеристике нагнетателя (рис. 2) определяем расчетные значения приведенных параметров. Для этого проводим горизонтальную линию
из до линии режимов и находим точку пересечения (А). Восстанав- ливая перпендикуляр из этой точки до пересечения с горизонтальной
осью, находим м3/мин. Аналогично определяем и кВТ/(кг/м3).
4.6. Определяем расчетную частоту вращения вала нагнетателя по формуле (51)
мин–1.
4.7. По формуле (50) рассчитываем внутреннюю мощность, потребляемую ЦН:
кВт.
Рис. 2. Приведение характеристик нагнетателя ГПА-Ц-16/76 [10]
4.8. С учетом того, что механические потери мощности составляют 1 % от номинальной мощности ГТУ, по формуле (52) определяем мощность на муфте привода.
кВт.
4.9. По формуле (53) вычисляем располагаемую мощность ГТУ.
кВт.
4.10. Проверяем условие . Условие 14909 < 15952 выполняется.
4.11. По формуле (54) определяем температуру газа на выходе ЦН:
К.
ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ
МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ»
Тема курсовой работы – «Технологический расчет магистрального газопровода»
Целью расчета является решение следующих задач:
1) определение основных физических свойств транспортируемого природного газа;
2) выбор основного оборудования (ГПА, нагнетатель, АВО, ПУ);
3) обоснование выбора диаметра или числа ниток МГ;
4) определение необходимого числа КС и расстановка их по трассе газопровода;
5) выполнение уточненного гидравлического и теплового расчетов линейных участков МГ;
6) расчет режима работы КС;
7) определение аккумулирующей способности последнего участка газопровода.
Объем расчетно-пояснительной записки – 25–30 страниц, графическая часть – 1 лист формата А1.
Принятые обозначения:
QГ – годовая производительность МГ, млрд м3/год;
Q – суточная производительность, млн м3/сут;
D – внутренний диаметр газопровода, мм;
L, l1, l2 – длина МГ, участков, км;
рНАГ – давление на выходе КС, МПа;
рН – давление в начале участка МГ, МПа;
РК – давление в конце участка МГ, МПа;
ТНАГ – температура на выходе КС, К;
ТН, ТК – температура в начале и в конце участка МГ, К;
Т0 – температура грунта на глубине заложения газопровода, К.
ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ
ПО КУРСУ «ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ
МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ»