Анализ и оценка алгоритма расчета физико-химических параметров газа

Известно, что основной компонент природных газов – метан (до 98%). Кроме того, в составе природных газов в значительном количестве содержатся также этан, пропан, бутан, пентан и более тяжелые углеводороды, а также водяные пары и довольно часто такие компоненты, как азот, сероводород, двуокись углерода и гелий [1].

Добываемые на газовых, газоконденсатных и газонефтяных месторождениях природные газы представляют собой многокомпонентные системы, состоящие из предельных углеводородов и неуглеводородных компонентов. Предельные углеводороды имеют формулу С,,Н2,,+2 и в зависимости от числа атомов углерода в молекуле могут находиться при нормальных условиях в двух агрегатных состояниях:  газы— углеводороды, содержащие в молекуле до четырех атомов углерода (от СН4 до QHjo); жидкости—углеводороды, имеющие пять и больше атомов углерода (C5HU+ в). Тяжелые углеводороды в зависимости от температуры и давления могут быть растворены в легких, либо находиться в жидком состоянии.

Расчет физико-химических параметров газа

При расчете некоторых параметров газов, а также производительности и пропускной способности газопроводов различают следующие условия состояния газа:

• -    нормальные условия: температура - 0 0 С, давление - 0,101325 МПа;

• -    стандартные условия 20^оС: температура - 20 0 С, давление - 0,101325 МПа (760 мм рт. ст.);

• -    стандартные условия 15^оС : температура - 15 0 С, давление - 0,101325 МПа (760 мм рт. ст.).

Характеристики природного газа имеют следующий вид [1].

По составу газа (по объему), %: метан CH 4 99,2; этан C 2 H 6 0,12; пентан C 5 H 12 0,01; диоксид углерода CO 2 0,01; азот N 2 0,66.

Плотность газа при нормальных условиях составляет 0,72 кг/м3 . Низшая теплота сгорания составляет 35683 кДж/(кг∙ К). Молярную массу природного газа M, кг/кмоль, вычисляют на основе компонентного состава по формуле:

М = SU У[хМ[=У1ХМ1+у2хМ2 + - + улхМл , (1)

где y i – доля i-го компонента газа; М i – молярная масса i-го компонента газа.

Определим молярную массу:

М= Z^Y i xM i =0,992x16,04+0,012x30,07+0,0001x44,07+0,0066x28,02=16,471.

Для некоторых расчетов достаточно часто пользуются понятием относительной плотности, т.е. отношением плотности газа к плотности воздуха при одних и тех же условиях:

• △ = Р/Р в ; (2)

  0,722
  
  1,2929

  
  

  0,5584.

  
  

  где р - плотность газа при нормальных условиях; р_в - плотность воздуха при нормальных условиях 1,2929 кг/м³.

Газовая постоянная зависит от состава газовой смеси и определяется:

R = R / M; (3)

R = 8,3143/16,471 = 0,505   кДж

К • кг ’ где R - универсальная газовая постоянная, R =8,3143 кДж/(кг-К);

М - молярная масса газа.

Средние псевдокритические температура и давление смеси также подчиняются закону аддитивности.

Критическим давлением называется такое давление, при котором и выше которого повышением температуры нельзя испарить жидкость.

Критическая температура - это такая температура, при которой и выше которой при повышении давления нельзя сконденсировать пар [2].

Гидравлический расчет кольцевой газоснабжающей сети в нештатных ситуациях

При гидравлическом расчете кольцевой сети необходимо иметь резерв давления для увеличения пропускной способности систем при аварийном гидравлическом режиме такие режимы возникают при выключении головных участков сети. Ввиду кратковременности аварийных ситуаций следует допускать снижения качества системы при отказах в ее элементах. Это снижение оценивается коэффициентом обеспеченности (Коб), который зависит от категории потребителя: - для коммунально-бытовых предприятий Коб = 0,8 - 0,85; для отопительных котельных Коб = 0,7 - 0,75.

Таким образом, количество газа подаваемого потребителям при аварийном гидравлическом режиме не должно быть меньше предельного значения, определяемого соотношением:

Q aв = К об •Q

расч ;

В газопроводах среднего и высокого давления, перепады давления значительны, поэтому необходимо учитывать изменение плотности и скорости движения газов. Потери давления на преодоление сил трения определяются по формуле [3]:

P ² н

^-

^Pк ²

l

= 1,4 ■ 10 - 5 •

( К

+ 1922

( d

0,25 v • d

Q 7

С      ' 1V d 7

Где: Рн, Рк - соответственно давление газа в начале и в конце участка, МПа; l - длина расчетного участка, км; Кэ - коэффициент эквивалентной шероховатости; d - диаметр трубопровода, см; v - коэффициент кинематической вязкости газа, м1/с; р - плотность газа кг/мi; Q - расход газа, м1/ч.

Заключение

В результате выполненной работы:

• -исследована и формализована информационно-аналитическая модель и расчетные модули анализа и оценки физико-химических параметров газа;

• - вычислительными экспериментами произведена оценка расчетных модулей по оценке физико-химических параметров газовой смеси.