Пример расчета первого участка

3.2. Принимаем в качестве первого приближения значения λ, Т_СР и Z_СР из первого этапа вычислений:

λ = 0,0106; Т_СР = 290,5 К; Z_СР = 0,879.

3.3. Определяем по формуле (35) значение Р_К в первом приближении

^МПа.

3.4. Определяем среднее давление по формуле (28):

^МПа.

3.5. Определяем средние значения приведенного давления и температуры по формулам (25), (26):

; .

3.6. Удельную теплоемкость газа определяем по формуле (36):

.

3.7. Коэффициент Джоуля-Томсона определяем по формуле (37):

^К/МПа.

3.8. Рассчитываем коэффициент a_t по формуле (39):

^км-1.

3.9. По формуле (38) вычисляем значение средней температуры с учетом теплообмена с окружающей средой и коэффициента Джоуля-Томсона:

3.10. Вычисляем уточненные значения приведенной температуры Т_ПР и коэффициента Z_СР:

;

.

3.11. Рассчитываем коэффициент динамической вязкости по формуле (40) и число Рейнольдса по формуле (22):

Па·с;

Re .

3.12. По формулам (21) и (20) вычисляем коэффициенты λ_ТР и λ

^;

^.

3.13. Конечное давление во втором приближении определяем по формуле (35):

^МПа.

3.14. Относительная погрешность определения конечного давления составляет

Полученный результат отличается от предыдущего приближения более чем на 1 %. Поэтому приравниваем р_К = р΄_К и делаем третье приближение, начиная с пункта 3.4.

Результаты расчетов приведены в таблице 6.

Таблица 6

Результаты уточненного теплового и гидравлического расчета первого участка газопровода

Наименование расчетного параметра	Второе приближение	Третье приближение
Конечное давление рК, МПа	5,318	5,232
Среднее давление рСР, МПа	6,349	6,312
Приведенная температура ТПР	1,504	1,539
Приведенное давление рПР	1,369	1,361
Удельная теплоемкость газа СР,	2,728	2,705
Коэффициент Джоуля-Томсона Di, К/МПа	3,707	3,549
Параметр at	2,155·10-3	2,174·10-3
Средняя температура ТСР, К	297,1	297,13
Средний коэффициент сжимаемости ZCР	0,891	0,890
Динамическая вязкость μ, Па · с	12,35·106	12,34·10-6
Число Рейнольдса Re	55,02·106	55,06·106
Коэффициент сопротивления трения λТР	0,00909	0,00909
Расчетный коэффициент гидравлического сопротивления λ	0,0106	0,0106
Конечное давление р΄К, МПа	5,232	5,235
Относительная погрешность по давлению δ, в %	1,6	0,057

3.15. Уточняем среднее давление по формуле (28):

^МПа.

3.16. По формуле (41) определяется конечная температура газа

К.

На этом этапе уточненный тепловой и гидравлический расчет первого участка газопровода можно считать завершенным.

Далее проводятся аналогичные расчеты для остальных участков МГ. Результаты расчетов заносятся в таблицу.

4. Расчет режима работы КС

На компрессорных станциях газопровода установлены газотурбинные агрегаты ГПА-Ц-16, оборудованные центробежными нагнетателями ГПА-Ц-16/76.

Характеристики нагнетателя и газотурбинного привода приведены в таблицах 4 и 5.

По результатам теплового и гидравлического расчета линейного участка определим давление р_ВС и температуру Т_ВС газа на входе в центробежный нагнетатель:

р_ВС = р_К – Δр_ВС = 5,235 – 0,12 = 5,115 МПа;

К.

4.1. По формулам (25) и (26) вычисляем значения давления и температуры, приведенные к условиям всасывания при р = р_ВС и Т = Т_ВС:

, .

4.2. Рассчитываем по формуле (24) коэффициент сжимаемости газа при условиях всасывания

.

4.3. По формулам (46), (47) и (48) определяем плотность газа ρ_ВС, требуемое количество нагнетателей m_Н и производительность нагнетателя при условиях всасывания Q_ВС:

^кг/м3;

, значение m_Н округляем до m_Н = 3;

^м3/мин.

4.4. Задаваясь несколькими значениями оборотов ротора в диапазоне возможных частот вращения ГПА, определяем Q_ПР и [n/n_Н]_ПР. Результаты вычислений приведены в таблице 7.

Таблица 7

Результаты расчета и

Частота вращения
3750 4000 4500 5000 5560	0,765 0,816 0,918 1,020 1,135	1,307 1,225 1,089 0,980 0,881	508,6 476,6 423,7 381,3 342,8	0,752 0,802 0,902 1,003 1,116

Полученные точки – наносятся на характеристику нагнетателя и соединяются линией режимов (рис. 2).

4.5. Вычисляем по формуле (49) требуемую степень повышения давления

^.

По характеристике нагнетателя (рис. 2) определяем расчетные значения приведенных параметров. Для этого проводим горизонтальную линию из до линии режимов и находим точку пересечения (А). Восстанав- ливая перпендикуляр из этой точки до пересечения с горизонтальной осью, находим м³/мин. Аналогично определяем и кВТ/(кг/м³).

4.6. Определяем расчетную частоту вращения вала нагнетателя по формуле (51)

^мин–1.

4.7. По формуле (50) рассчитываем внутреннюю мощность, потребляемую ЦН:

^кВт.

Рис. 2. Приведение характеристик нагнетателя ГПА-Ц-16/76 [10]

4.8. С учетом того, что механические потери мощности составляют 1 % от номинальной мощности ГТУ, по формуле (52) определяем мощность на муфте привода.

^кВт.

4.9. По формуле (53) вычисляем располагаемую мощность ГТУ.

^кВт.

4.10. Проверяем условие . Условие 14909 < 15952 выполняется.

4.11. По формуле (54) определяем температуру газа на выходе ЦН:

К.