Расчёт АВО газа на компрессорной станции

 

 Расчёт АВО газа на компрессорной станции

По исходным данным из 2-й  практической работы выполнить расчет аппаратов воздушного охлаждения газа.

Технические характеристики эксплуатирующихся

систем  охлаждения газа

 

Аппараты воздушного охлаждения включают в себя следующие основные узлы и агрегаты: секции оребрёных теплообменных труб различной длины (от 3 до 12 м), вентиляторы с электроприводом, диффузоры и жалюзи для регулировки производительности воздуха, несущие конструкции, в некоторых случаях механизма регулирования. Применяемые для охлаждения газа АВО имеют развитые наружные поверхности и характеризуются коэффициентом оребрения (j)  – это отношение площади наружной поверхности по оребрению (Н_р) к площади поверхности гладких труб (Н_тр)

j = Н_р / Н_тр.

Коэффициенты оребрения применяемых аппаратов находятся в пределах от  7,8  до  21. Это связано с тем, что тепловой поток от газа к материалу трубы значительно выше, чем от наружной поверхности к воздуху. Аппараты воздушного охлаждения малопроточные (АВМ) имеют одну секцию с длиной труб  1,5 или 3 м. Аппараты  воздушного   охлаждения   горизонтального   типа  (АВГ)   выпускаются с длиной труб  4 и 8 м. Наиболее перспективными аппаратами для охлаждения газа являются аппараты зигзагообразного типа  (АВЗ), имеющие большие поверхности охлаждения ( 35000¸10200 м² ). Характеристики АВО приведены в табл. 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1

Характеристика  аппаратов воздушного охлаждения

 

Показатели	Тип аппарата
	АВЗ	Крезо-Луар	Ничимен
Количество передаваемой теплоты, кДж/ч Расчётная температура, °С:                                       газа                                       воздуха Рабочее давление р, МПа Поверхность аппарата, м2:                по гладким трубам                         по оребрению Производительность вентилятора, м3/мин Количество вентиляторов Мощность вентиляторов, кВт Напор вентилятора, Па Размер труб:              диаметр внутренний, мм                диаметр наружный, мм                                         длина, м                диаметр оребрения, мм Число рёбер на 1 м длины трубы Толщина рёбер, мм Высота рёбер, мм 13.Число труб (в секции/в  аппарате) 14. Шаг труб по треугольнику, мм Число ходов секции Коэффициент оребрения Площадь поперечного сечения аппарата, м2	5,72×106   - - 6,4   510 7500 9×103   1 100 43   22 28 8 56 394 0,85 14 164/984 58 1 14,6 0,341	5,82×106   90 ¸ 50 -50 ¸ +40 8,0   441,2 9360 10×103   2 59 160   21,2 26,4 10,0 57 394 0,49 15,8 276/552 63,5 1 21,2 0,196	5,82×106   120 ¸ 50 -50 ¸ +40 7,5   511,3 10956 10,9×103   2 50,8 -   21,2 25,4 10,97 57 433 0,45 15,8 297/594 61,0 1 21,4 0,196

 

В настоящее  время на КС магистральных газопроводов находят применение АВО фирм  «Крезо-Луар»  (Франция), «Бронсверк»  (Голландия),  «Ничимен»  (Япония).

Наиболее  перспективной является схема аппарата с зигзагообразным расположением  секций  (АВЗ), она сокращает площади, необходимые для размещения аппаратов, обеспечивает горизонтальное размещение вентилятора, лёгкость монтажа и  обслуживания.

 

 

 

Компрессорную станцию оснастим аппаратами воздушного охлаждения (АВО) зигзагообразного типа с двумя вентиляторами 2АВГ-75С. (Можно использовать в расчетах  аппараты воздушного охлаждения приведенные в таблице №1).

Параметры  аппарата воздушного охлаждения:

• поверхность теплообмена F_аво, м², F_аво = 9930 м²;
• число рядов n_р, n_р = 6;
• длина труб, l , м, l = 8;
• число ходов n_х, n_х = 1;
• электродвигатель мощностью N, кВт, N =30 кВт;
• объёмный расход воздуха 1 вентилятора, υ, м³/с, υ = 125 м³/с.

Определим количество АВО газа n, шт.,

                                           

,                                                  (71)

где    Q_пр        –     количество тепла отдаваемое охлаждаемым газом, Вт,

                                    Q_пр = G × C_p × (

),                                              (72)

где

G

–

расход газа через АВО, кг/ч,

                                           G = ρ_ст·Q_аво,                                                         (73)

где

Qаво    –

расход газа, млн. ст. м3/сут,

                                           

,                                                  (74)

= 92,15 – 0,556 = 91,594 млн. ст. м³/сут

G = 0,716×91,594 = 65,58 млн. кг/сут = 27,33×10⁵ кг/ч.

Ср

–

средняя изобарная теплоёмкость газа, ккал/кг×К,

             С_р = 1,695 + 1,838 × 10^-3 × Т_ср + 1,96 × 10⁶ ×

,                    (75)

где

Тср

–

средняя температура газа, К,

                                           Т_ср =

,                                                     (76)

	Т    –	температура на входе АВО, К, = 322,49 К;
	T      –	температура на выходе АВО, К,

                                             Т

= t₁ + (10÷15),                                                            (77)

где

t1

–

температура воздуха на входе в  АВО, К,

                                                    t₁ = T_a + δT_a,                                                               (78)

где	Та	–	среднегодовая температура окружающего  воздуха, К, Та = 274,7;
	δTа	–	поправка на изменчивость климатических  данных, К, δTa = 5 К;

t₁ = 274,7 + 5 = 279,7 К,

Т

= 279,7 + 15 = 294,7 К,

Т_ср =

К,

С_р =1,695 +1,838·10^-3·308,6 + 1,96·10⁶ ·

=

= 2,75 кДж/кг·К = 0,657 ккал/кг·К,

Q_пр = 27,33·10⁵·0,657·(322,49 – 294,7) = 58032,76 кВт.

	Кнп	–	коэффициент теплопередачи, отнесённый к полной поверхности оребрённой трубы с учетом загрязнений, Вт/м2×К, Кнп = 25 Вт/м2×К;
		–	средний температурный напор, К,

                                                           

= × ε_Δt,                                                     (79)

где

–

средний логарифмический температурный  напор, К,

                                              

  = ,                                                                 (80)

где

–

температурный напор в начале аппарата, К,

                                                       

= Т – t₂,                                                               (81)

где

t2

–

температура воздуха на выходе из АВО, К;

                                                  t₂ = t₁ + Δt₀ k_Δt,                                                            (82)                                                                                                                          

где

Δtо

–

повышение температуры воздуха при  нормальных условиях, К,

                                       

,                                                    (83)

где	Q	–	количество тепла, передаваемого  в аппарате, кВт, Qпр= 58032,76 кВт;
	υ	–	объёмный расход воздуха через  один вентилятор, υ = 125 м3/с;
	n	–	количество вентиляторов в аппарате, в зависимости от типа аппарата и  длины труб, n = 2;
	m	–	ориентировочное число АВО газа, m = 12;
	Кж	–	коэффициент,  учитывающий количество  жалюзи; ввиду того, что жалюзи нет, принимаем Кж = 1;                Δtо = = 15,97 К,
	kΔt	–	поправочный коэффициент, зависящий  от высоты местности над уровнем  моря и температуры окружающего  воздуха, при h1 = 130 м, kΔt = 0,92;

t₂ = 279,7 + 15,97·0,92 = 294,4 К,

= 322,49 – 294,4= 28,09 К,

–

температурный напор в конце аппарата, К,

                                                      

= Т – t₁,                                                               (84)

= 294,7 – 279,7 = 15 К,

  = К,

εΔt

–

поправочный коэффициент, зависящий  от количества ходов.

Для определения поправочного коэффициента ε_Δt, находим следующие вспомогательные величины,

                                           R =

,                                                     (85)

R =

= 1,89,

                                           Р =

.                                                         (86)

Р =

= 0,34.

По графику, представленному на рисунке 3, определяем ε_Δt = 0,87.

Тогда по формуле  получаем:

= ·0,87 = 18,2 К,

Количество АВО газа n,

n =

,

Принимаем количество АВО  равным n = 13.