Дипломной работе, входит в состав ооо Севергазпром. ооо Севергазпром

• Название: Дипломной работе, входит в состав ооо Севергазпром. ооо Севергазпром
• Дата: 01.06.2022
• Размер: 5.64 Mb.
• Имя файла: Studbooks_54265.rtf
• Тип: Диплом; #563632
• страница: 5 из 7

2.3.3 Расчет АВО (аппарата воздушного охлаждения)

Произведем расчет АВО для летнего режима эксплуатации газопровода на КС Грязовец.

Технические характеристики и исходные данные 2АВГ-75 приведены в таблицах 3 и 4.
Таблица 3. Техническая характеристика аппарата воздушного охлаждения 2 АВГ-75

Показатели	Величина
1. Расчетное давление (Р), [МПа]	5,6
2. Поверхность теплообмена по оребрению (Нст), [м²]	9930
3. Коэффициент оребрения (φ)	20
Продолжение таблицы 3
4. Количество труб в секции (Nтр)	528
5. Число рядов труб, [шт.]	6
6. Количество оребренных трубок в одном АВО (Nтр), [шт.]	180
7. Количество теплообменных секций (Nс), [шт.]	3
8. Установленная мощнгость электропривода, [кВТ]	37
9. Количество двигателей на аппарат, [шт.]	2
10. Наружный диаметр трубок (Dн), [мм]	57,4
11. Высота ребра трубки (h), [мм]	16
12. Шаг ребра (S), [м]	0,0025
13. Длина оребренной трубки (L), [м]	12
14. Количество вентиляторов в одном АВО (n), [шт.]	2
15. Расход воздуха, нагнетаемого одним вентилятором	113,89
16. Свободная площадь между трубками (Fуз), [м²]	11,5
17. Внктренний диаметр трубок (Dвн), [мм]	25
18. Диаметр вентилятора, [м]	5
19. Частота вращения вентилятора, [об/мин]	250
20. Масса аппарата в объеме поставки (с обвязкой), [кг]	41000
Продолжение таблицы 3
21. Габариты аппарата, [мм] длина ширина высота	12820 6380 4890

Таблица 4. Исходные данные для расчета

Показатели	Величина
1. Суточная производительность КС (Q1), [м³/сут]	40·106
2. Температура газа до АВОт (t1), [○С] [К]	40 313
3. Температура газа после АВОт (t2), [○С] [К]	25 298
4. Температура воздуха (τ1), [○С] [К]	17 290
5. Критическая температура газа (Ткр), [К]	213,3
6. Критическое давление (Ркр), [МПа]	4,61
7. Теплоемкость газа (СР1), [Дж/кг·К]	2743,68
8. Коэффициент динамической вязкости газа (η1), [Па·с]	1,2·10-5
9. Коэффициент теплопроводности газа (λ1), [Вт·м/К]	0,0317
10. Теплоемкость воздуха (СР2), [Дж/кг·К]	1005
11. Коэффициент динамической вязкости воздуха (η2), [Па·с]	1,2·10-5
12. Коэффициент теплопроводности воздуха (λ2), [Вт·м/К]	0,24
13. Расчетное число аппаратов (nАВО), [шт.]	4

Определим мощность теплового потока:
;
где: М₁ – массовый расход газа, ;
;
;

;

.

Определяем температуру воздуха на выходе из АВО при нормальной производительности вентилятора:
;
где: М² – массовый расход воздуха, ;
;
;

.

Средняя логарифмическая разность температур:
;
где: θ₁ и θ₂ - начальная и конечная разность температур;
;
;

где: εΔt – поправочный коэффициент, учитывающий отличие схемы движения теплоносителей в АВО от противотока.
;

;
;

;

Следовательно: εΔt=0,87.

.

Определим коэффициент теплопередачи от газа к внутренней поверхности трубок АВО:

где: Re и Pr – соответственно числа Рейнольдса и Прандтля;

где: υ₁ – скорость движения газа в теплообменных трубках;
;
ρ₁ – плотность газа;
;

;
;
;
где: ΔР – потери давления газа в АВО, ΔР=0,06 [МПа].

Р_н – давление после нагнетателя (после компримирования);

;
;
;

;

где: f_вн – площадь поперечного сечения трубки;
;
;

;

;
;
;

.

Коэффициент теплопередачи от наружной поверхности оребреных трубок к воздуху:
;
где: Nu – число Нуссельта;
;

;
где: ρ₂ – плотность воздуха;

;
;
;

;

;

.

Рассчитаем коэффициент теплопередачи от газа в окружающую среду:
;

;
;
;
где: σ_ст – толщина стенки трубки;

;

λ_ст – коэффициент теплопроводности стали; ;

.

Необходимая поверхность охлаждения:
;
.

Необходимое количество аппаратов АВО:
;
где: Н_АВО – поверхность теплопередачи одного АВО;
;
;

.

Таким образом, принимаем к установке 4 аппарата воздушного охлаждения.

Рассчитаем гидравлические потери газа в АВО:
;
где: - гидравлическое сопротивление в трубках:
;
режим течения квадратичный, т. к.
;
;

;

;

.

По результатам расчета получили, что на КС Грязовец должны быть установлены 6 АВО (4 рабочих и 2 резервных).

2.4 Расчет режимов работы КС Грязовец и расчет перегона КС Грязовец – КС 2

2.4.1 Расчет режимов работы КС Грязовец

Рассчитаем режим работы компрессорной станции Грязовец на газопроводе для летнего и зимнего режимов эксплуатации.

На КС установлен агрегат ГТК-10–4 с нагнетателем 520–12–1. Давление на входе в КС Р_вх = 4,18 [МПа], температура на входе в КС Т_в = 288,6 [К]. Плотность газа при стандартных условиях ( и 0,1013 МПа) , относительная плотность по воздуху Δ=0,611.

Определим газовую постоянную по формуле:
;
где: R = 286,8 [Дж/(кг·К)] – газовая постоянная воздуха;

.

Рассчитаем коэффициент сжимаемости для условий всасывания:

Для летних условий:





Для зимних условий:





Определим плотность газа при всасывании по формуле:
;
Для летних условий:

Для зимних условий:

Производительность одного нагнетателя равна:



Определим объемную подачу нагнетателя первой ступени по формуле:

Для летних условий:



Для зимних условий:



Как следует из характеристики нагнетателя, зона наивысшего КПД (более 80%) соответствует интервалу Q_пр =450–500 [рис. 3]. используя соотношение Q_пр, найдем возможный диапазон изменения частоты оборотов нагнетателя из формулы:
,
где n_н – номинальная частота вращения ротора нагнетателя;

n_н =4800 [об/мин].

Для летних условий:

[об/мин].

Для зимних условий:

[об/мин].

Летние условия:

Примем n=2600 [об/мин], находим приведенную объемную производительность нагнетателя:



Определим приведенную частоту вращения по формуле:
,
где: z_пр, R_пр, [T_н]_пр – параметры газа, для которых составлена характеристика нагнетателя. (рис. 3)

Из приведенных характеристик нагнетателя (рис. 3) находим:

[Тн] пр = 293 [К]; zпр = 0,91: Rпр = 490 [Дж/(кг К)].

Тогда получим:



По графику (рис. 3): степень сжатия , приведенная относительная внутренняя мощность , .

Определим внутреннюю мощность, потребляемую нагнетателем по формуле:
;
.

Определим мощность на муфте привода по формуле:
;
где: N_мех – механические потери, для газотурбинного привода;

N_мех = 100 [кВт].

Летние условия:



Зимние условия:

.

По ОНТП должно выполняться условие:



Теперь определяем давление газа на выходе из нагнетателя по формуле:
,
Для летних условий: .

Для зимних условий: .

Определим температуру на выходе нагнетателя по формуле:
;
где: k = 1,31;

- политропический КПД нагнетателя.

Для летних условий: .

Для зимних условий: .

2.4.2 Расчет перегона КС Грязовец – КС 2

Определим температуру газа Т на различном расстояние от начала перегона. Расчет температуры будем вести по требованиям ОНТП-51–1–85. Температуру газа определяем отдельно для летних и зимних условий транспортировки газа по формуле:
,
где – температура окружающей среды, [K]. Согласно ОНТП-51–1–85 за температуру окружающей среды допускается принимать среднее за рассматриваемый период значение температуры грунта, на глубине заложения оси газопровода;

- температура в начале перегона, [K];

- длина перегона, [км];

Определим среднее значение давления газ в газопроводе по формуле:
;
где: Р_н = 5,67 [МПа] – давление в начале участка газопровода,

Р_к = 4,56 [МПа] – давление в конце участка газопровода.

.

х – расстояние от начала перегона до рассматриваемой точки, [км];

ах – комплекс, определяем по формуле:
,
где С – коэффициент, согласно ОНТП-51–1–85, равный ;

– средняя изобарная теплоемкость газа.

Значение коэффициента Джоуля-Томпсона на участке определяем по формуле:
,
где – коэффициенты, по ОНТП-51–1–85 равные:

.

– средняя температура газа на участке газопровода, которая определяется по формуле:
.
Для летних условий эксплуатации из исходных данных и предыдущих расчетов принимаем:

;

;

.

Для зимних условий эксплуатации из исходных данных и предыдущих расчетов принимаем:

;

;

.

Расчет температуры газа в конце перегона перед ГКС с использованием формулы:
.
Летний период эксплуатации газопровода:

;



Зимний период эксплуатации газопровода:

;

После определения температурного режима работы газопровода, проводим уточненный гидравлический расчет.

Определяем уточненный коэффициент динамической вязкости газа по формуле:
,
где – коэффициент динамической вязкости газа при нормальных условиях,

– для летних условий:

;

– для зимних условий:

;

Определяем уточненный сжимаемости:

,
;
- критическая температура газа,

- средняя температура газа,

Для летних условий:

.
.
Определим : .

Рассчитаем коэффициент сжимаемости:

.

Для зимних условий:

.

.

.

Вычислим коэффициент гидравлического сопротивления для участка газопровода:

– летние условия:

.

.



– зимние условия:

.

.

.

Давление газа в начальной точке газопровода равно 5,67 [МПа]. Поэтому определим уточненное значение давления в конце каждого перегона по формуле:
, .
– для летних условий:

.

– для зимних условий: