Определение параметров природного газа в магистральном трубопроводе (стр. 1 из 2)
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
