Курсовая работа
По дисциплине "Техническая термодинамика"
Тема:
"Определение параметров природного газа в магистральном трубопроводе"
Раздел 1. Определение параметров природного газа в магистральном трубопроводе
Постановка задачи.
Объект исследования (термодинамическая система) - участок газопровода между двумя компрессорными станциями, по которому осуществляется подача природного газа (рис.1.1). Необходимо определить изменение термодинамических параметров газа (р, Т, ρ, w) по длине трубопровода.
Рисунок 1.1 - Принципиальная схема газопровода
Задача разбивается на несколько этапов, которые выполняются в виде отдельных заданий (подразделов).
Исходные данные.
- диаметр газопровода, м;
- начальная скорость течения газа, м/с;
- давление на входе в газопровод, МПа;
- температура на входе в газопровод, оС;
- степень падения давления по всей длине газопровода;
( - давление газа в конце трубопровода, МПа);
- коэффициент гидравлического сопротивления трубопровода.
Таблица исходных данных
, м | , м/с | , МПа | , оС | | |
1,22 | 9 | 10,5 | 30 | 1,85 | 0,012 |
Состав природного газа
Название | Мольный состав | Химическая формула | Мольная масса, кг/моль | Критический параметр |
, МПа | , К | |
Метан | 0,9718 | | 16,043 | 4,626 | 190,77 | 0,290 |
Этан | 0,0282 | С2Н6 | 30,070 | 4,872 | 305,33 | 0,285 |
Термодинамическая модель процесса течения.
Уравнение неразрывности
(1.1)
Первый закон термодинамики
(1.2)
Закон сохранения механической работы
(1.3)
Второй закон термодинамики
(1.4)
Уравнение состояния газа
(1.5)
Уравнение Вейсбаха-Дарси
(1.6)
Модель течения базируется на следующих допущениях:
1. участок трубопровода горизонтальный ;
2. течение "медленное" ;
3. техническая работа на участке газопровода отсутствует ;
4. поперечное сечение газопровода постоянное ;
5. изменение кинетической энергии
Расчет параметров газа:
Используя правело Кэя получим:
Критическое давление смеси
;
Ркр=0,9718∙4,626+0,0282∙4,872=4,633 МПа.
Критическая температура смеси
;
Ткр=0,9718∙190,77+0,0282∙305,33=194 К.
Молекулярная масса смеси
;
µкр=0,9718∙16,043+0,0282∙30,070=16,439 кг/кмоль.
Газовая постоянная смеси
;
Рассмотрим изотермический процесс течения газа в трубопроводе.
Определение коэффициентов сжимаемости газа на входе в трубопровод. Температура на входе в газопровод
;
;
Приведенное давление и температура на входе в трубопровод:
;
;
Приведенное давление и температура на выходе из трубопровода:
; ;
θ2 =θ1, так как Т1=Т2.
Из диаграммы z = f (π; θ), с.10:
На входе: z1 =0,86
На выходе: z2 =0,92
Определяем плотность из уравнения состояния (1.5)
;
;
Определение энтальпии и энтропии газа на входе и на выходе трубопровода.
Для газа с параметрами =10,5 МПа и =303 К с по диаграмме (с.11) находим значение энтальпии =512 кДж/кг и энтропии =8,75 кДж/кг∙К.
Для газа с параметрами =5,676 МПа и =303 К находим значение энтальпии =545 кДж/кг и энтропии =9,05 кДж/кг К.
Расчет и выбор длины трубопровода.
Расстояние между КС определяем:
Расход газа по трубопроводу
Из уравнения неразрывности получим
Скорость газа на выходе из трубопровода
Тепловой поток отводимый от газа в трубопроводе
Расчет трубопровода, при условии, что природный газ является
идеальным (z1=z2=1).
Рассмотрим изотермическое течение идеального газа в трубопроводе
Плотность газа
На входе
На выходе
Массовый расход идеального газа через трубопровод
Скорость течения идеального газа на выходе из трубопровода
Отводимый тепловой поток
Расстояние между компрессорными станциями
Таблица 1.1 - Результаты численных расчетов
Течение в газопроводе | Термодинамические параметры |
р1,МПа | р2,МПа | t1,0С | t2,0С | z1 | z2 | ρ1,кг/м3 | ρ2,кг/м3 | w1,м/с | G*, кг/с | , МВт | h2-h1,кДж/кг | ,кДж/кгК | ,км |
Изотермическое течение реального газа | 10,5 | 5,676 | 30 | 30 | 0,86 | 0,92 | 79,671 | 40,259 | 9 | 837,502 | 27,638 | 33 | 0,3 | 151,869 |
Изотермическое течение идеального газа | 10,5 | 5,676 | 30 | 30 | 1 | 1 | 68,517 | 37,038 | 9 | 720,251 | 23,768 | 33 | 0,3 | 176,739 |
z,π-диаграмма природного газа
h,s-диаграмма природного газа
Расчет погрешностей параметров при замене реального газа идеальным. Погрешность определения расстояния между станциями.
Погрешность определения плотности
На входе
На выходе
Погрешность определения массового расхода газа
Погрешность определения скорости на выходе из трубопровода
Вывод
Мы убедились, что изотермическое течение реального газа более экономично, чем идеального газа, так как в первом случае расстояние между компрессорными станциями на 24,87 км меньше, выше плотность реального газа.
Мы получили большие относительные погрешности при замене реального газа идеальным:
Погрешность определения расстояния между станциями - 16,376%
Погрешность определения плотности
На входе - 14%
На выходе - 8%
Погрешность определения массового расхода газа - 14%
Погрешность определения скорости на выходе из трубопровода - 6,524%.
Это говорит о том, что в расчетах всегда нужно учитывать свойства реального газа.
Другие работы по теме:
Роль природного газа в энергетике и экономике капиталистического мира
Использование природного газа для удовлетворения различных потребностей человека началось задолго до рождения современной газовой промышленности и имеет не менее богатую и даже более длительную историю, чем использование жидких и полутвердых разновидностей углеводородного сырья: нефти, битума, асфальта.
Кислотные осадки
Дождь, снег или дождь со снегом, имеющие повышенную кислотность. Кислотные осадки возникают главным образом из-за выбросов оксидов серы и азота в атмосферу при сжигании ископаемого топлива (угля, нефти и природного газа).
Гелий 2
Ге́лий — второй порядковый элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 2. Расположен в главной подгруппе восьмой группы, первом периоде периодической системы. Возглавляет группу инертных газов в периодической таблице. Обозначается символом
Природный газ 2
Добыча и транспортировка Природный газ находится в земле на глубине от 1000 метров до нескольких километров. Сверхглубокой скважиной недалеко от города Новый Уренгой получен приток газа с глубины более 6000 метров. В недрах газ находится в микроскопических пустотах (порах). Поры соединены между собой микроскопическими каналами — трещинами, по этим каналам газ поступает из пор с высоким давлением в поры с более низким давлением до тех пор, пока не окажется в скважине.
Термодинамический анализ цикла газовой машины
Газовый цикл и его четыре процесса, определяемые по показателю политропы. Параметры для основных точек цикла, расчет промежуточных точек. Расчет постоянной теплоемкости газа. Процесс политропный, изохорный, адиабатный, изохорный. Молярная масса газа.
Изопроцессы в газах
Муниципальное общеобразовательное учреждение Вечерняя (сменная) общеобразовательная школа П. Кавалерово Приморского края РЕФЕРАТ По физике Тема: «Изопроцессы в газах».
Сравнительный анализ циклов газотурбинной установки
Нахождение параметров для основных точек цикла газотурбинной установки, который состоит из четырех процессов, определяемых по показателю политропы. Определение работы газа за цикл и среднециклового давления. Построение в масштабе цикла в координатах.
Расчет процесса горения газообразного топлива
Расчет теоретического объёма расхода воздуха, необходимого для горения природного газа и расчет реального объёма сгорания, а также расчет теоретического и реального объёма продуктов сгорания. Сопоставление расчетов, используя коэффициент избытка воздуха.
Устройство компрессорных станций
Назначение компрессорной станции. Типовая технологическая обвязка компрессорного цеха. Принципиальная схема КС с параллельной обвязкой газоперекачиваемых агрегатов для применения полнонапорных нагнетателей. Трубопроводная арматура (краны, задвижки).
Газоперекачивающие агрегаты
Транспортировка газа Газ должен быть доставлен потребителям самым оптимальным и экономически эффективным путем с соблюдением все возрастающих требований по повышению надежности и безопасности поставок. Он транспортируется по магистральным газопроводам под высоким давлением (от 50 до 75 кг/см
Анализ влияния пут на выход колошникового газа
История доменного производства насчитывает около тысячи лет, из которых более 200 лет доменные печи работают на коксе, и все эти годы идет борьба за повышение эффективности доменной плавки, а главное за снижение расхода кокса.
Определение кпд газификаци
Вариант 10 Определить КПД газификации бурого угля с теплотой сгорания 12500 кДж/кг при выходе газа 620 кубических метров /т ;состав газа - в приложении
Гидравлика трубопроводных систем
Содержание Введение Задание Расчет сложного трубопровода Расчет дополнительного контура Список используемой литературы Введение Простым трубопроводом называют трубопровод без ответвлений.
Автоматизация процесса обжига в туннельной печи
4. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ОБЖИГА В ТУННЕЛЬНОЙ ПЕЧИ Автоматизация процесса обжига в туннельной печи дает значительные преимущества: все регулируемые параметры поддерживаются около их оптимальных значений, то есть весь процесс может протекать в оптимальных условиях; готовые изделия получаются одинакового качества; сокращается численность обслуживающего персонала.
Газовая промышленность
Природный газ в качестве топлива обладает многими положительными свойствами – высокой теплотворной способностью, хорошей транспортабельностью, большей по сравнению с нефтью и углем экологической чистотой.
Расчет воздухонагревателя доменной печи
Расход воздуха для доменного производства. Определение количество тепла, затраченного на нагрев воздуха в воздухонагревателях регенеративного типа. Определение поверхности нагрева насадки. Обеспечение ровного схода шихты и максимальной производительности.
Проектирование высоковакуумной магистрали
Методика расчета высоковакуумной магистрали. Порядок расчета газовых колонок, выбор и обоснование откачных средств. Расчет проводимости соединительных трубопроводов и оценка совместимости откачных средств. Определение быстроты откачки в трубопроводах.
по Теплотехнике
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ для заочного обучения Задача 1. Определить число перекачивающих компрессорных станций и расстояние между ними по следующим исходным данным:
Технологические энергоносители предприятий
Особенности проектирования системы газоснабжения предприятий. Построение графика нагрузки сети для ГСД и ГНД. График нагрузки для ГНД, системы газоснабжения. Оптимизация затрат на строительство системы с использованием программ для обработки результатов.
Автоматизация теплового источника
Основные технические характеристики «ВЭСТ-01.2» Регулятор ВЭСТ-01.2 осуществляет управление по одной из двух систем регулирования: – система отопления;
Расход газа
1. Исходные данные Средний состав природного газа: Месторождение газа Город-потребитель Состав газа в % по объёму C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 Тенгенское Новосибирск
Сахали н-2 нефтегазовый проект
«Сахали́н-2» — нефтегазовый проект, реализуемый на острове Сахалин на условиях соглашения о разделе продукции. О проекте Проект предусматривает разработку двух шельфовых месторождений:
Проветривание подземной горной выработки
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени Серго Орджоникидзе Кафедра Горного дела ИТОГОВОЕ ЗАДАНИЕ № 2 ТЕМА: «Разработать паспорт проветривания подземной горной выработки»
Бруней
Территория: страна на северо-западном побережье острова Калимантан площадью 5,77 тыс. км.
Природный газ
Природный газ - одно из важнейших горючих ископаемых , занимающие ключевые позиции в топливно-энергетических балансах многих государств , важное сырьё для химической промышленности.