Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 28
По дисциплине "Техническая термодинамика" Тема: "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, ρ
, w
) по длине трубопровода. Рисунок 1.1 - Принципиальная схема газопровода Задача разбивается на несколько этапов, которые выполняются в виде отдельных заданий (подразделов). Исходные данные
.
Таблица исходных данных 1,22 9 10,5 30 1,85 0,012 Состав природного газа
Название Мольный состав Химическая формула Мольная масса, кг/моль Критический параметр Метан 0,9718 16,043 4,626 190,77 0,290 Этан 0,0282 С2
Н6
30,070 4,872 305,33 0,285 Термодинамическая модель процесса течения
.
Уравнение неразрывности Первый закон термодинамики Закон сохранения механической работы Второй закон термодинамики Уравнение состояния газа Уравнение Вейсбаха-Дарси 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: θ2
=θ1
, так как Т1
=Т2.
Из диаграммы z = f (π; θ), 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 Для газа с параметрами 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,
0
С t2,
0
С z1
z2
ρ1,
кг/м3
ρ2,
кг/м3
w1,
м/с G*
,
кг/с h2
-h1,
кДж/кг 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,
π
-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 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%.
|