Расчет магистрального газопровода

Выбор рабочего давления и определение диаметра газопровода. Расчет свойств перекачиваемого газа. Определение расстояния между компрессорными станциями и их оптимального числа. Уточненный тепловой, гидравлический расчет участка газопровода между станциями.

Рубрика Производство и технологии
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 12.12.2012
Размер файла 88,8 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

НЕГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«КАМСКИЙ ИНСТИТУТ ГУМАНИТАРНЫХ И ИНЖЕНЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ»

Факультет « Нефтегазовые и строительные технологии»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«Сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ»

Выполнил: студент УЗНД 64.1

Е.Ю. Виноградова

Исходные данные

Выполнить расчёт магистрального газопровода, для перекачки Qг=31,7млрд.м3/год протяжённостью L=2000км. По газопроводу транспортируется газ следующего состава:

Компонент

CH4

C2H6

C3H8

C4H10

C5H12

CO2

N2

Объёмная доля, %

90,0

5,0

3,0

0,7

0,6

0,4

0,3

Средняя температура грунта на глубине заложения оси газопровода составляет То=278°К, средняя температура воздуха Твозд=286°К. Газопровод прокладывается в смешанных грунтах (Кср=1Вт/(м3·К)).

Выбрать рабочее давление, определить количество компрессорных станций и расстояние между ними. Выполнить уточнённый тепловой и гидравлический расчёт участка газопровода между двумя компрессорными станциями.

1. Выбор рабочего давления и определение диаметра газопровода

Принимаем рабочее (избыточное) давление в газопроводе Р=7,35МПа. Значения абсолютного давления на входе и выходе центробежного нагнетателя составляет соответственно Рвс=5,1МПа и Рнаг=7,46МПа. Согласно принятого уровня давления и годовой производительности по табл.2 принимаем условный диаметр газопровода Dу=1400мм.

Для строительства газопровода принимаем трубы Dн=1420мм Харцызского трубного завода, изготовленные по ТУ 14-3-446-76 из стали 17Г2АФ.

Для принятого диаметра определяем значения расчётного сопротивления металла трубы и толщины стенки газопровода.

; где

- нормативное сопротивление растяжению (сжатию), равное временному сопротивлению стали на разрыв, МПа (); m - коэффициент условий работы; k1 - коэффициент надёжности по материалу; kн - коэффициент надёжности по назначению;

Коэффициенты nр, m, k1, kн определяются по СНиП 2.05.06-85*.

Толщина стенки газопровода:

; где

Р - рабочее давление в трубопроводе, МПа; np - коэффициент надёжности по нагрузке; R1 - расчётное сопротивление металла трубы, МПа.

.

Принимаем стандартную толщину стенки трубы дн=15,7мм. Внутренний диаметр газопровода равен:

;

2. Расчёт свойств перекачиваемого газа

газопровод гидравлический компрессорный давление

Основными свойствами газа, необходимыми для выполнения технологического расчёта газопровода, являются: плотность, молярная масса, газовая постоянная, псевдокритические температура и давление, относительная плотность газа по воздуху. Некоторые свойства компонентов природных газов приведены в таблице №1 (учебно-методические указания по выполнению контрольных работ)

Плотность газа при стандартных условиях согласно формулы аддитивности (сложения):

, где (1.1)

а1…аn - доля каждого компонента в смеси для данного состава газа;

с1…сn - плотность компонента при стандартных условиях, кг/м3.

Молярная масса определяется по формуле

, где (1.2)

М1…Мn -молярная масса компонента, кг/кмоль.

Газовая постоянная по формуле:

, где (1.3)

=8314,4 - универсальная газовая постоянная, Дж/(кмоль·К).

Псевдокритические температура и давление по формулам Псевдокритические температура Тпк (К) и давление Рпк (МПа) для природных газов с содержанием метана 85% и более могут быть найдены по известной плотности газа при стандартных условиях:

(1.4)

. (1.5)

Относительная плотность газа по воздуху:

. (1.6)

Суточная производительность газопровода при стандартных условиях Q (млн.м3/сут) определяется по формуле:

, где (1.7)

кн - оценочный коэффициент пропускной способности газопровода, который ориентировочно можно принять кн=0,9.

3. Определение расстояния между компрессорными станциями и числа КС

Пользуясь формулой пропускной способности газопровода

, (1.8)

выразим длину линейного участка между компрессорными станциями

, где (1.9)

Dвн - внутренний диаметр газопровода, м; Рн и Рк - соответственно давления в начале и в конце линейного участка газопровода, МПа; л - коэффициент гидравлического сопротивления; Zср - средний по длине коэффициент сжимаемости газа Zср=f(Рср, Тср); Д - относительная плотность газа.

Для расчёта расстояния между КС можно принять ориентировочное значение средней температуры, например:

, где (1.10)

То - температура окружающей среды на глубине заложения газопровода; Тн - температура газа на входе в линейный участок, которую можно принять равной 303ч313°К.

Давление в начале участка газопровода определяется, как:

, где (1.11)

дРвых - потери давления в трубопроводе между компрессорным цехом и узлом подключения к линейной части магистрального газопровода (без учёта потерь давления в системе охлаждения транспортируемого газа); дРохл - потери давления в системе охлаждения газа, включая его обвязку. При охлаждении газа в аппаратах воздушного охлаждения (АВО) следует принимать дРохл=0,06МПа. При отсутствии охлаждения газа дРохл=0.

Давление в конце участка газопровода:

, где (1.12)

ДPвс - потери давления газа на входе КС с учётом потерь давления в подводящих шлейфах и на узле очистки газа.

Коэффициент гидравлического сопротивления л определяется по формуле:

, где (1.13)

Ег - коэффициент гидравлической эффективности, принимается по результатам расчётов диспетчерской службы в соответствии с отраслевой методикой; при отсутствии этих данных коэффициент гидравлической эффективности принимается равным 0,95, если на газопроводе имеются устройства для периодической очистки внутренней полости трубопроводов, а при отсутствии указанных устройств, принимается равным 0,92.

Коэффициент сопротивления трению для всех режимов течения газа в газопроводе определяется по формуле:

, где (1.14)

кэ - эквивалентная шероховатость труб; для монолитных труб без внутреннего антикоррозионного покрытия принимается равной 3?10-5м; Dвн - внутренний диаметр трубопровода, м; Re - число Рейнольдса, которое определяется по формуле:

, где (1.15)

Q - производительность газопровода, млн.м3/сут; м - коэффициент динамической вязкости, Па?с.

В первом приближении можно принять квадратичный режим течения газа и лтр определить как:

(1.16)

Полагая, что газопровод будет оборудован устройствами для очистки внутренней полости (Е1=0,95), коэффициент гидравлического сопротивления л по формуле (1.13)

.

Значения приведённых давления и температуры при Р=Рср и Т=Тср определяется как

(1.17)

(1.18)

Среднее давление в газопроводе

(1.19)

Коэффициент сжимаемости газа по формуле

, где (1.20) (1.21)

Расчётное расстояние между КС по формуле (1.9) составит

Вычислив расстояние между КС, определяем требуемое число компрессорных станций:

. (1.22)

.

Округляем расчётное число КС до n =21, после округления найденного числа КС no до целого значения n (как правило, в бомльшую сторону), уточняем значения расстояния между КС

4. Уточнённый тепловой и гидравлический расчёт участка газопровода между двумя компрессорными станциями

Уточнённый тепловой и гидравлический расчёт участка газопровода между двумя компрессорными станциями производится с целью определения давления и температуры газа в конце рассматриваемого участка.

Абсолютное давление в конце участка газопровода определяется из формулы расхода:

. (1.23)

В этом уравнении величина л определяется из формулы (1.14) с учётом коэффициента динамической вязкости м при средних значениях температуры и давления газа на линейном участке, которые определяются методом последовательных приближений.

Принимаем в качестве первого приближения значения л, ТСР и ZСР из первого этапа вычислений:

Определяем по формуле (1.23) в первом приближении значение РК

Определяем среднее давление по формуле (1.19)

Определяем средние значения приведённого давления и температуры по формулам (1.17) и (1.18)

Для расчёта конечного давления во втором приближении вычисляются уточнённые значения Тср, л и Zср. Для определения Тср используется величина средней удельной теплоёмкости Ср, коэффициент Джоуля-Томсона Di и коэффициент at, вычисленные для значений Рср и Тср первого приближения.

Удельная теплоёмкость газа Ср (кДж/(кг?К)) определяется:

. (1.24)

Коэффициент Джоуля-Томсона Di (К/МПа)

. (1.25)

Средняя температура газа рассчитывается по формуле:

. (1.26)

где аt - коэффициент (1/км), рассчитываемый, как

; (1.27)

Кср - средний на линейном участке общий коэффициент теплопередачи от газа в окружающую среду, Вт/(м2?К).

Рассчитываем коэффициент аt по формуле (1.27)

Вычисляем по формуле (1.26) значение средней температуры с учётом теплообмена с окружающей средой и коэффициента Джоуля-Томсона

Вычисляем уточнённые значения приведённой температуры ТПР и коэффициента сжимаемости ZCР

Рассчитываем коэффициент динамической вязкости по формуле , и число Рейнольдса определяем по формуле (1.15).

Вычисляем по формулам (1.13) и (1.14) коэффициенты лТР и л

Конечное давление во втором приближении по формуле (1.24)

Относительная погрешность определения конечного давления составляет

Полученный результат отличается от предыдущего приближения более 1%. Поэтому приравниваем РК=Р?К и уточняем расчёты, начиная с п.3. Результаты расчётов сведём в таблицу.

Таблица 1. Результаты уточнённого теплового и гидравлического расчёта линейного участка газопровода

Наименование расчётного параметра

Первое приближение

Второе приближение

Третье приближение

1

2

3

4

Конечное давление РК, МПа

5,270

5,168

5,07

Среднее давление РСР, МПа

6,339

6,322

6,260

Приведённая температура ТПР

1,436

1,436

1,434

Приведённое давление РПР

1,40

1,389

1,383

Теплоёмкость газа СР, кДж/(кг·К)

2,727

2,726

2,722

Коэффициент Джоуля-Томпсона Di, К/МПа

3,707

3,706

3,712

Параметр аt

1,905·10-3

1,968·10-3

1,970·10-3

Средняя температура ТСР, К

296,9

297,0

296,6

Средний коэффициент сжимаемости ZСР

0,851

0,882

0,846

Динамическая вязкость м, Па·с

1,251·10-5

1,251·10-5

1,22·10-5

Число Рейнольдса Re

6,28·107

6,28·107

6,44·107

Коэффициент сопротивления трения лТР

9,08·10-3

9,08·10-3

9,08·10-3

Коэффициент гидравлического сопротивления л

1,056·10-2

1,056·10-2

1,056·10-2

Конечное давление Р?К

5,168

5,07

5,05

Относительная погрешность по давлению, %

1,93

1,89

0,39

Уточняется среднее давление по формуле (1.19)

Определяется конечная температура газа.

(1.28)

На этом уточнённый тепловой и гидравлический расчёт участка газопровода можно считать завершённым.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Выбор рабочего давления газопровода и расчет свойств перекачиваемого газа. Уточненный тепловой и гидравлический расчеты участка газопровода между двумя компрессорными станциями. Установка газотурбинных агрегатов, оборудованных центробежными нагнетателями.

    дипломная работа [766,5 K], добавлен 10.06.2015

  • Определение оптимальных параметров магистрального газопровода: выбор типа газоперекачивающих агрегатов, нагнетателей; расчет количества компрессорных станций, их расстановка по трассе, режим работы; гидравлический и тепловой расчет линейных участков.

    курсовая работа [398,9 K], добавлен 27.06.2013

  • Общая характеристика газовой промышленности РФ. Анализ трассы участка, сооружаемого газопровода, состав технологического потока. Механический расчет магистрального газопровода, определение количества газа. Организация работ, защита окружающей среды.

    дипломная работа [109,9 K], добавлен 02.09.2010

  • Основные этапы проектирования газопровода Уренгой-Н. Вартовск: выбор трассы магистрального газопровода; определение необходимого количества газоперекачивающих агрегатов, аппаратов воздушного охлаждения и пылеуловителей. Расчет режимов работы газопровода.

    курсовая работа [85,1 K], добавлен 20.05.2013

  • Построение графика потребления газа и определение его расчетных часовых расходов. Выбор общей схемы подачи газа заданным потребителям и составление расчетной схемы. Гидравлический расчет газопровода среднего давления, подбор фильтров и регуляторов.

    курсовая работа [267,2 K], добавлен 13.07.2013

  • Расчет производительности магистрального газопровода в июле. Определение физических свойств на входе нагнетателя. Оценка соответствия установленного оборудования условиям работы магистрального газопровода. Оценка мощности газоперекачивающего агрегата.

    курсовая работа [807,7 K], добавлен 16.09.2017

  • Построение годового графика потребления газа и определение его расчетных часовых расходов. Характеристика выбора общей схемы подачи газа заданным потребителям. Гидравлический расчет межцехового газопровода среднего и низкого давления с подбором фильтров.

    курсовая работа [471,8 K], добавлен 12.04.2012

  • Определение выталкивающей силы воды на единицу длины газопровода. Расчет коэффициента надежности устойчивого положения для различных участков газопровода. Нагрузка от упругого отпора газопровода при свободном изгибе газопровода в вертикальной плоскости.

    контрольная работа [36,3 K], добавлен 01.02.2015

  • Характеристика трассы газопровода - п. Урдом Архангельской области. Описание проектируемой системы газоснабжения района. Гидравлический расчет газопровода. Автоматизация шкафного регуляторного пункта. Монтаж газопровода, его испытание после прокладки.

    дипломная работа [893,3 K], добавлен 10.04.2017

  • Гидравлический расчет газопровода высокого давления. Расчет истечения природного газа высокого давления через сопло Лаваля, воздуха (газа низкого давления) через щелевое сопло. Дымовой тракт и тяговое средство. Размер дымовой трубы, выбор дымососа.

    курсовая работа [657,8 K], добавлен 26.10.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.