Мазмұны кіріспе

4 кесте - Газдың құрылымдық құрамы

2.2 Гидравликалық есеп

• 
  газ қоспасы үшін термодинамика теңдеулерін және негізгі заңдарын қолданып алғашқы мәліметтерді өңдеу;
  
• 
  газ құбырөткізгішінің есептік өткізу қабілетін анықтау;
  
• 
  машиналардың түрін және олардың санын таңдау;
  
• 
  газ айдаудың орташа көрсеткіштерін анықтау;
  
• 
  газ құбырының гидравликалық есебі.
  

Қоспа тұтқырлығы келесі теңдеумен анықталады:

мұндағы М₁, М₂,...М_п – құраушылардыңсалыстырмалы молекулярлық массалары;

у₁, у₂,..., у_п – құраушылардың молекулярлық үлесі;

ρ_ст – стандарт жағдайдағы газдың тығыздығы;

Т_пр – келтірілген температура.

Газдың стандарт жағдайдағы тығыздығын есептейміз:

Ауа бойынша қалыпты жағдайдағы қоспаның салыстырмалы тығыздығы анықталады:

мұндағы ρ_в – құрғақ ауа тығыздығы, ол 1,293 кг/м³-ке тең.

мұндағы ρ_ст – 20⁰С-дегі газ тығыздығы, ρ_ст=0,807 кг/м³.

Келтірілген температура келесі теңдеумен анықталады:

мұндағы Т_кр – газ қоспасының критикалық температурасы, критикалық температура дегеніміз, осы температурада немесе оданда жоғары температурада қысымды өсіру кезінде будан сұйықтықты алу мүмкін болмайтын температураны айтамыз.Ол келесі теңдеумен анықталады:

мұндағы а₁, а₂,..., а_п – құраушылардың молярлық үлесі;

Т_кр1, Т_кр2,...Т_крп – құраушылардың критикалық температурасы.

Критикалық қысым деп осы қысымда немесе одан жоғары қысымда судан буды алу мүмкін болмайтын қысымды айтамыз.Ол төмендегідей теңдеумен анықталады:

мұндағы Р_кр1, Р_кр2,...Р_крп – қоспа құраушыларының критикалық қысымы.

КС-ң тәуіліктілік өткізу қабілетін анықтаимыз:

Берілген жылдық өткізу қабілеті бойынша құбыр диаметірін анықтаймыз:

Құбырөткізгіштің қалындығын анықтаимыз:

ҚӨ-ң ішкі диаметірін аңықтаймыз:

мұндағыQ - өнімділік, м³/с, келесі теңдеумен анықталады:

мұндағы G – жылдық өткізу қабілеті;

k_н – газ тасымалдаудың біркелкісіз болуының орташа жылдық коэффициенті, жерасты қоймасы жоқ ұзындығы 300 км газ құбырлары үшін k_н=0,85, ұзындығы 300 км-ден аз құбырлар үшін k_н=0,75.

Рейнольдс санын анықтағаннан кейін ағыс тәртібін табамыз:

Егер (3.2 және 3.3) шарттары орындалса онда ағыс тәртібі квадраттық үйкеліс аймағы.

мұндағы k_э – құбырдың эквиваленттік кедір-бұдырлылығы(тәжірибелік жолмен анықталғандай k_э=0,03мм).

Газ құбырөткізгіші трассасы бойынша орташа жергілікті кедергілер мәнін ескерсек гидравликалық үйкелістің толық шамасы λ_тр-ден 5 %-ке үлкен етіп алынады:

Гидравликалық есеп үшін қажетті газдың физмкалық көрсеткіштері газ қысымы мен температурасының орташа мәндерінде анықталады

мұндағы Т_о – газ құбырының төселу тереңдігіндегі топырақтың орташа температурасы;

Т_н- газ құбырының басындағы газ температурасы;

K – газдан топыраққа жылу беру коэффициенті, K=1,75 Вт/(м²С);

С_рсм – қоспаның орташа жылу сыйымдылығы.

Орташа температура немесе келесі теңдеумен анықталады:

Құбырөткізгіштің бойындағы орташа қысым :

мұндағы Р_н, Р_к – газ құбырының басындағы және соңындағы қысым.

Мұндағы Δ Р_наг – КС-нң айдау тізбегіндегі және ауамен салқындату аппараттарындағы қысым шғындары, Δ Р_наг=0,17 МПа.

Сығымдалу коэффициентін анықтау үшін қысым мен температураның келтірілген мәндерін анықтаймыз, одан ары осы мәндерге сәйкес номограммадан [2] сығымдалу коэффициентін анықтаймыз, ол z_ср=0,89 болды.

мұндағы к- ауыспалы коэффициент, к=0,038.

Одан ары қысым мен температураның соңғы мәндерін анықтаймыз:

соңғы қысым

соңғы температура

немесе

мұндағы а_t- қысқарту коэффициенті;

Шу- Шухов коэффициенті;

D_i- Джоуль-Томпсон коэффициенті,

мұндағы с_р- қоспаның меншікті жылу сыйымдылығы

мұндағы к_ср- газдан қоршаған ортаға жалпы орташа жылу берілу коэффициенті, Вт/м²К.

мұндағы массалық шығын, келесі теңдеумен анықталады:

Керекті мәндерін қойып келесі шамаларды табамыз:

Теңдеуге сәйкес[15] анықтаймыз:

(8) теңдеуіне сәйкес[15] анықтаймыз:

Одан ары газ қоспасының тығыздығын табамыз:

Газ тұрақтысы келесі теңдеумен анықталады:

Газдың критикалық қысымын келесі теңдеумен табамыз:

КС-ң тәуіліктілік өткізу қабілетін анықтаимыз:

Берілген жылдық өткізу қабілеті бойынша құбыр диаметірін анықтаймыз:

Құбыр өткізгіштің қалындығын анықтаимыз:

(болат маркасы 17Г1С)

Одан ары Рейнольдс санын анықтаймыз:

Рейнольдс санына сәйкес ағыс тәртібі:

Ағыс тәртібі квадраттық үйкеліс аймағы болғандықтан ауыспалы Рейнольдс санын табамыз:

(19) теңдеуіне сәйкес гидравликалық кедергі коэффициенті:

Одан ары бастапқы қысым:

(23) теңдеуі арқылы орташа қысым:

Одан ары КС арасындағы қашықтық:

Мәндерді орнына қойып соңғы қысым мен температураны анықтаймыз:

Анықталған өнімділікке (15,6 млрд.м³/тәу) байланысты Н-196-1,45 ортадан тепкіш айдағышын таңдаймыз, жетегі ГПА-Ц-6,3, қуаты N_е^н=6300 кВт.

Осы мәндер арқылы бірінші жақындату есебіне орташа қысым анықталады:

(6) және (7) өрнегіне сәйкес келтірілген қысым мен температураны анықтаймыз

D_i- Джоуль-Томпсон коэффициенті,

мұндағы с_р- қоспаның меншікті жылу сыйымдылығы

мұндағы к_ср- газдан қоршаған ортаға жалпы орташа жылу берілу коэффициенті, Вт/м²К.

Екінші жақындату есебіне келтірілген қысым мен температураны (6) және (7) өрнегіне сәйкес анықтаймыз

Динамикалық тұтқырлықты (2) өрнегіне сәйкес анықтаймыз

Сығылу коэффицентін анықтаймыз:

Жаңа мәндер үшін Re санын және гидравликалық кедергі коэффицентін анықтаймыз (10), (19) өрнектеріне сәйкесінше

Жаңа мәндермен екінші жақындату есебіне соңғы қысымды (27) анықтаймыз.

Егер бірінші және екінші жақындатудан кейінгі қысымдардың айырмашылығы 1% жоғары болса, онда 2.2 бөлім басынан бастап шығарылады

Егер қателік 1%-дан төмен болса онда соңғы қысымның мәніне сәйкес орташа қысым (35) және соңғы температура (36) нақтыланып есептелінеді

Гидравликалық кедергі коэффициенті
Сығымдалу коэффициенті	zср=0,897
Орташа температура, К
Соңғы қысым, МПа

Соңғы қысым мәніне сәйкес орташа қысым мәнін (35) өрнегіне сәйкес анықтаймыз:

Келтірілген қысым мен температураны (7)анықтаймыз:

с_р- қоспаның меншікті жылу сыйымдылығы

D_i- Джоуль-Томпсон коэффициенті,

Динамикалық тұтқырлықты анықтаймыз:

Сығылу коэффицентін анықтаймыз:

Жаңа мәндер үшін Re санын және гидравликалық кедергі коэффицентін анықтаймыз:

Жаңа мәндермен екінші жақындату есебіне соңғы қысым анықтаймыз:

Соңғы қысым мәндеріне сәйкес орташа қысым нақтыланады:

Газдың соңғы температурасы нақтыланады:

2.4 Технологиялық есеп

- КС-ға кірістегі газдың қысымы мен температурасы;

- қоршаған ауа температурасы;

- газ тұрақтысы.

Технологиялық есептің мақсаты – КС-ның жұмыс тәртібін келесі ретпен анықтау:

- ортадан тепкіш айдағышқа (ОТА) кірістегі қысым мен температураны анықтау. Газдың белгілі құрамы,кірістегі қысымы және температурасы бойынша сығымдалу коэффициенті анықталады;

- сору жағайындағы газдың тығыздығы және айдағыштың өнімділігі анықталады;

- қысымды қажетті көтеру деңгейі анықталады;

- ОТА-тың келтірілген әмбебап сипаттамасына байланысты айдағыш көрсеткіштерінің келтірілген мәндері анықталады;

- ОТА қолданатын ішкі қуатанықталады;

- жетек муфтасындағы қуат анықталады;

- ГТҚ беретін қуат анықталады;

- ОТА-дан шығыстағы газ температурасы анықталады.

Келесі теңдеумен [16] газ тұрақтысы анықталады:

Одан ары айдағыштың бірінші сатысының кірісіндегі тығыздық есептеледі:

мұндағы Р_вх- ОТА кірісіндегі қысым;

z- газдың сығымдалу коэффииенті;

Т_в1- ОТА кірісіндегі темпратура.

мұндағы м_н- параллель жұмыс істеп тұрған топтардың саны, м_н=2.

Нақты айналу жиілігі:

мұндағы n_н- ротордың ең үлкен айналу жиілігі;

Q_пр- сипаттама тұрғызылған келтірілген өнімділік.

Газ айдағыш агрегаттың (ГАА) мүмкін болатын айналу жіліктерінің диапазонында ротор айналымының бірнеше мәндерін беріп келтірілген өнімділікті Q_пр және келтірілген айналу жиілігін номограммадан табамыз. Алынған нүктелер сипаттамаға түсіріліп, сызықпен қосылады.Одан ары қысымды көтерудің қажетті дәрежесі(ε₁) және политроптық ПӘК-і анықталады.

Мұндағы z_в, R_в, T_в – сәйкесінше газдың сығымдалу коэффициенті, температурасы, сору жағдайына келтірілген газ тұрақтысы;

Z_пр, R_пр, T_пр – сипаттама бойынша алынатын келтірілген мәндер;

n₁ – ОТА білігінің айналу жиілігі.

КС-тың жұмыс тәртібін есептеу үшін ОТА-ның келтірілген сипаттамасы қолданылады, онда сығымдалу дәрежесінің ε, политроптық ПӘК-нің η_пол және келтірілген ішкі қуаттың келтірілен өнімділіктен тәуелділігі көрсетіледі.

Одна әрі айдағыштың қолданатын ішкі қуаты анықталады:

Айдағыштың бірінші сатысындағы жетек білігіндегі қуат келесі теңдеумен анықталады:

Бірінші сатылы айдағыштан шығыстағы газ қысымы:

мұндағы ε₁ – бірінші сатыныі сығымдау дәрежесі.

мұндағы m – политропа көрсеткіші, m =1,32.

ОТА-ның кірісіндегі температура	Твх=282 К;
ОТА-ның кірісіндегі қысым	Рвх=4,34 МПа;
Айдағыштың көлемдік өнімділігі	Q=31,2 млн.м3/тәулік;
Айдағыштың номиналдық айналу жиілігі	nн=8200 айн/мин.

Мәндерін қойып табамыз:

Одан әрі айдағыштың бірінші сатысындағы сору жағдайындағы тығыздықты анықтаймыз:

(2.4.3) және (2.4.4) теңдеулері бойынша өнімділікті анықтаймыз:

Одан әрі жиілікті табамыз:

Біліктің келтірілген айналу жиілігін анықтаймыз:

Келтірілген сипаттама бойынша бірінші сатының сығымдау дәрежесін анықтаймыз ε=1,23.

Одан әрі (2.4.8) теңдеуімен біліктегі қуат анықталады.

Айдағыштың бірінші сатысынан шығыстағы газ қысымы келесі теңдеумен анықталады:

Р_н1=1,23 · 4,34=5,34 (47)

Температураның мәніне сәйкес компрессордың шығысындағы газ салқындатуды қажет етеді.