Сбор и подготовка к транспорту природных газов, страница 29

где бт —толщина стенки газопровода, мм; бил — толщина изоля­ции, мм.

На практике газопроводы могут укладываться подземно, на-земно и надземно с теплоизоляцией и без таковой. Больше всего практикуется строительство газопроводов подземно и надземно (на опорах).

Основным в определении температуры газа на расчетном уча­стке трубопровода является расчет коэффициента теплопередачи от транспортируемого газа к окружающей среде.

Коэффициент теплопередачи для подземных газопроводов при произвольной толщине круговой теплоизоляции определяется по уравнению

При 2/г/й?_и<3 аналитические формулы для определения а_Вн ус­ложняются. В этом случае необходимо использовать либо экспери­ментальные данные, либо аналитические выражения, приведенные в специальной литературе.

При укладке газопровода без изоляции третий член знамена­теля в уравнении (III.14) равен нулю. Следовательно, коэффи­циент теплопередачи для подземных газопроводов без теплоизоля­ции определяется по уравнению

К=~,---------- -;-------- \--- рот--------- 3---- •------------------- (III. 16)

3

а„     2 • 10³Л_из          d_BH                            d_BHa_Bll

Температура газа на заданном участке газопровода может опт ределяться по уравнению

T_L = Т_гр (Г„ - Г_гр) е~^а' ~ D_t ^Р:;~^Рк(1 - e~^al),     (III. 17)

где .О; — эффект Джоуля—Томсона, т. е. снижение температуры газа при понижении давления, °С/МПа; р_Ср — среднее значение давления на расчетном участке газопровода, определяется по урав­нению

"-=4 (л+тлМ-         ^(ШЛ8)

где р„ и /?_к — давление в начале и конце газопровода, МПа.

Третий член правой части уравнения (III.17) показывает сни­жение температуры газа в шлейфе за счет его дросселирования.

Пример III.1. Из группы скважин по подземному теплоизолированному шлейфу газ подается на установку комплексной подготовки газа (УКПГ). Пара­метры газа: расход Q — 5 млн. м³/сут; плотность при нормальных условиях Рн = 0,7224; относительная плотность — 0,56; коэффициент сверхсжимаемости при нормальных и рабочих условиях: г_н = 0,98; z_p = 0,77; удельная теплоемкость С_р = 3,35 кДж/кг; динамическая вязкость [л=1,6-10~⁵ Па-с; давление в начале шлейфа рн —12 МПа, температура в начале шлейфа Г_н — 290 К.

Параметры шлейфа: толщина стенки б_м = Ю мм; внутренний диаметр й_ъш = = 305 мм; коэффициент теплопроводности материала шлейфа А,_м = 50 Вт/(м-°С); коэффициент теплоотдачи от трубопровода в грунт а_н=1,75 Вт/(м²-°С); шеро­ховатость, /(=40 мкм; коэффициент теплообмена между газом и стенкой труб а_вп = 600 Вт/(м²-°С).

Параметры изоляционного материала: марка — пенополиуретан ППУ-Зн; толщина изоляции б_из = 40 мм; теплопроводность Я_из = 0,041 Вт/(м-^сС-ч).

Требуется определить температуру и давление газа на входе в УКПГ. Расстояние от скважин до УКПГ / = 16 км. Температура грунта равна 268 К.

Решение.

1.  По уравнению (II 1.5) определяется секундный расход газа

5 • 10⁶ -0,77                     _ООЙ   з,

^^{0386 м /с}-

2.  По уравнению (II 1.6) определяется скорость газа в шлейфе

0,386 • 10^{6 Ю==} 0,785

50

3.  Определяется значение d_n, входящего в уравнение (III.12):

d_H = 305 + 2 (10 + 40) = 405 мм.

4.  Определяется общий коэффициент теплопередачи

К =

____________________________                       1________________________