Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 [ 47 ] 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121

Рис. 5.4. Кривые изменения температуры газа по длине газопровода;

/ - по Шукову; 2 - с учетом эффекта Джоуля - Томсона

После интегрирования получаем следующую формулу, определяющую температуру газа на расстоянии х от начальной точки газопровода:

Т То (Т„ - Го) ехр (- ад:) - [ 1 - ехр (- ад:)]. (5.14)

Если здесь отбросить последнее слагаемое, то получим знаменитую формулу Шухова

Т=То+(Г„-Г„) ехр(-а;с).

(5.15)

Формула Шухова описывает распределение температуры по длине трубопровода, обусловленное теплопередачей в окружающую среду. Согласно (5.15) при Г„ >7о температура газа Т в любой точке газопровода больше Tq. Лишь при д: = оо Т = Tq. В формуле (5.14) последнее слагаемое учитывает понижение температуры из-за эффекта Джоуля -Томсона. Этой формулой следует пользоваться, когда требуется повышенная точность расчета.

На основании (5.14) и (5.15) получаются следующие формулы для вычисления средней температуры газа по длине трубопровода:

Тер = То + (Т„ - То) -Р-

Рн - Ри

1 - ехр ( - aL) aL

(5.16)

Тер - То + (Т„ - То) Р/-") .

(5.17)

Температура газа, входящая в формулы для гидравлического расчета газопровода, принимается равной Тер. На рис. 5.4 изображен график, показывающий характер изменения температуры по длине газопровода.

5.4. КОЭФФИЦИЕНТ ГИДРАВЛИЧЕСКОЮ СОПРОТИВЛЕНИЯ ДЛЯ ГАЗОПРОВОДОВ. КОЭФФИЦИЕНТ ЭФФЕКТИВНОСТИ

Природа гидравлического сопротивления для газа и капельной жидкости одна и та же. Поэтому нет принципиальных различий между формулами, определяющими коэффициент гидравлического сопротивления для газопроводов и нефтепроводов. Однако при расчете магистральных газопроводов обычно пользуются специальными формулами. До 60-х годов весьма широко применялись эмпирические формулы, в которых коэффициент гидравлического сопротивления X выражен в зависимости от числа Рейнольдса н диаметра трубопровода: X = (Re) и X -- X (D). Число таких формул велико, и порой было трудно решить, какой из них следует отдать предпочтение. После появления универсальных формул X = X (Re, kID), учитывающих как число Рейнольдса, так и относительную шероховатость труб (k/D), стали пользоваться формулой

X - 0,067 (158/Re -- 2k/Df-, (5.18)

аналогичной по своей структуре (юрмуле Альтшуля

Я.--=0,11(68/Ре ! Ш)"..

При режиме гладкого трения, когда 158/Re \ . 2klD, она переходит ъХ = 0,1844/Re"-, а при квадратичном режиме, когда 158/Re 2klD, переходит в

= 0,067 (2/e/D)0.2 (5.19)

и в частном случае, когда k 0,03 мм (по данным ВНИИгаза - среднее значение эквивалентной шероховатости для новых газопроводов) X - 0,03817/ДП2.

Квадратичный режим движения газа - обычный для магистральных газопроводов. Режим смешанного трения бывает при неполной загрузке газопровода. Режим гладкого трения характерен для распределительных газопроводов в населенных пунктах. Считается, что переход от режима смешанного трения к квадратичному происходит при числе Рейнольдса

Rcnep- 11 (2A/D)-b5. (5 20)

Если Re >Rer,ep, то режим квадратичный. Число Рейнольдса удобно представить в следую:цем виде:

и далее, выразив Q в млн. м/сут, D - в мм и i] - в Па-с,

Re- 17,75-10"--. (5.21)

Из (5.20) и (5.21) полумается выражение для расхода, соответст-вуклцего Re„,p: Qncp - 0,219-10-D-)/(/t.A) или при /t - 0,03 мм Qnep = 0,0422£)- т)/Д. Режим считается квадратичным, если Q > Опер-

Коэффициент гидравлического сопротивления с течением времени изменяется.

Если газ сухой и не содержит сероводорода, то находящиеся в нем твердые частицы шлифуют стенки трубопровода, шероховатость, а следовательно, и коэффициент гидравлического сопротивления постепенно уменьшаются. И наоборот, наличие в газе влаги и особенно сероводорода (внутренняя коррозия) приводит к постепенному возрастанию шер(ЗХОватости и кoэ(Jфициcитa гидравлического соиротивле-1ШЯ. Сильное влияние на гидравлическое сопротивление оказывают скопления в пониженных точка.х трасс1)Г конденсата и влаги. К значительному увеличению гидравлического сопротивления приводит образование гидратов. Изменение гидравлического сопротивления трубопровода по сравнению с проектным характеризуется коэффициентом эффективности Е -sjK/X , где Хг - теоретическое значение коэффициента гидравлического сопротивления, определяемое обычно по формуле (5.19); Яф - фактический коэффициент гидравлического сопротивления. Коэффициент кф находят из формулы, определяющей пропускную способность газопровода. Входяидие в нее значения Q, Ра, рк и А берут по фактическим, опытным данным, Т н г предварительно вычисляют, использовав средние значения давлений и температур, измеренных в начальной и конечной точках рассматриваемого участка трубопровода. Измерения делают в дни, когда режим наиболее близок к стационарному.

Коэффициент эффективности свидетелг>ствует также об изменении пропускной способности трубопровода: Е Q/Qr, где Qф - фактическая пропускная способность; Qr пропускная способность, вычисленная при коэффициенте гидравлического сопротивления и при значениях р„, ;>к. А, Т и z, полученных по опытным данным. Коэффициент эффективности определяют периодически для каждого участка (перегона между станциями). По величине Е судят о загрязненности т)убопровода. Низкие значения Е указывают на необходимость очистки трубопровода. (д<опления конденсата и воды удаляют продувкой. Если это не приводит к нужному эффекту, то прибегают к очистке трубопровода специальными скребками.

5.5. ПАДЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ ПО ДЛИНЕ ГАЗОПРОВОДА. СРЕДНЕЕ ДАВЛЕНИЕ

Распределение давления по длине трубопровода можно получить из (5.12), зам(!нив L на х:

р- == р1--------Q X

p2 = pl - cQx, (5.22)

если принять для краткости 1 гТЫ