3.4. Задача 4

Определить во сколько раз снизится пропускная способность участка двух ниточного газопровода при аварии на 50 километре трассы и величину потерь газа при ремонте аварийного участка, если длина участка l = (100 + 2n)(0.7+0.1N^*) километров, диаметр труб D = (1400 – 10n) миллиметров. Вторая нитка МГ имеет резервную нитку длиной x = 10 километров. Резервная нитка диаметром D_л = (D – 100) миллиметров начинается на 30 километре участка. Давление и температура газа в начале участка Р₁ = 7,36 МПа и Т₁ = 290К, в конце участка Р₂ =5,3 МПа и Т₂ = 273 К. Транспортируется газ с относительной плотностью Δ = 0,6. Расстоянием между перемычками задаться самостоятельно.

N^* - номер группы.

Контрольные вопросы.

1. Физический смысл величин, используемых при решении задачи.

2. Какой диаметр принято называть эталонным (эквивалентным, эффективным)?

3. Как определить эталонный (эквивалентный, эффективный), диаметр участка газопровода?

4. Что показывает коэффициентом расхода участка?

5. Рекомендуемые расстояния между перемычками МГ.

Рекомендуемая литература

1) Алиев Р.А., Белоусов В.Д., Немудров А.Г. и др. Трубопроводный транспорт нефти и газа. – М.: Недра, 1988.

2) Зубарев В.Г. Проектирование и эксплуатация магистральных газопроводов.: Учебное пособие. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2009.

3) Зубарев В.Г. Магистральные газонефтепроводы.: Учебное пособие. – Тюмень: ТюмГНГУ, 1998.

4) Волков М.М., Михеев А.А., Конев К.А. Справочник работника газовой промышленности. – М.: Недра, 1989.

5) Галиуллин З.Т., Леонтьев Е.В. Интенсификация магистрального транспорта газа. – М.: Недра, 1991.

6) Бахмат Г.В., Еремин Н.А., Степанов О.А. Аппараты воздушного охлаждения на компрессорных станциях. – СПб.: Недра, 1994.

7) Козаченко А.Н., Никишин В.И., Поршаков Б.П. Энергетика трубопроводного транспорта газов: Учебное пособие. - М.: ГУП Издательство “Нефть и газ” РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2001.-400с.

8) СНиП 2.05.06-85^*.

9) Нормы технологического проектирования магистральных газопроводов. СТО Газпром 2-3.5-051-2006 [Электронный]/

Приложение 1 Пример

оформления работ, выполненных с использованием ЭВМ

Задача. Определить давление и температуру газа в конце участка МГ длинной 100 км. и диаметром 1000 мм, если давление и температура в начале участка Р1 = 5,0 МПа и t1 = 30 0С. Производительность МГ Q = 30 млн м3/сут. Температура грунта на глубине заложения трубопровода t0= 00С. Состав транспортируемого газа: метан – 95% , азот – 5%.

Решение задачи.

1. Точностью определения параметров участка зададимся с учетом на газопроводе приборов. Примем точность определения давления ΔР=0.1 МПа и температуры ΔТ = 1К.

. Зададимся значением давления и температуры в конце участка:

Р2 = 3,5 МПа, Т2 = 273К.

Определим средние значения давления и температуры газа в участке.

где Р1 – абсолютное давление газа в начале участка, МПа;

Р2 – абсолютное давление газа в конце участка, МПа.

Примем атмосферное давление Ра = 0,1 МПа, тогда Р1=5,1 МПа.

Ориентировочное значение средней температуры газа в участке определим из уравнения

где Т1 и Т2 – температура газа в начале и в конце участка, К.

Определим физические свойства газа.

где ρс – плотность газа при стандартных условиях, кг/м3;

Rμ = 8.31451 кДж/кмоль. К) – универсальная газовая постоянная;

zc – коэффициент сжимаемости газа в стандартных условиях;

М - молярная масса газа, кг/кмоль;

Рс, Тс - давление и температура газа при стандартных условиях.

Молярную массу природного газа вычисляют на основе компонентного состава по формуле

,

где Мi – молярная масса i-го компонента газа;

xi – объемная (мольная) концентрация i-го компонента газа, доли единицы.

Относительная плотность газа

где ρв =1,205 кг/м3 – плотность воздуха при стандартных условиях.

Определим критические значение давления Ркр и температуры Ткр газа

,

,

где Р_крi, Т_крi - критические значения давления и температуры i-го компонента газовой смеси.

Определим приведенные значения Рпр и Тпр

Определим коэффициент сжимаемости газа z

,

где ,

,

.

Динамическая вязкость газа η

,

где

m₀ = (1,81 + 5,95 Т_пр) · 10^-6,

,

;

,

,

Рассчитаем удельную теплоемкость ср и коэффициент Джоуля – Томсона Di.

,

где R – газовая постоянная, кДж/(кг^.К),

,

,

,

,

,

,

где ,

,

,

,

.

Для определения давления газа в конце участка необходимо определить расчетное значение коэффициента гидравлического сопротивления λ

,

где λ_тр – теоретическое значение коэффициента гидравлического сопротивления;

Е – коэффициент гидравлической эффективности участка.

,

где К – эквивалентная шероховатость труб, К=0,03мм.;

d – внутренний диаметр труб, мм;

Re – число Рейнольдса,

,

где q – газопровода, млн. м³/сут.

.

В соответствии с СТО Газпром примем Е=0,95, тогда

Давление в конце участка Р21 определим из уравнения пропускной способности участка

Расчетное значение средней температуры газа в участке Т_ср1 определим из уравнения

где ,

К_ср– средний на участке общий коэффициент теплопередачи, Вт/(м^{2 ,} К),

d_н – наружный диаметр газопровода, мм.

Примем К_ср=1,5 Вт/(м^{2 ,} К) и найдем значение показателя a

Определим уточненное значение средней температуры газа в участке Т_ср1

.

Оценим сходимость предположенных и рассчитанных значений давления и температуры

Сходимость неудовлетворительная и требуется уточнение значений Р₂ и Т_ср.

Примем Р₂=3,56 МПа, Т_ср=290,9 К и повторим расчет. Результаты расчета приведены в табл.1.

Таблица 1

Параметры работы участка

Параметры	Приближение
	1	2
1 . Р2, МПа 2. Рср, МПа 3. Тср, К z cр, кДж/(кг,град) Di, К/МПа η, Па,с λ λр a, 1/км Р21, МПа Тср1, К ΔР2, МПа ΔТср, К	3,5 4,35 283 0,900 2,58 4,2 11,3,10-6 0,0098 0,0108 0,0081 3,56 290,9 0,06 7,9	3,56 4,38 290,9 0,914 2,44 4,13 11,7,10-6 0,0098 0,0108 0,0082 3,54 291 -0,02 0,1

Температура газа в конце участка

Вывод. Р₂ = 3,54 МПа, Т₂ = 281,8 К.