Практическая работа. Трубопроводный транспорт нефти и газа.. Задача Определить теплоту сгорания и плотность газообразного топлива, имеющего следующий состав (% по объему)

• Название: Задача Определить теплоту сгорания и плотность газообразного топлива, имеющего следующий состав (% по объему)
• Дата: 23.01.2023
• Размер: 207.74 Kb.
• Имя файла: Практическая работа. Трубопроводный транспорт нефти и газа..docx
• Тип: Задача; #900882
• страница: 1 из 3

Вариант 6

Задача 1.

Определить теплоту сгорания и плотность газообразного топлива, имеющего следующий состав (% по объему):

СН₄=96,6%; С₂Н₆=0,8%; С₃Н₈=0,4%; С₄Н₁₀=0,6%; СО₂=0,6%; N₂=1% .

Решение.

Теплоту сгорания газа определяют, как сумму произведений величин теплоты.

сгорания горючих компонентов на объемные доли

Q^с_н=0,01∙ (96,6·35840+0,8·63730+0,4·93370+0,6·123770) = 36247 кДж/м.

Плотность газа определяют, как сумму произведений плотности компонентов на их объемные доли, т. е

ρ^с = 0,01 ∙ (96,6 · 0,717 + 0,8 · 1,357 + 0,4·2,019 + 0,6·2,703 + 0,6·1,977+ 1·1,251) = 0,752 кг/м³

Относительная плотность газа

s^с= 0,752/1,293 = 0,581.

Основной характеристикой газа является сухой состав, но так как используемый газ бывает влажным, может возникнуть необходимость в пересчете значений Q^c_н, р^с и s^c на рабочий состав (с учетом влажности газа). Это легко выполнить с помощью следующих формул для пересчета:

и т.д.

H₂O^ρ= (d/0,804)k·100; ρ^р= (ρ^с+ d)k;



Здесь k определяют по формуле

k=0,804/(0,804+d).

В приведенных выше формулах d — влагосодержание газа, выраженное в кг на 1м³сухого газа при 0ºC и 101,3 кПа [Error: Reference source not found].

Задача 2.

Определить рабочий состав газа Q^ρ_н и р^р, считая, что d=0,005 кг/м³. Сухой состав его приведен в предыдущем примере [Error: Reference source not found].

Решение.

Рассчитаем коэффициент k по формуле

k=0,804/ (0,804+0,005) = 0,994.

Рабочий состав газа будет следующий:

СН₄ = 96,6 ∙ 0,994 = 96,02%; С₂Н₆ = 0,8 ∙ 0,994 =0,795%; С₃Н₈=0,4 ∙ 0,994 = 0,398%; C₄H₁₀=0,6 ∙ 0,994 = 0,596%; СО₂=0,6 ∙ 0,994 = 0,596%; N₂=1 ∙ 0,994 =0,994%;

H₂O=0,628%.

Плотность влажного газа

р= (0,752+0,005) 0,994=0,753 кг/м³.

Теплота сгорания рабочего состава газа

Q^ρ_н=36247·0,994=36029 кДж/м³ [Error: Reference source not found].

Задача 3.

Рассчитать объём земляных работ при разработке траншеи магистрального трубопровода Iкат.: условный диаметр D_у=1400; грунт суглинок IIкат; коэффициент откоса n=1:0,5; длина участка L=35·10³м; скорость экскаватора V=300м/ч.

Решение.

Параметры земляных сооружений, применяемых при сооружении ГНП (ширина, глубина и откосы траншеи, сечение насыпи, крутизна её откосов и др.) устанавливают в зависимости от (D_н) трубопровода, способа его закрепления, рельефа местности, грунтовых условий. Размеры траншеи (глубина, ширина по дну, откосы) устанавливают в зависимости от диаметра трубопровода, характеристик грунтов и гидрогеологических условий.

Согласно СНиП 2.05.06-85* установлено для трубопроводов диаметром до 700мм ширина траншеи по дну D+300мм, где D– условный диаметр трубопровода и 1,5Dдля трубопроводов с условным диаметром более 700мм. При наличии стеснённых условий для трубопроводов D_y=1200÷1400 с откосами 1:0,5 ширину по дну траншеи допускается уменьшать до D+500мм. Ширина траншеи по дну на кривых участках под гнутые или сварные отводы равна двукратной величине по отношению к ширине на прямолинейных участках для обеспечения укладки трубопровода в кривую траншею. При балластировке трубопровода ширина траншеи по дну должна быть не менее 2,2D, на участках трубопровода с использованием для балластировки нетканого синтетического материала 1,6D. На рис.1 показаны основные параметры траншеи.



Рис.1 Основные параметры траншеи

B₁ – ширина по верху траншеи, м; B₂–ширина по дну траншеи; H– глубина траншеи; h_з – заглубление трубопровода
Глубина траншеи устанавливается из условий предохранения трубопровода от механических повреждений при переезде через него автотранспорта, строительных и сельскохозяйственных машин или от воздействия различного оборудования.

Согласно СНиП 2.05.06-85* заглубление трубопровода диаметром до 1000мм –0,8м; для трубопроводов диаметром свыше 1000мм – 1,0м; для болотистых грунтов, подлежащих осушению – 1,1м; для песчано-барханных грунтов – 1,0м; для скальных грунтов при отсутствии движения автотранспорта – 0,6÷0,8м.

Для условий задачи

, для трубопровода D_y1400 Iкат δ=18,7мм

мм,

где D_н–наружный диаметр.

,

где L – длина участка

С учётом откосов ,

n – коэффициент откоса

Ширина по дну траншеи мм=1,23м

Глубина траншеи м

м³

Из общего объёма земляных работ при разработке траншеи следует выделить объём работ по срезке растительного слоя, который обычно производят бульдозером или скрепером, а также объём работ по срезке недобора, который оставляют у дна котлована, разрабатываемого экскаватором, чтобы не нарушить целостность и прочность грунта у основания, на которое опирается сооружение.

Объём срезки растительного слоя

,

где V_ск – объём срезки грунта в пределах котлована, м³; V_ср – тоже в пределах рабочей зоны, м³.

,

где t_c – толщина срезаемого слоя, принимаем t_c=0,15÷0,20м.

,

где B – ширина рабочей зоны на берме котлована, необходимой для складирования материалов, конструкции и движения строительных машин, принимается в зависимости от диаметра трубопровода и назначения земельного участка, примем B=32м.

м³

м

м³

м³

Объём земляных работ по зачистке недобора по дну траншеи



где h_н – толщина недобора, м. h_н=0,2м

м³.

м³

Задача 4.

Определить сопротивление при срезании грунта и эксплуатационную производительность бульдозера.

Рабочий цикл бульдозера состоит из следующих последовательных операций:

- резание (копание) грунта и набор грунтовой призмы;

- транспортировка грунта;

- раскладка грунтовой призмы слоем определённой толщины (возможна и сосредоточенная её разгрузка);

- холостой пробег и возвращение к месту разработки.
Решение

1. Очевидно, что наибольшее сопротивление испытывает бульдозер на заключительной стадии резания и набора грунта в призму, когда ещё велико сопротивление резанию (копанию) и уже значительна величина сопротивления от перемещения грунтовой призмы. Усилие, которое необходимо развивать бульдозеру, должно быть больше суммы сопротивлений:

, (1)

где W₁ – сопротивление копанию (резанию); W₂ – сопротивление движению; W₃ – сопротивление волочению грунтовой призмы отвалом; W₄– сопротивление внутреннему трению грунта.

Сопротивление копанию (резанию) определяется тогда:

, кг (2)

где Р_к – удельное сопротивление копанию (резанию) для данной группы грунта, кг/см², (принимаем по табл. 1):

с – средняя толщина срезаемого слоя грунта (стружки), м (приложение 1);

L – длина отвала бульдозера, м (приложение 2);

β – угол поворота отвала в плане относительно оси трактора, град. (принимаем 90º).



Сопротивление движению:

, кг (3)

где G – вес бульдозера, кг (приложение 2)

f– удельное сопротивление движению, величина которого для гусеничной машины и рыхлого грунта может быть принята f=0,15;

i – уклон участка копания (резания) (принимаем равным 0).



Сопротивление волочению грунтовой призмы отвала:

, кг (4)

где G_пр– вес грунтовой призмы;

µ -коэффициент трения о грунт, принимаем значение µ=0,4÷0,8 (меньшие значения соответствуют влажным и глинистым грунтам);

Вес грунтовой призмы тогда определяется:

, кг (5)

где q– объём грунтовой призмы, м³;

ρ – плотность грунта, кг/см³(табл.1)

Объём грунтовой призмы определяем, как:

, м³ (6)

где L – длина отвала, м (приложение 2);

H – высота отвала, м (приложение 2);

k_пр – коэффициент наполнения грунтовой призмы, (принимаем по табл.2).







Сопротивление внутреннему трению грунта

, кг (7)

где χ – коэффициент, учитывающий внутреннее трение грунта, принимаем: для глины: 0,31; суглинок – супесь: 0,37÷0,41; песок – гравий: 0,46÷0,50.



Используя, приведённые выше формулы (1-7), таблицы 1,2 и приложения 1,2, определяем сумму сопротивлений W и устанавливаем возможность разработки грунта бульдозером, при этом должно быть выполнено условие





где Т – наибольшее тяговое усилие (при наименьшей скорости движения), принимаемое по приложению 2. При неудовлетворении неравенства необходимо наметить пути снижения сопротивления при копании (резании) (уменьшение толщины стружки, работа под уклон и т.д.) или применить более мощный бульдозер.
Таблица 1

Сопротивление копанию грунта

Группа грунта по трудности разработки кг/см2	Вид грунта	Удельное сопротивление копанию при работе бульдозера, Рк	Плотность грунта, ρ кг/м3
I	Песок, супесь, суглинок мягкий	0,3	1300
II	Суглинок без включений, гравий мелкий и средний, глина влажная или разрыхлённая	0,8	1500
III	Суглинок крепкий, глина средней крепости	1,4	1700
IV	Суглинок крепкий со щебнем или галькой, глина крепкая	2,0	2000

Таблица 2

Значение коэффициента k_пр

H/L	Значение коэффициента kпр
	грунт связный	грунт несвязный
0,25	0,7	1,15
0,30	0,8	1,20
0,35	0,85	1,20
0,40	0,90	1,30
0,45	0,95	1,50

2. Эксплуатационная производительность бульдозера определяется:

, м³/час (8)

где t_ц– длительность цикла (учитывает перерывы и затраты времени, связанные с выполнением технологических операций), сек.;

k_п – коэффициент потерь грунта (схода грунта с отвала) при транспортировке грунтовой призмы;

k_р– коэффициент разрыхления грунта (отношение объёма рыхлого грунта к объёму того же грунта в плотном состоянии);

k_в – коэффициент использования рабочего времени, учитывающий организационные перерывы.

Длительность технологического цикла работы бульдозера определяется:

, сек. (9)

где t_коп – длительность копания (резания) (набора грунтовой призмы);

t_тр– длительность транспортировки грунта;

t_р– длительность раскладки грунтовой призмы;

t_хп– длительность холостого пробега;

t_доп– дополнительное время на переключение передач, установку отвала, повороты.

При этом: время копания (резания) , сек. (10)

длина участка копания (резания) , м (11)

где в формулах 10, 11: q – объём грунтовой призмы; L–длина отвала бульдозера; с – толщина стружки грунта; k_р – коэффициент разрыхления грунта; V_коп – скорость копания (резания), (приложение 2)

Величина коэффициента разрыхления k_р может быть принята:

- для гравия и песка – 1,10

- для супеси - 1,15

- для суглинков - 1,20

- для глин - 1,30





Время транспортирования , сек. (12)

где L_тр– длина участка транспортирования, м (приложение 1)

V_тр– скорость при транспортировке грунта, м/с (приложение 2)



Время раскладки , сек. (13)

Длина участка раскладки , м (14)

где в формулах 13,14: с_р – толщина слоя раскладки; V_р– скорость при раскладке грунта, равна скорости транспортировки (приложение 2);

.





Величина k_п зависит от дальности перемещения грунта, от степени его связности и влажности, а также от конструкции отвала, способа транспортировки.

Время холостого пробега , сек. (15)

где V_хп – скорость при холостом пробеге, м/с (приложение 2);





Дополнительное время t_доп=20сек. (величина, обычно принимаемая из практики). Величина k_в (коэффициент использования рабочего времени) при разработке грунта может быть принята k_в=0,85.