Температурный режим газораспределительных станций
Газораспределительные станции, как известно, предназначены для приема газа высокого давления из магистральных газопроводов, снижения и поддержания давления на заданном уровне.
Снижение давления газа на ГРС приводит к значительному охлаждению газа, особенно при больших перепадах давления.
Охлаждение газа является причиной образования гидратов и обмерзания регулирующих клапанов, запорной арматуры, контрольно-измерительных приборов и трубопроводов. Гидратообразование и обмерзание коммуникаций значительно усложняют условия эксплуатации ГРС, приводят к перебоям в снабжении газом потребителей, нарушают нормальную работу контрольно-измерительных приборов и исключают возможность полной их автоматизации.
При проектировании и эксплуатации ГРС для выявления условий гидратообразования и обмерзания оборудования необходимо знать температуру газа после регулирующего клапана. Рассмотрим изменение температуры газа при дросселировании его на регулирующем клапане.
На основании первого начала термодинамики имеем:
(8.124)
где δq* — количество тепла внешнего теплообмена (δq* = 0 пренебрегаем вследствие малости поверхности теплообмена); δq**—-количество тепла внутреннего теплообмена; di — изменение энтальпии газа
Ср — теплоемкость газа при постоянном давлении; Di — коэффициент Джоуля — Томсона; v — удельный объем газа; р — давление газа; t — температура газа.
Удельная потенциальная работа vdp идет на повышение кинетической энергии газа и на преодоление сил трения в регулирующем клапане.
Если считать, что работа, переданная телам внешней системы и затраченная на изменение положения газа по высоте, равна нулю, будем иметь:
где w — линейная скорость газа; δl** — работа, затраченная на преодоление сил трения.
Имеем условие:
После преобразования уравнения первого начала с учетом приведенных соотношений получим
Теплоемкость газа и коэффициент Джоуля — Томсона зависят от давления и температуры.
Для упрощения решения задачи эти величины примем постоянными и равными средним значениям для рассматриваемого процесса.
Как следует из дифференциального уравнения, температура газа зависит от перепада давления, коэффициента Джоуля — Томсона и изменения линейной скорости газа.
Изменение температуры на элементарном участке процесса
После интегрирования от состояния t1р2 и w1 до состояния t2, р2 и w2 получим температуру газа после регулирующего клапана:
(8.125)
При малых изменениях линейной скорости газа влиянием скорости по сравнению с эффектом дросселирования можно пренебречь:
(8.126)
Рассмотрим конкретный пример. Определить температуру газа (метана) на выходе из газораспределительной станции, если температура газа до регулирующего клапана была t1 = 0° С, абсолютное давление р1 = 4·106 Н/м2, абсолютное давление после клапана р2 = 106 Н/м2, линейная скорость газа до клапана w1 = 30 м/с.
Для метана средняя величина теплоемкости при постоянном давлении может быть принята равной Ср = 2300 Дж/(кг·°С). Коэффициент Джоуля — Томсона Di = 4·10-6 оС / (Н/м2).
Если диаметры трубопроводов до и после регулирующего клапана равны между собой, то можно считать, что скорость газа после клапана приближенно равна:
Температура газа после регулирующего клапана
Из приведенного расчета следует, что температура газа в рассмотренном случае снижается главным образом под влиянием эффекта Джоуля — Томсона.
- Глава 8
- § 1. Газопроводные неметаллические и стальные трубы и арматура
- Механические свойства стальных и бесшовных труб по гост 8732-58, 8734-58 и 8733-66, 8731-66
- Сортамент наиболее употребительных бесшовных горячекатаных труб
- Арматура газопроводов
- Конденсатосборники
- Компенсаторы
- Запорные краны
- Задвижки
- Гидравлические затворы
- Неметаллические трубы
- Конфузорно-диффузорные переходы
- § 2. Потребители газа. Колебания расхода газа
- Графики газопотребления. Коэффициент неравномерности
- Нормы расхода газа
- Расчетные расходы газа
- § 3. Виды газораспределительных сетей
- Трассирование газораспределительных сетей и расстановка арматуры.
- Прокладка газопроводов. Глубина заложения сетей
- Минимальные расстояния (в м) по горизонтали в свету между подземными газопроводами и другими сооружениями и коммуникациями
- § 4. Гидравлический расчет газопроводов высокого и среднего давления
- Расчет газопровода при равномерном отборе газа по длине
- Расчет газопровода при сосредоточенном отборе газа по длине
- Расчет газопроводов, проложенных параллельно
- Расчет газопровода с лупингом
- Расчет газопровода со вставкой
- Примеры расчета газопроводов
- § 5. Гидравлический расчет распределительных
- Вывод расчетных формул для случая равномерного отбора газа по длине горизонтального газопровода
- О равномерным отбором газа по длине
- Вывод обобщенной расчетной формулы
- Определение расчетных расходов
- Гидравлический расчет распределительных газопроводов для сосредоточенного отбора газа
- Сосредоточенным отбором газа
- Выбор метода расчета
- Гидравлический расчет наклонных распределительных газопроводов
- Гидравлический расчет разветвленных и кольцевых газораспределительных сетей
- Расчетные перепады давления
- Определение расходов по элементам сетей
- Задачи технико-экономического расчета газораспределительных сетей. Повышение пропускной способности сетей
- Гидравлический расчет вертикальных домовых газопроводов
- Выбор расчетных формул при равномерном по длине отборе газа
- Физическое объяснение работы распределительных вертикальных домовых газопроводов
- Обоснование расчетного перепада давления
- Определение диаметра вертикального домового газопровода
- Гидравлический расчет домовых газопроводов, когда плотность газа больше плотности воздуха
- Примеры расчета вертикальных домовых газопроводов
- § 6. Газораспределительные станции и их оборудование
- Регулирование давления газа
- Значения коэффициента производительности с
- Основные технические данные регуляторов давления
- Температурный режим газораспределительных станций
- Технологические схемы и компоновка грс
- Очистка и одоризация газа
- Свойства этилмеркаптапа (c3h5sh)
- Газорегуляторные пункты
- Основные данные волосяных и угловых фильтров
- Влияние газохранилищ и емкостей магистральных газопроводов на режим работы систем газоснабжения
- Учет количества газа. Эксплуатация газораспределительных сетей