Проектирование элементов энергосберегающей технологии транспорта газа (стр. 2 из 3)

R = R/М = 8314,4 /16, 196 = 513,357 Дж/кг К ( 3.2)

где R- универсальная газовая постоянная,

R = Дж/кмоль К;

М - молярная масса газа, кг/моль.

Плотность газа ρ_о, кг/м³, при нормальных условиях, соответствующих температуре Т = 273,15 К и давлению Р = 0,1013 МПа, определяется по формуле

ρ_о = М /22,41 = 16, 196/22,41= 0,723 кг/м³ (3.3)

где М - молярная масса газа, кг/моль;

22,41 – объем одного киломоля газа при нормальных условиях, м³/кмоль.

Относительная плотность газа определяется по формуле:

= 0,560

Плотность газа ρ_СТ, кг/м³, при стандартных условиях, соответствующих температуре Т = 293,15 К и давлению Р = 0,1013 МПа, определяется по формуле

r_ст = ρ₀ ×

=0,723 = 0,673 кг/м³

где P, P₁ – абсолютные давления газа, МПа;

Т₁, Т – абсолютные температуры газа, К;

ρ_о, - плотность газа при нормальных условиях, кг/м³;

Z, Z₁ – коэффициент сжимаемости при двух состояниях газа.

Псевдокритическая температура определяется по формуле

Т_пк=155,24×(0,564+r_ст)=155,24×(0,564+0,673) = 192,096 К

где P, P₁ – абсолютные давления газа, МПа;

Псевдокритическое давление определяется по формуле

Р_пк=0,1734×(26,831-r_ст)=0,1734×(26,831-0,673) = 4,536 МПа

где P, P₁ – абсолютные давления газа, МПа;

3.2. Тепловой и гидравлический расчет участка газопровода

Определим начальное давление в газопроводе:

Расчитаем внутренний диаметр газопровода:

d=d_н -2d= 1,220-2×0,012=1,196 м;

Определим среднюю температуру газа на участке газопровода:

, К

Среднее давление в газопроводе:

Приведенная давление и температура определяется по формуле:

Находим удельную теплоемкость газа:

(14)

где С_р – удельная теплоемкость газа, кДж/кг×К.

Определяем коэффициент Джоуля–Томсона:

, (15)

где D_i – коэффициент Джоуля–Томсона, К/МПа.

Рассчитываем коэффициент “a” по формуле:

(16)

где К_СР – средний на участке общий коэффициент теплопередачи

от газа в окружающую среду, Вт/(м²×К);

D – наружный диаметр газопровода, м;

Q – расход транспортируемого газа, млн. м³/сут.

Определим среднюю температуру на участке:

(17)

где Т_СР – средняя температура на участке газопровода, К;

L – длинна участка газопровода, км.

Коэффициент сжимаемости газа определяется по формуле:

где Pпр – приведенное давление газа, МПа;

Коэффициент динамической вязкости определяется по формуле

Коэффициент сопротивления трению:

Т.к. газопровод имеет устройство для периодического пропуска очистного устройства – принимаем Е=0,95.

Определяем коэффициент гидравлического сопротивления:

Определим пропускную способность газопровода в первом приближении:

Среднее давление в газопроводе:

Приведенная давление и температура определяется по формуле:

Находим удельную теплоемкость газа:

(14)

где С_р – удельная теплоемкость газа, кДж/кг×К.

Определяем коэффициент Джоуля–Томсона:

,

Рассчитываем коэффициент “a” по формуле:

(16)

где К_СР – средний на участке общий коэффициент теплопередачи

от газа в окружающую среду, Вт/(м²×К);

D – наружный диаметр газопровода, м;

Q – расход транспортируемого газа, млн. м³/сут.

Определим среднюю температуру на участке:

(17)

где Т_СР – средняя температура на участке газопровода, К;

L – длинна участка газопровода, км.

Коэффициент сжимаемости газа определяется по формуле:

где Pпр – приведенное давление газа, МПа;

Коэффициент динамической вязкости определяется по формуле

Коэффициент сопротивления трению:

Т.к. газопровод имеет устройство для периодического пропуска очистного устройства – принимаем Е=0,95.

Определяем коэффициент гидравлического сопротивления:

Определим пропускную способность газопровода в первом приближении:

1. Определим коэффициент а:

1/м

= 23,04 млн.м³/сут

Для оценки первого приближения по формуле 3.5 определяем число Рейнольдса:

Определим коэффициент

во втором приближении:

По формуле 3.4 определим пропускную способность газопровода во втором приближении:

= 22,65 млн.м³/сут

Определим изменение пропускной способности:

Поскольку второе приближение отличается от первого более чем на 1%, необходимо продолжить расчет в третьем приближении.

Для оценки второго приближения по формуле 3.5 определяем число Рейнольдса:

Определим коэффициент

во третьем приближении:

По формуле 3.4 определим пропускную способность газопровода во втором приближении:

= 22,648 млн.м³/сут

Определим изменение пропускной способности:

Значение λ в третьем приближении практически не отличается от второго приближения. Поэтому за окончательный результат принимаем

Q= 22,648 млн.м³/сут

Определим коэффициент теплопередачи от газа в окружающую среду при транспорте газа по участку газопровода Пермь-Горький 2 для января.