Определение параметров природного газа в магистральном трубопроводе
Участок газопровода между двумя компрессорными станциями, по которому подается природный газ (термодинамическая система). Принципиальная схема газопровода. Термодинамическая модель процесса течения. Изотермический процесс течения газа в трубопроводе.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 14.06.2010 |
| Размер файла | 3,5 M |
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.
9
Курсовая работа
По дисциплине "Техническая термодинамика"
Тема:
"Определение параметров природного газа в магистральном трубопроводе"
Раздел 1. Определение параметров природного газа в магистральном трубопроводе
Постановка задачи.
Объект исследования (термодинамическая система) - участок газопровода между двумя компрессорными станциями, по которому осуществляется подача природного газа (рис.1.1). Необходимо определить изменение термодинамических параметров газа (р, Т, с, w) по длине трубопровода.
Рисунок 1.1 - Принципиальная схема газопровода
Задача разбивается на несколько этапов, которые выполняются в виде отдельных заданий (подразделов).
Исходные данные.
- диаметр газопровода, м;
- начальная скорость течения газа, м/с;
- давление на входе в газопровод, МПа;
- температура на входе в газопровод, оС;
- степень падения давления по всей длине газопровода;
( - давление газа в конце трубопровода, МПа);
- коэффициент гидравлического сопротивления трубопровода.
Таблица исходных данных
|
, м |
, м/с |
, МПа |
, оС |
|||
|
1,22 |
9 |
10,5 |
30 |
1,85 |
0,012 |
Состав природного газа
|
Название |
Мольный состав |
Химическая формула |
Мольная масса, кг/моль |
Критический параметр |
|||
|
, МПа |
, К |
||||||
|
Метан |
0,9718 |
16,043 |
4,626 |
190,77 |
0,290 |
||
|
Этан |
0,0282 |
С2Н6 |
30,070 |
4,872 |
305,33 |
0,285 |
Термодинамическая модель процесса течения.
Уравнение неразрывности
(1.1)
Первый закон термодинамики
(1.2)
Закон сохранения механической работы
(1.3)
Второй закон термодинамики
(1.4)
Уравнение состояния газа
(1.5)
Уравнение Вейсбаха-Дарси
(1.6)
Модель течения базируется на следующих допущениях:
1. участок трубопровода горизонтальный ;
2. течение "медленное" ;
3. техническая работа на участке газопровода отсутствует ;
4. поперечное сечение газопровода постоянное ;
5. изменение кинетической энергии
Расчет параметров газа:
Используя правело Кэя получим:
Критическое давление смеси
;
Ркр=0,9718•4,626+0,0282•4,872=4,633 МПа.
Критическая температура смеси
;
Ткр=0,9718•190,77+0,0282•305,33=194 К.
Молекулярная масса смеси
;
µкр=0,9718•16,043+0,0282•30,070=16,439 кг/кмоль.
Газовая постоянная смеси
;
Рассмотрим изотермический процесс течения газа в трубопроводе.
Определение коэффициентов сжимаемости газа на входе в трубопровод. Температура на входе в газопровод
;
;
Приведенное давление и температура на входе в трубопровод:
;
;
Приведенное давление и температура на выходе из трубопровода:
; ;
и2 =и1, так как Т1=Т2.
Из диаграммы z = f (р; и), с.10:
На входе: z1 =0,86
На выходе: z2 =0,92
Определяем плотность из уравнения состояния (1.5)
;
;
Определение энтальпии и энтропии газа на входе и на выходе трубопровода.
Для газа с параметрами =10,5 МПа и =303 К с по диаграмме (с.11) находим значение энтальпии =512 кДж/кг и энтропии =8,75 кДж/кг•К.
Для газа с параметрами =5,676 МПа и =303 К находим значение энтальпии =545 кДж/кг и энтропии =9,05 кДж/кг К.
Расчет и выбор длины трубопровода.
Расстояние между КС определяем:
Расход газа по трубопроводу
Из уравнения неразрывности получим
Скорость газа на выходе из трубопровода
Тепловой поток отводимый от газа в трубопроводе
Расчет трубопровода, при условии, что природный газ является
идеальным (z1=z2=1).
Рассмотрим изотермическое течение идеального газа в трубопроводе
Плотность газа
На входе
На выходе
Массовый расход идеального газа через трубопровод
Скорость течения идеального газа на выходе из трубопровода
Отводимый тепловой поток
Расстояние между компрессорными станциями
Таблица 1.1 - Результаты численных расчетов
|
Течение в газопроводе |
Термодинамические параметры |
||||||||||||||
|
р1,МПа |
р2,МПа |
t1,0С |
t2,0С |
z1 |
z2 |
с1,кг/м3 |
с2,кг/м3 |
w1,м/с |
G*, кг/с |
, МВт |
h2-h1,кДж/кг |
,кДж/кгК |
,км |
||
|
Изотермическое течение реального газа |
10,5 |
5,676 |
30 |
30 |
0,86 |
0,92 |
79,671 |
40,259 |
9 |
837,502 |
27,638 |
33 |
0,3 |
151,869 |
|
|
Изотермическое течение идеального газа |
10,5 |
5,676 |
30 |
30 |
1 |
1 |
68,517 |
37,038 |
9 |
720,251 |
23,768 |
33 |
0,3 |
176,739 |
z,р-диаграмма природного газа
h,s-диаграмма природного газа
Расчет погрешностей параметров при замене реального газа идеальным. Погрешность определения расстояния между станциями.
Погрешность определения плотности
На входе
На выходе
Погрешность определения массового расхода газа
Погрешность определения скорости на выходе из трубопровода
Вывод
Мы убедились, что изотермическое течение реального газа более экономично, чем идеального газа, так как в первом случае расстояние между компрессорными станциями на 24,87 км меньше, выше плотность реального газа.
Мы получили большие относительные погрешности при замене реального газа идеальным:
Погрешность определения расстояния между станциями - 16,376%
Погрешность определения плотности
На входе - 14%
На выходе - 8%
Погрешность определения массового расхода газа - 14%
Погрешность определения скорости на выходе из трубопровода - 6,524%.
Это говорит о том, что в расчетах всегда нужно учитывать свойства реального газа.
Подобные документы
Выбор рабочего давления газопровода. Расчет свойств транспортируемого газа. Плотность газа при стандартных условиях. Определение расстояния между компрессорными станциями и числа компрессорных станций. Расчет суточной производительности газопровода.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 25.03.2013Физические свойства газа. Подбор рабочего давления, диаметра магистрального газопровода. Определение числа и расстояния между компрессорными станциями. Экономическое обоснование выбора диаметра газопровода. Расчет режима работы компрессорных станций.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 01.03.2015Выбор рабочего и избыточного давления в газопроводе. Определение числа компрессорных станции (КС) и расстояния между станциями. Уточненный тепловой и гидравлический расчеты участка газопровода между двумя компрессорными станциями. Расчет режима работы КС.
курсовая работа [251,8 K], добавлен 16.03.2015Отношения между Россией и Европейским Союзом в энергетической сфере: сотрудничество и конкуренция. Анализ состояния экспорта российского природного газа. Изучение стратегии развития проекта "Алтай". Схема прохождения трассы магистрального газопровода.
курсовая работа [47,0 K], добавлен 06.03.2014Подача газа потребителям с определенным давлением, степенью очистки и одоризации из магистрального газопровода в газовые сети. Компримирование газа центробежными нагнетателями с приводом газотурбинной установки. Режим работы компрессорной станции.
отчет по практике [4,3 M], добавлен 15.02.2012Инженерно-геологическая и гидрогеологическая характеристика участка строительства. Расчет потребности природного газа. Подбор котла и его обоснование. Расчет газопровода на прочность, а также проверка устойчивости его положения в водонасыщенных грунтах.
дипломная работа [513,7 K], добавлен 20.03.2017Выбор измерительных датчиков. Особенности монтажа термометра сопротивления на трубопроводе. Разработка схемы преобразователя расхода газа с коррекцией по температуре и давлению газа. Выбор и работа микроконтроллера. Расчет элементов блока питания.
курсовая работа [789,0 K], добавлен 20.02.2015Выбор рабочего давления и типа газоперекачивающего агрегата. Расчет теплофизических свойств транспортируемого газа. Тепловой и гидравлический расчет участка газопровода. Расчет режима работы компрессорной станции. Капитальные и эксплуатационные затраты.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 16.12.2014Характеристика района города, определение численности его населения. Определение годового потребления газа. Определение удельных часовых расходов газа по зонам застройки. Трассировка сети низкого давления. Гидравлический расчет внутридомового газопровода.
курсовая работа [774,7 K], добавлен 10.12.2011Уравнение состояния идеального газа, закон Бойля-Мариотта. Изотерма - график уравнения изотермического процесса. Изохорный процесс и его графики. Отношение объема газа к его температуре при постоянном давлении. Уравнение и графики изобарного процесса.
презентация [227,0 K], добавлен 18.05.2011
