Изменение температуры газа по длине газопровода при эксплуатации

Не смотря на то, что режимы работы магистральных газопроводов явно нестационарные, расчет температуры и давления в газопроводе выполняется по формулам стационарного режима с учетом осредненных во времени параметров.

Тепловой расчет стационарного режима простого газопровода, согласно нормам технологического проектирования СТО 2-3.5-051-2006 [3], выполняется с учетом эффекта Джоуля-Томсона по формуле:

, (3.18)

где - параметр Шухова; (3.19)

Т_о - расчетная температура окружающей среды, К; при расчете эксплуатационных режимов принимается равной температуре грунта на глубине заложения трубопровода в ненарушенном тепловом состоянии;

Т_н - температура газа в начале участка газопровода, К; при отсутствии охлаждения газа на КС температуру Т_н следует принимать равной температуре газа на выходе из компрессорного цеха, при наличии охлаждения газа величина Т_н должна приниматься равной температуре газа на выходе из системы охлаждения;

Т_к - температура газа в конце участка газопровода, К;

Р_н, Р_к - соответственно, начальное и конечное абсолютные давления газа на участке, МПа;

Р_ср - среднее давление газа на участке, МПа;

L –длина участка, км;

d_н - наружный диаметр газопровода, мм;

К_ср - средний на участке общий коэффициент теплопередачи от газа в окружающую среду, Вт/м²∙К;

С_р - средняя изобарная теплоемкость газа, кДж/кг∙К;

D_i - среднее на участке значение коэффициента Джоуля-Томсона, К/МПа;

q - пропускная способность газопровода, млн м³/сут;

∆- относительная плотность газа по воздуху; т.е. отношение плотности газа r к плотности сухого воздуха r_в при тех же условиях;

L - длина участка газопровода, км.

Средняя изобарная теплоемкость природного газа С_р для природных газов с содержанием метана более 80 % в диапазоне температур 250- 400 К, при давлениях до 15 МПа, в соответствии с п. 18.6.7 [3], вычисляют по формуле:

(3.20)

где

х_i - концентрация i-гo компонента газа, доли ед.;

М_i. - молярная масса i-гo компонента газа, определяемая по ГОСТ 30319.1;

P_крi, Т _крi, - критические значения давления и температуры i-гo компонента газовой смеси, определяемые по ГОСТ 30319.1.

Среднее значение коэффициента Джоуля-Томсона D_i для природных газов с содержанием метана более 80 % в диапазоне температур 250- 400 К, при давлениях до 15 МПа, в соответствии с п. 18.6.8 [3], вычисляют по формуле:

(3.21)

В условиях эксплуатации средняя температура газового потока определяется по формуле (3.22):

. (3.22)

Среднее давление в газопроводе определяется по формуле (3.23).

. (3.23)

Нормами технологического проектирования допускается считать режим течения газа по трубопроводу изотермическим, со средней температурой природного газа Т_ср.

Применяя метод смены стационарных состояний, по формуле (3.19) можно рассчитывать и эксплуатационные режимы работы газопровода, учитывая изменение температур грунта Т_о и коэффициента теплопередачи К_τ по периодическим зависимостям.

При этом в (3.19), при определении параметра Шухова, вместо К учитывается значение К_τ, меняющееся во времени

(3.24)

Наибольшую сложность представляет определение коэффициента теплоотдачи К_τ. Теоретически определить коэффициент К_τ с учетом сезонного изменения его величины не представляется возможным. Однако это сделать несложно на основании базы диспетчерских данных.