Влияние изменения температуры на производительность газопровода

Рассмотрим влияние изменения температуры на производительность газопровода.

При движении по участку температура газа постепенно снижается, достигая минимального значения в конце участка. Температурный режим участка определяется рядом факторов: теплообменом с окружающей средой, расширением газа и силами трения в потоке газа. Энергия, затрачиваемая на преодоление сил трения при движении газа, возвращается повышением температуры. Пренебрегая изменением кинетической энергии газа можно считать, что трение не влияет на изменение температуры газа в газопроводе.

С учетом уравнение энергии:

выразим через формулу Дарси-Вейсбаха потери динамического напора

,

тогда , выразим , тогда: , с учетом , получим:

выразим dx: ,

и подставим в уравнение (2): ,

получим: .

Разделим переменные:

,

с учетом, что тогда:

Введем новый коэффициент (для облегчения записи): и получим:

проинтегрируем полученное уравнение:

,

поменяем пределы интегрирования так как Р_Н>Р_K преобразуем правую часть:

имеем:

интегрируем в указанных пределах:

выносим за скобки -

получим:

и обозначив через поправочный коэффициент , который учитывает изменение температуры по длине газопровода (неизотермичность газового потока) получим:

Заменим из уравнения (1.50а) правую часть выше полученного уравнения и окончательно запишем:

,

С учетом полученной зависимости массовый расход определяется

.

Значение коэффициента всегда больше единицы, следовательно, массовый расход газа при изменении температуры газа по длине газопровода (неизотермическом режиме течения) всегда меньше, чем при изотермическом режиме при . Произведение называется среднеинтегральной температурой газа в газопроводе.

В трубопроводе температурный режим можно считать практически изотермическим при при перекачке газа с небольшими расходами по газопроводами малого диаметра (менее 500 мм) на значительные расстояния. Влияние изменения температуры газа проявляется в большинстве случаях. Чем больше диаметр газопровода, тем меньше теплообмен между газовым потоком и окружающей средой. Конечная температура газа определяется методом последовательных приближений, поэтому теплогидравлический расчет газопровода носит итерационный характер.

ЛЕКЦИЯ 4