![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Изменение температуры газа в газопроводе
При стационарном изотермическом движении газа массовый расход газа в газопроводе составляет:
Фактически движение газа в газопроводе является не изотермическим. В процессе компримирования газ нагревается. Даже после его охлаждения на КС температура поступающего в трубопровод газа составляет порядка 20-40°С, что существенно выше температуры окружающей среды. Практически температура газа становится близкой к температуре окружающей среды лишь у газопроводов малого диаметра < 500мм на удалении 20-40 км от КС, а для газопроводов большего диаметра температура газа всегда выше температуры окружающей среды. Кроме того, необходимо учитывать, что транспортируемый по трубопроводу газ является реальным газом, которому присущ эффект Джоуля-Томсона, учитывающий поглощение тепла при расширении. При изменении температуры газа по длине газопровода движение газа описывается системой уравнений: удельной энергии: неразрывности: состояния: теплового баланса где
k - коэффициент теплопередачи от газа в среду, Вт/(м2× град); Рассмотрим в первом приближении уравнение теплового баланса без учета эффекта Джоуля-Томсона. Разделяя переменные и интегрируя уравнение теплового баланса
обозначим за расчетный коэффициент
Как видно изменение температуры газа носит экспоненциальный характер. Рассмотрим влияние изменения температуры на производительность газопровода.
При движении по участку температура газа постепенно снижается, достигая минимального значения в конце участка. Температурный режим участка определяется рядом факторов: теплообменом с окружающей средой, расширением газа и силами трения в потоке газа. Энергия затрачиваемая на преодоление сил трения при движении газа возвращается ему повышением температуры. Компенсация работы трения выделяющейся при этом теплотой является внутренним процессом никак внешне себя не проявляющим. Пренебрегая изменением кинетической энергии газа можно считать, что трение не влияет на изменение температуры газа в газопроводе. С учетом уравнение энергии подставим в уравнение
имеем
получим с учетом (1.50а) где обозначили
С учетом полученной зависимости массовый расход определяется
Значение коэффициента При значениях числа Шухова Шу > 4 течение газа в трубопроводе можно считать практически изотермическим при При перекачке газа наличие дроссельного эффекта (Джоуля –Томсона) приводит к более глубокому охлаждению газа, чем только при теплообмене с грунтом. В этом случае температура газа может стать ниже При этом температура газа снизится на величину
где СР - удельная теплоемкость газа, Дж/(кг × град). Одновременно температура газа снижается за счет эффекта Джоуля-Томсона на величину: Учитывая (1.51) и (1.52), запишем
Перегруппируем уравнение (1.53) и запишем его в следующем виде:
где: Решим полученное выражение относительно dx:
Приняв откуда Так как квадрат давления линейно изменеяется по длине участка газопровода (уравнение 1.35), тогда приняв
При D i = 0 уравнение (1.5 9) переходит в уравнение Г.В. Шухова
Сравнивая (1.59) и (1.60) видим, что по уравнению ВНИИгаза температура газа всегда меньше, чем по уравнению Шухова на величину:
Следовательно, температура газа к концу участка может достигать значений меньших, чем температура грунта (рис. 1.4). В конце участка температура газа может быть ниже температуры грунта
на Средняя температура газа в участке определяется как среднегеометрическая величина
При проектировании МГ коэффициент теплопередачи зависит от способа прокладки трубопровода, для подземных трубопроводов определяется по формулам:
где k - коэффициент теплопередачи, Вт / (м2 × град); R ИЗ - термическое сопротивление изоляции трубопровода, (м2 × град) / Вт; аГР - коэффициент теплоотдачи от трубопровода в грунт, Вт/(м2 × град); DН - наружный диаметр трубопровода, м; l ИЗ - коэффициент теплопроводности изоляции, Вт/(м × град); DИЗ - наружный диаметр изолированного трубопровода, м; l ГР - коэффициент теплопроводности грунта, Вт/(м × град); hОЭ - эквивалентная глубина заложения оси трубопровода от поверхности трубопровода, м; dСН - глубина снежного покрова, м; l СН - коэффициент теплопроводности снежного покрова, Вт/(м × град); аВ - коэффициент теплоотдачи от поверхности грунта в атмосферу, Вт/(м2 × град); V - скорость ветра, м/с. Ориентировочное значение k = 1, 5÷ 2, 0 Вт/(м2 × град). При расчете участка МГ значения давления и температуры газа в конце участка чаще всего бывают неизвестны, и для определения средних значенийими приходится задаваться ориентировочно. В этом случае величину средней температуры газа в участке можно определить, приблизительно используя зависимость
|