Строительные конструкции (стр. 24 из 26)
1.1 Определяется молекулярная масса газа
Молекулярная масса газа – это сумма атомных масс атомов, входящих в молекулу газа. Масса газа в килограммах, численно равная его молекулярной массе, называется киломолем.
Молекулярная масса газовой смеси, кг / моль
M= Σ a i·Mi= a 1·M1 + a 2·M2 + … + a n·Mn,
где a i - молекулярный состав газовой смеси, доли единицы;
Mi - молекулярная масса компонентов, кг / моль
1.2 Определяется плотность газа
Плотность газа – это масса газа, содержащаяся в единице объема.
Плотность газовой смеси, кг / м3
r = Σ ai·ri = a 1·r1 + a 2·r2 + … + a n·rn,
где ri - плотность компонентов, кг/м3.
Плотность газа при 00 С и известном значении молекулярной массы
r0 = M / 22,414 = 0,0446· M
где 22,414 – объем 1 киломоля газа при нормальных условиях, м3.
Плотность газа при любых абсолютных давлении p и температуре Т
r = r0·p·Т0· z 0 /( p 0·Т·z),
где Т0, p 0 – нормальные температура и давление, К и Па (МПа),
z 0, z – коэффициенты сжимаемости газа при нормальных условиях и при температуре Т и давлении p
В общем случае пересчет плотности на любые температуру и давление производится по формуле
r2 = r1· p 2·Т1·z 1 /( p 1·Т2·z 2),
где p1, p 2 – абсолютные давления газа, Па (МПа);
Т1 , Т2 – абсолютные температуры газа, К;
z 1, z 2 – коэффициенты сжимаемости газа при p1, Т1 и при p2,Т2
Относительная плотность газа – это отношение плотности газа к плотности воздуха при одинаковых условиях
D = r / rв,
где rв –плотность сухого воздуха, кг/м3
1.3 Определяется вязкость газа
Вязкость – это свойство газа оказывать сопротивление сдвигающим усилиям, возникающим в результате сил трения между слоями движущегося газа.
Динамическая вязкость газовой смеси в приближенных расчетах (а при содержании более 96 % метана в газовой смеси более точно), Па·с,
m = Σ a i·mi = a 1·m1 + a 2·m2 + … + a n·mn,
где mi – динамическая вязкость компонентов, Па·с
Динамическая вязкость при любой температуре Т определяется по формуле Сёзерленда, Па·с
mT = m0·(273 + C)·( Т / 273)3/2 / (Т + C),
где m0 – динамическая вязкость при 00 С, Па·с;
Т – абсолютная температура газа, К;
С – постоянная Сёзерленда ([5], стр. 217)
Динамическую вязкость определяют по эмпирической формуле (обычно при 200 С), Па·с
mT = Σ a i·mi·Ö M i·Т крi /( Σ a i·Ö Mi·Т крi ), где Т крi – критическая температура компонентов, К
Для кинематической вязкости, 1/(м2/с)
1 / nt = Σ (a i /nit),
Кинематическая вязкость при температурах от –10 до +400 С, м2/с
nt = n20·[1 + 0,006(t- 20)],
где n20 и nt – кинематическая вязкость при 200 С и 0,1 МПа и при температуре t.
При известной динамической вязкости кинематическая может быть определена из формулы, м2/с
n = m / r,
1.4 Определяется газовая постоянная газовой смеси, Дж /кг·град
R= Σ a i ·Ri= a 1·R1 + a 2·R2 + … + a n·R n,
где Ri– газовая постоянная компонентов, Дж/кг·град.
Кроме того,
R = R / M,
где R- универсальная газовая постоянная, R = 8314 Дж/кг·град
1.5 Определяется критическая температура газа
Критической температурой называют такую температуру, выше которой ни при каком повышении давления нельзя сконденсировать пар (перевести в жидкое состояние).
Критическая температура газовой смеси, К
Tкр= Σ a i·T кр i = a 1·T кр 1 + a 2·T кр 2 + … + a n·T кр n,
где T кр i - критическая температура компонента, К .
1.6 Определяется критическое давление газа
Критическим давлением называют такое давление, выше которого нельзя испарить жидкость ни при каком повышении температуры.
Критическое давление газовой смеси, Па
pкр= Σ a i ·p крi = a 1·p кр 1 + a 2·p кр 2 + … + an·p крn,
где p кр i -критическое давление компонента, Па (МПа)
2 Определение коэффициента сжимаемости газа
Сжимаемость газа характеризуется коэффициентом, учитывающим отклонение реальных газов от законов идеального газа.
2.1 Определяется приведенная температура газа
Tпр =Tср / Tкр ,
где Tср – средняя температура газа, К
2.2 Определяется приведенное давление газа
pпр = pср / pкр ,
где pср – среднее давление газа, Па (МПа).
2.3 Определяется коэффициент сжимаемости газа z = f(Tпр, pпр) по номограмме в зависимости от приведенных температуры и давления ([5], стр. 216, рис. 10.1.; [41], стр. 22, рис. 1.2; [59], стр. 107, рис. 43; [58], стр.34,рис.3.3).
Методические указания к решению задачи 3
Гидравлический расчет магистрального газопровода.
При выполнении гидравлического расчета газопровода определяют падение давления в газопроводе и расстояния между КС при заданных значениях пропускной способности газопровода и других исходных данных. Пропускной способностью газопровода называется максимальное количество газа, которое может быть перекачано за сутки при поддержании в начале участка максимально возможного давления по условиям прочности газопровода и минимально допустимого давления в конце участка, устанавливаемого от его назначения. Например, минимально допустимое давление перед газораспределительной станцией (ГРС) выбирают из условия надежной работы ее оборудования и газового хозяйства потребителей, а перед КС – с учетом характеристики установленных на ней компрессорных машин и обеспечения перекачки ими заданного количества газа при максимальном по условиям прочности газопровода давлении нагнетания.
1. Определяется расчетная суточная пропускная способность газопровода, млн. м3/ сут.
q = Qг / (365kи),
где Qг – годовой расход газа, т.е. количество газа, поступающего в газопровод в течение года ( при 20°C и 760 мм ртутного столба » 0,1 МПа), млн.м3 /год;
kи – оценочный коэффициент использования пропускной способности газопровода
kи = k1k2k3 , (23)
где k1 – коэффициент повышенного спроса газа, k1 = 0,95;
k2 – коэффициент экстремальных температур, k2 = 0,98;
k3 – коэффициент надежности, учитывающий отказы линейной части и оборудования КС магистрального газопровода; k3 принимают по ОНТП 51-1 – 85 в зависимости от диаметра и длины газопровода и установленного оборудования на КС.
Для сложных газотранспортных систем kи = 0,875 ¸ 0,92