|
Содержание работы или список заданий
|
Задание.
Тема: Распределение давления по длине газопровода.
Цель: Установление взаимосвязи основных технологических параметров газопровода.
Содержание работы:
1 .Экспериментальное определение распределения давления по длине простого газопровода.
2. Экспериментальное определение распределения давления по длине сложного газопровода (при подключении лупинга).
З. Построение экспериментальных линий депрессии давления в осях P - Lи P2– L.
4. 0пределение плотности газа и линейной скорости в рабочих условиях.
Исходные данные.
Описание установки.
"Модель магистрального газопровода"
Рассматриваемая модель состоит из следующих объектов (рис.1):
1) компрессорная станция (КС), представленная поршневым компрессором с приводом от электродвигателя и регулятором давления “после себя”;
2) емкость для воздуха Е;
3) линейная часть газопровода с дополнительной ниткой (лупингом) и сбросом на свечу (внутренний диаметр всех труб 4 мм.);
Рис.1. Схема установки "Модель магистрального газопровода"
Диаметр, d, м 0,004 0,004 0,004
Длина, l, м 3,5 3,7 3,7
Примечание:
1) для подключения в работу лупинга необходимо открыть краны Крл1 и Крл2;
2) свеча используется в дополнение к основной нитке при стравливании давления из емкости Е после окончания работы на установке;
3) замеры на стенде выполняются после отключения компрессорной установки и фиксации начального давления с помощью Кр1;
4) система линейных кранов Кр1, Кр2 - на основной нитке (кран Кр1 может служить дополнительным регулятором давления - РД); Крл1 и Крл2 – на дополнительной нитке (лупинге); Крс1 и Крс2 - на свече.
В качестве контрольно-измерительных приборов на установке используются манометры Р1, Р2, РЗ, Р4, и расходомер R. Графическая характеристика расходомера дана на рис.2. Необходимо помнить, что все манометры замеряют только избыточное давление, а расчеты выполняются по абсолютному давлению.
Выполнение работы.
Таблица 1. Результаты экспериментальных данных
Режим № опыта Р1,атм Р2,атм Р3,атм Р4,атм R Q•1000,куб м/с
Без
лупинга 1 2,45 87 36 19 12 0,67
2 2,45 86 37 19 11,5 0,61
3 2,45 85 36 18,5 11,3 0,64
Усредненная величина 2,45 86,0 36,33 18,83 11,6 0,64
С лупингом 1 2,45 83 42 22 15 0,73
2 2,45 82 42,5 23 14,5 0,74
3 2,45 82 43 23 14,9 0,74
Усредненная величина 2,45 82,33 42,50 22,67 14,80 0,74
По прилагаемому графику (рис.2) определим расход в газопроводе. Записать в табл.1.
Показания расходомера R установленного на газопроводе
Рис.2. График зависимости показания расходомера от значений расхода
1) По усредненным значениям давлений из табл.1 построим графики изменения давления по длине газопровода для простого газопровода и для сложного газопровода (при подключении лупинга)- в осях (P–L) и (P2–L).
2) Для простого газопровода рассчитаем среднее давление и сравним его со среднеарифметическим значением.
,
, где
Pн, Pк – значения давления на всём газопроводе в начале и конце соответственно (Р1 и Р4).
Ρ_ср=2/3 (86,0+〖18,83〗^2/(86,0+18,83))=57,79
Ρ_(ср арифм.) = ( 86,0+18,83)/2 =52,415
Ρ_ср>Ρ_(ср арифм.)
3) Покажем на графике P– L для простого газопровода расстояние от начала газопровода до сечения, где текущее значение давления равно среднему.
Рис.2 График изменения давления по длине простого газопровода
Рис.3. График изменения давления по длине сложного газопровода.
4) Определим плотность газа ρР, и линейную скорость движения υ в рабочих условиях для начального и конечного сечений газопровода, соответствующих показаниям манометров Р1 и Р4. (Плотность воздуха в стандартных условиях равна ρст = 1,205 кг/м3, газовая постоянная R = 287,1 Дж/кгК).
, .
ρ_p=Ρ_1/(R∙T)=86,0/(287,1∙293)=0,001
v=(4∙640∙1,205)/(3,14∙〖0,004〗^2∙0,001)=61401273885,3
ρ_p=Ρ_4/(R∙T)=18,83/(287,1∙293)=0,0002
v=(4∙640∙1,205)/(3,14∙〖0,004〗^2∙0,0002)=307006369426
Ответить на вопросы:
1. Какой вид имеет линия гидравлического уклона в газопроводе?
При перекачке несжимаемых сред (жидкостей) в изотермическом режиме гидравлический уклон - величина постоянная для всей длины простого трубопровода. При перекачке сжимаемых сред (газов) гидравлический уклон, являясь функцией плотности и линейной скорости, постоянно возрастает.
2. Как отличаются линии гидравлического уклона на 2-ом участке без лупинга и после его подключения?
Увеличивается давление и уменьшается расход
3. Как изменилась производительность в системе и конечное давление после подключения лупинга и почему?
Увеличивается давление и уменьшается расход
4. Покажите на своем графике, на какой половине газопровода находится сечение со средним давлением,есть ли отличие от нефтепровода?
Режим № опыта Р1,атм Р2,атм Р3,атм Р4,атм R Q•1000,куб м/с
Без
лупинга 1 2,45 87 36 19 12 0,67
2 2,45 86 37 19 11,5 0,61
3 2,45 85 36 18,5 11,3 0,64
Усредненная величина 2,45 86,0 36,33 18,83 11,6 0,64
С лупингом 1 2,45 83 42 22 15 0,73
2 2,45 82 42,5 23 14,5 0,74
3 2,45 82 43 23 14,9 0,74
Усредненная величина 2,45 82,33 42,50 22,67 14,80 0,74
5. Как изменяется плотность газа по длине газопровода? Почему? В чём отличие от нефтепровода?
Плотность газа уменьшается из – за действия закона Бойля Мариотта ( Шарля)
6. Как изменяется линейная скорость движения газа по длине газопровода? Почему? В чем отличие от нефтепровода?
Линейная скорость увеличается из уменьшения давления
Практическое задание
Тема: Определение основных физических свойств природного газа.
Цель: Определение плотности, вязкости, теплоемкости и теплопроводности природного газа при известных условиях.
Содержание работы:
Для природного газа заданного объемного состава (Vi, %) определить плотность при стандартных условиях – ρст (Р = 0,1 МПа; Тст = 293 К); относительную плотность (Δ); плотность в рабочих условиях ρР, динамическую и кинематическую вязкость, теплоемкость и коэффициент Джоуля-Томпсона.
Рабочие условия:
РР =6,8 МПа;
ТР = 33 ºС,
где N – номер варианта (по алфавитному списку группы).
Состав газа и критические параметры компонентов
Компонент Объемный
Состав Vi, % Ркр, МПа Ткр, К
СН4 91,1 4,74 190,7
С2Н6 5,6 5,04 305,3
С3Н8 3,3 4,49 368,8
Проверка:
Порядок расчета:
1. Определение плотности при стандартных условиях.
;
;
,
Где М – молярная масса, кг/кмоль;
k – число компонентов в смеси.
2. Определение относительной плотности
,
где плотность воздуха при стандартных условиях 1,205 кг/м3.
3. Определение плотности при рабочих условиях
;
;
,
где Рпр, Тпр - приведенные значения давления и температуры;
z – коэффициент сжимаемости для рабочих условий.
;
;
;
.
4. Определение кинематической и динамической вязкостей.
Динамическая:
Кинематическая:
, м2/с.
5. Определение коэффициента теплоемкости и коэффициента Джоуля-Томпсона
,
где Т – температура газа в рабочих условиях, К;
Р – рабочее давление, МПа.
,
где Ср – удельная теплоемкость газа, .
|