Р 585-85
Рекомендации по проектированию газопроводов, транспортирующих охлажденный газ

МИНИСТЕРСТВО СТРОИТЕЛЬСТВА ПРЕДПРИЯТИИ НЕФТЯНОЙ И ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Всесоюзный научно-исследовательский институт по строительству магистральных трубопроводов

•ВНИИСТ*

РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ГАЗОПРОВОДОВ, ТРАНСПОРТИРУЮЩИХ ОХЛАЖДЕННЫЙ ГАЗ

Р 585-85

Москва 1986

МИНИСТЕРСТВО СТРОИТЕЛЬСТВА ПРЕДПРИЯТИИ НЕФТЯНОЙ И ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Всесоюзный научно-исследовательский институт по строительству магистральных трубопроводов

-ВНИИСТ-

РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ГАЗОПРОВОДОВ, ТРАНСПОРТИРУЮЩИХ ОХЛАЖДЕННЫЙ ГАЗ

Р 585-85

Москва 1986

УДК 622.691.173.001.2

Настоящий документ устанавливает принципиальные расчетные соотношения при проектировании тру -бопроводов, транспортирующих охлажденный газ.

Рекомендации предназначены для проектирования линейной части опытно-промышленных трубопроводов для транспорта природного газа в охлажденном состоянии.

Рекомендации разработаны ВНИИСТом, лабораторией исследования эксплуатационных нагрузок и воздействий на трубопроводы (ЛИЭНТ): кандидатами техн.наук А.Д.Двоирисом, Г.М.Чичко, инженерами О.Е.Ганиной, А.К.Малышевой, М.А.Салуцкой, В.П.Ханкиным.

©Всесоюзный научно-исследовательский институт по строительству магистральных трубопроводов (ВНИИСТ), 198ъ

Министерство строи-{ Рекомендации по проек-f р 585-85

тедьства предприя- {тированию газопроводов,!-

тий нефтяной и га- {транспортирующих ох- {Разработаны зовой промышленное-{лажденный газ    {впервые

ти_•    _

I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1Д. Рекомендации по проектированию газопроводов, транспортирующих охлажденный газ, предназначены для проектирования линейной части экспериментальных трубопроводов для транспорта природного газа в охлажденном и сжиженном состоянии (сокращенно - трубопроводов ОПГ и (Л1Г или низкотемпературных трубопроводов - ГОТ).

1.2.    Проектирование НТТ следует выполнять, включая определение общестроительных нагрузок и воздействий, по главам СНиП 2.05.06-85.

1.3.    В Рекомендациях рассмотрены специальные технологические нагрузки, возникающие при запуске и эксплуатации НТТ, а также природно-климатические воздействия, которые согласно СНиП П-6-76 относятся к "прочим" и не входят в главы общестроительных СНнПов.

В настоящих Рекомендациях рассмотрен режим стационарной эксплуатации НТТ, а также некоторые вопросы режима пуска, именуемого режимом захолаживания. В дальнейшем будут рассмотрены нагрузки и воздействия в периоды аварийных и плановых остановок и пусков.

К воздействиям отнесены силы и перемещения на поверхностях контакта трубопроводов с грунтовым массивом, а также на поверхностях и в сечениях отдельных узлов и конструкций трубопровода.

1.4.    Данные Рекомендации составлены применительно к конструкции трубопровода, состоящего из стальной трубы (в основном диаметром 1220 или 1*20 мм), слоя тепловой изоляции на наружной поверхности трубы (в дальнейшем названного теплоизо-

Внесены ОПН

!Утверждены ВНИИСТом

{Срок введения в

ВНИИСТа

{25 сентября 1985 г.

{действие ^!1 июля 1986 г.

3

ляционыым слоен), гидроизоляционного покрытия на наружной поверхности теплоизоляционного слоя и наружного железобетонного защитного покрытия (из кольцевых элементов или сегментов) иди без защитного кожуха.

Теплогидроизоляционные защитные слои и покрытия в совокупности с окружающим грунтом подземных трубопроводов в дальнейшем названы изоляционно-грунтовым массивом.

2. КЛАССИФИКАЦИЙ (ШЗК0ТШ1 БРАТУРНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ ПО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИ* ПАРАМЕТРАМ

2.1.    Низкотемпературные трубопроводы применяются для магистральной транспортировки природного газа в охлажденном или сжиженном схтоянии от месторождений или хранилищ к потребителям. В комплекс низкотемпературных трубопроводов входят:

установки первоначального охлаждения (сжижения), располагаемые на головных сооружениях (головные заводы охлаждения или сжижения);

компрессорные (насосные) станции;

промежуточные станции охлаждения;

непосредственно трубопровод, при необходимости с тепло -вой изоляцией (в зависимости от уровня охлаждения) с линейной и запорной арматурой;

установки регазификации для подачи газа потребителям.

В настоящих Рекомендациях рассмотрены только магистральные газопроводы больших диаметров (1020, 1220 и 1420 мм), для которых транспорт охлажденного газа экономически оправдан Г I].

2.2.    низкотемпературные газопроводы (ИТГ) транспортируют природный газ при температурах эксплуатации, равных или нике температуры окружающей среды. Предполагается, что такой тем -пературный режим поддерживается круглогодично, независимо от сезона, что требует применения специальных средств охлаждения газа^х.

-х—'—

В отличие от систем охлаждения современных газопроводов, ^пце охлаждение газа на компрессорных станциях осуществляется ь аппаратах воздушного охлаждения (АЬО) за счет естественного холода. Температура газа после АВО не моает быть ниже температуры окружающего воздуха; обычно Т =Т_В+ (10-15), где Т -температура газа после АВО; Т_в-темлерат.7ра окружающего воздуха.

4

Охлаждение газа предусмотрено на компрессорных станциях (при транспорте охлажденного газа) или насосных станциях (при транспорте сжиженного газа). Станции охлаждения могут быть расположены на каждой КС (или НС), через несколько КС (или НС) или по обоим вариантам.

2.3.    Различается три основных уровня (режима) температур охлаждения транспортируемого газа.

I .уровень - охлаждение газа до температур, близких к температурам грунта при подземной прокладке трубопровода (от 278 до 283 К на участках с водонасыщенными грунтами и от 271 до 262 К на участках с вечномерзлыми грунтами). Этот режим не требует тепловой изоляции трубопровода.

П уровень - охлаждение до температур, близких к критической температуре природного газа (от 213 до 208 К). Ь этом случае на трубопровод предусмотрено нанесение тепловой изоляции.

Ш уровень - первоначальное охлаждение до температур чиже критической, перевод газа в сжиженное состояние и поддержание этого температурного режима на всей трассе (охлаждение от 163 до 1831). В этом случае также необходимо применять теплоизоляционные трубы.

Для двух первых режимов максимальное рабочее давление в газопроводе составляет от 7,5 до 10,0 МПа, для третьего -5,5 *Па. Все другие предлагаемые уровни охлаждения транспортируемого газа (охлаждение от 240 до 260 К и т.д.) является промежуточными между указанными.

2.4.    Охлаждение до температур, близких к температуре грунта (ОТГ), позволяет уменьшить осевые сжинающие усилия в трубопроводе и снизить степень его напряженного состояния.

При прокладке трубопроводов в водонасыщенных грунтах с малой защемляющей способностью ОТГ позволяет повысить устойчивость на выпуклых кривых и в целом надежность эксплуатации.

При подземной прокладке на вечномерзлых участках ОТГ технологически необходимо для предотвращения протаивания и вызываемых им неконтролируемых перемещений трубопровода.

Классификация низкотемпературных газопроводов и их характерные технологические параметры приведены в табл.1.

5

Таблица I

Классификация и параметры низкотемпературных газопроводов

Назначение и{Темпе-{Мини- {макси-{Среднее Среднее[Годовая уровень охлаж- ратура{маль- {мальное {рассто- рассто-{произволения трубо-    ;охлаж-;ная    {рабочее {яние    {яние    {дитель    -

провода    .дения,{рабо-    (давление{между    {между    {ность

{ _к {чая на пере- КС (НС):станци-;газопро-* ^л :*рр.мпй-:гоне :    «яии пу-:япля тги-

{темпе-{гоне .

грчввд

ХМ

!ями ох-{вода ди-!лажде - аметром |ния(С0)Л420 мм,

{ км !млрд.м³/г

Магистральный транспорт охлажденного природного гаэа (ОПГ)

Охлаждение до температуры грунта: на обводненных участках

на участках

вечномерзлых

грунтов

Умеренное охлаждение газа

Охлаждение до температур, близких к критической тем -пературе газа

От 278

От

271

От

100

Выбирает

От

30

до 281

до

269

7,5

до

120

ся исходя

ДО

32

И8 протя

От 271

От

261

От

100

женности

От

35

до 269

до

258

7,5

до

120

участка

ДО

36

От

100

253 К

243 К

10,0

до

120

55

От

213

От 100

От 300

От

70

ДО

208 203

10,0

до 120

до 360

ДО

75

Магистральный транспорт сжиженного природного газа (СПГ)

Охлаждение до

температур ни- От 163 От 163    От 100    От 600    От 85

же критической до 153 до 153 5,5 до 150 до 800    до 100

Примечания: I. Параметры трубопроводов приведены в виде наиболее характерных величин, в конкретных условиях они должны быть уточнены ш основе расчета тепловых и гидравлических режимов и выбора оптимальных технико-экономических показателей.

2. £ля всех вариантов транспортд ОПГ степень расширения (отношение начального давления конечному) на пе-

^егоне между КС принята в среднем £ = 1,45, для транс-орта СНГ на перегоне между iC £ = 1,8.

6

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТРАНСПОРТИРОВКИ ОПГ И СПГ ТРУБОПРОВОДА ПРИ СТАЦИОНАРНЫХ РЕШиАХ ПЕРЕКАЧКИ

3.1. Для определения параметров транспортировки охлажденного и сжиженного природного газа (ОПГ и СПГ) в стационарных условиях необходимо решить следующую систему дифференциальных уравнений:    ,

^dP    _г/22

Тх    ^Агг6'>    (I)

ЯГ'Ц-1Г-^а<^т«'-^т>'^ы

а при граничных условиях

z = 0; Р=Р_Н; Т= г ;

х-1, Р- J,

„ КЯ£_Н , GC_P '

£г_и, W '    ^£Ч⁼    Я"    +²

В формулах (1)и(2) использованы следующие условные обозначения, символы, единицы и термины:

Р - давление, мПа;

1Г - удельный объем, м³/кг;

Т - температура, К;

Z - коэффициент сжимаемости;

Н - газовая постоянная, щДж/кг*К, для метана R =

= 3X8,271 Дж/кг.К;

р - плотность, кг/м³;

Со C_v - теплоемкости при постоянном давлении и объеме, ^р-_д \ кД*/кг.К;

С_р/ С_у - теплоемкости идеального газа при Р-*-0, кДж/кг«К; Ul - дифференциальный дроссель-аффект, К/мПа;

£    -    коэффициент гидравлического сопротивления;

JCu,VguJ)_ur соответственно, наружный и внутренний диаметры э трубопровода, м;

F - живое сечение трубопровода, м²;

5    - степень сжатия газа на КС;

6    - весовой расход, кг/с;

7

К - коэффициент?теплопередачи от трубопровода в грунт, Вт/м *К;

Q - скорость распространения звука в среде, м/с;

^ - показатель адиабаты Пуассона,

Индексы:

н, к - соответственно, начальный и конечный; кр.- критические параметры;

Т - текущая температура газа, К;

T_JP - температура грунта. К;

4/ - толщина слоя изоляции, м;

теплопроводность изоляции, Вт/м»К,

Систему дифференциальных уравнений (1)-(2) замыкаем уравнением состояния вида Ф(Р,1?,7) ^s 0. Эта система является не -линейной и ее решают численно, а функция    =    о    может

быть задана таблично.

3.2.    Выбор уравнения состояния является определяющим. На основе анализа известных уравнений состояния и табличных данных, приведенных в работе [ 2 ] , рекомендуется для трубопроводов ОПГ применять уравнение Редлиха-Квонга, имеющее аналитическое решение; для трубопроводов СПГ рекомендуется использовать табличные данные [з] , так как они убедктедьна подкреплены экспериментальными измерениями.

Выборка необходимых термодинамических данных для расчета параметров транспортировки СПГ приведена в табл.2. В пределах этой таблицы величины ,С_р могут быть при необходимости линейно интерполированы.

3.3.    Был разработан алгоритм и программа численного решения уравнений (1)-(2) на ЭВМ ЕС 1022. Программа включает следующие данные:

I) при заданных начальных значениях Р_н и Т_н определяют величины V_t CpVf В случае применения уравнения Редлиха-Квонга величину р определяют на основании аналитического решения, а С_р и V/ рассчитывают на основе имеющихся термодинамических соотношений. При использовании табличных данных работы [з] эти величины находят на основе линейной интерполяции;

R

Термодинамические параметры СПГ

Давление Р, !Г.араметры! мПа

Параметры при

145

150

155 ; 160

различной температуре Г

165

170

175

180

2,0

3.0

4,0

5.0

6,0

I

I

%

%

370.13 -6Л8

372.13 3,822 -6,2С

370,04

3.722

-6,22

375,85

3.746

-6.23

377.59

3.714

-6,25

360,32

3.9*6

-6,11

362.66

3.915

-6,13

364,87

3.863

-6,16

366.95

З.б1б

-6,13

368.93

3.775

-6,20

349.68

4.1*9

-6,01

352,48

4.044

-6,05

№

-6,08

Ш

-6,11

359,80

3,855

-6,14

337,91

4,353

0,12

341,37

4,225

0,07

344,51

4,122

0,02

347,40

4,0*5

-6,02

-6,06

324.47

4,7б2

0,31

328,95

4,4$2

0.22

332,89

4,3*4

0,15

336.42

4,2б8

0,09

339,64

4,1б5

0,04

30,66

3,531

14.28

314.59

4,9f9

0,45

319,79

4,б4в

о:зз

324.28 4,4*1 0,24

328.25

4,300

0,17

28.61

3,236

1*.2б

296,92

5,718

0,82

304,44

5,1*8

0,60

310,48 4,б13 0,45

313.58

4,573

0,34

26,96

3.624

l2,38

50.33

4,990

1*,95

285.14 6,1*8 1*05

294.15 5,4б7 0*76

0,53

Примечание. В таблице приняты теплоемкость С_р - кДк/кг-К; дроссель-эффект

следующие величины: плотность р - кг/м³; Щ - К/мПа.    ^г

2) определяют начальное значение кассового расхода

по формуле

/ ²    & ,

где ^ - длина участка трубопровода, и,

причем краевая задача, описываемая уравненними (I) и (2), переходит в задачу Коши, которую решают методом Рунге-Кутта;

3) методом деления отрезка пополам с заданной точностью определяют величину 6 . Для этого на i -шаге находят значения 6} и £j , так что вычисленные значения Р_к и Р_к удов -л отворяют условию Рщ< Р_н ^<J?«t v Тогда на следующем i + I Liarе задают значение С^_г^ш    и    вычисляют    значение    P_Hi+j_t

после чего определяют новые границы:

в! =е' ■ в' -6. , ,

Щ ^иI I 1*1    1+1 ⁹

если

^BU,

⁶i

если

Р > Р '

4v «'

<Р„.

'1+7

Процедуру вычислений продолжают до тех пор, пока не бу -

дет выполнено условие

р;\<£.

Результаты численного расчета в виде зависимости теыле-**туры ОЬГ и СНГ по дли.40 участка трубопровода представлены ъ приложении I, рекомендуемом.

Д.    ЬАР/U^TPOb    WUKOBLJt РОДиОБ атИЗКОТШВРАТУРгШХ

ТРУЬОПРСЬСаСБ

математическая модель процесса заходам ишния

н.У. дли пуска труооп_х^-ода ь .эксплуатацию предполагается' ? основной газовый рем им заболачивания:

для трубопроводов СНГ необходимо захолаиивание до 200 К; для трубопроводов СНГ - захолаиивание дс температуры

• ««• v, iC •

Предполагается, что для обоих редимов имеется возможность подачи в начальна, участок трубопровода холодного газа с голои-«ог'с завода о/ладаенлл (эдллс-»^.) в количестве, определяемом

проектными параметрами и технологическим регламентом захола-2ивання.

ЬЛ. Процесс захолаживания участка теплоизолированного трубопровода характеризуется следующей системой дифференциальных уравнений [1,3]:

6Т

дТ

дв_

дТ

дЪ

д(ри» др .

di

(3)

(5)

.it.    Шеи), > j>»‘

дг d<t ^v гп

(6)

(V)

Уравнения (3)-(7) замыкают уравнением состояния, позволяющим получить зависимости

Система (3)-(9) имеет следующие начальные и граничные условия

T(t_tz,o)=T(z,a) = T₀; т(г,в,о) =9(1^0) ■, P(z,o)=P_H

(д^)~^К(Тгр ~ ^Г)/

МиУЧтг)' ^т-^в'

(10)

при

Я,

(11)

при

*z

(12)

при

«1

(13)

IX

p(0J)=p„ ; Р(е,т)=Р_к, t(ff,r)=t_gx, («)

где R_{1 %} R_{2 %} R₃ - радиусы внутренней поверхности трубы, внутреннего и наружного слоев изоляции;

Z и Z - координаты по радиусу и вдоль трубы;

Т S и t - температура изоляции, стенки трубопровода '    и охлаждающей среды. К;

С - коэффициент гидравлического сопротивления;

Auj ,Яу - теплопроводность изоляции и стенки;

К - коэффициент, характеризующий термическое сопротивление окружающего трубопровод массива грунта;

Т_гр - естественная температура грунта на глубине ^Л заложения трубопровода;

Oi/t,Q_w - соответственно, коэффициенты температуропро-'    водности изоляции и стенки трубопровода;

Ъ_д - внутренний периметр трубопровода (h_e^sTD_t)i

f - площадь сечения трубопровода (k_e -&Ц)/

L энтальпия;

Щ - дроссель-эффект;

Ср - теплоемкость газа;

- коэффициент теплоотдачи от газа к стенке трубопровода;

U - скорость потока, м/с;

^    -    время, с,

4.3. Система уравнений (3)-(9) нелинейная, с дифференциальными уравнениями в частных производных и может быть упро -цена введением имеющихся физических и расчетных предпосылок, а именно путем:

исключения влияния нестационарности - на распределение температур в слое теплоизоляции волвдствже незначительности этого эффекта;

пренебрежения радиальными потоками тепла через стенку трубопровода, что соответствует достаточно высокой теплопроводности металла трубы и относительно малому значению ее толщины.

На основе указанных допущений система уравнений (3)-(9) имеет следующий вид;

12

(15)

у 3t dt и?— + — dZ dr

дв

У^м~9'"^С"дТ ~9*

d(flW) _    d/>

~dl ~~ d? '

-S3.

[dr dz)

Is

J>Cpf '

dP ₌ d(fluz) _t J>ur^l az dr *’*«»’

Щ

(16)

(17)

(IS)

(19)

при граничных условиях:

// ^=cieh_a(при Л,,    (20)

y_H ^sКЬц(Т_гр-в)    При    Я_г    (    (21)

где    ^K~YJ^Wi    ⁽²²>

8(z,0)=t(z,0)=t_o;P(Z,oj=P„ ;    (23)

f>l°JhP„it(oxhi„}    W,t)-p_k,    (24)

J)_w - удельная пасса металла трубы, кг/м³.

Здесь 0ш^жЯ(Я? " R²j)fL    -    масса    единицы    длины    тру-

’    бопровода;

C_w - теплоемкость металла;

Q_H)Qg~ тепловые потоки от грунта к стенке и от стенки Г' к газу на единицу длины трубопровода;

Pg_X, tg_K- соответственно начальные значения давления и

температуры газа на входе в трубопровод ( Z = 0);

Р_к - давление в конце участка трубопровода (2=^ );

Р_н - начальное давление заполненного газом трубопровода

Рк* ^ft ^к РЛх *

4Л. Система уравнений (15)-(19) при краевых условиях (20)-(24) является квазилинейной гиперболической системой и

15

решается численно на основе имеющихся уравнении состоянии. В процессе решения можно получить распределение температур, давлении охлаждающей среды по длине трубопровода и во времени, и соответственно определить требуемое для захолаживания участка длины за время ^(шввтояв виду заранее указанную малую разность температур охлаждающей среды и стенки трубопровода в его концевом сечении).

4.3. Для определения входящих в (20)-(21) термодинамических свойств охлаждающей среды при режиме захолаживания при -родным газом (р, С_р, 2); ) предложено использовать уравнение состояния Редлиха-Квонга (Р-К);

_я RT    а

Т^В*1Г(1Г + В) ’    ⁽²⁵⁾

где а = 0,427    \

в = о.оабб

Р" = 4,626 Ш;

Т„ = 190,77 К;

R * 516,271 Дж/кг-К.

Уравнение РК имеет аналитические решения для V . Теплоемкость С_р и дифференциальный дроссель-гц&ект D* рассчитывают по термодинамическим соотношениям:

4.6. Коэффициент теплоотдачи от газа к стенке да определяют по уравнению

число Нуссельта    Nu ^х0,023Re ' Рг \

трубопрово-

(3D

(32)

где число Рейнольда а число Ерандгля

Re

Pz-

urfyp

R

рс_Р

/

Pi-fi    - соответственно вязкость и теплопроводность газо-

^J    вого потока.

Уравнение (31) справедливо при Re > ю\

4.7. для практических оценок распределения температуры и времени захолаииванин используют линейную систему уравнений гада [з] :

/ шИ-

+ Т.4*

^L“ зг

^т‘ ЗГ

-т&

— г -1

" зя

W

T_v~t,

(33)

(34)

при T_w(z,o)~t(z,o)*T_a ; Uo,T)=t_BK ,

Уравнения (3;>)-(54) предполагают отсутствие потоков тепла через изоляцию.

Коэффициенты i_{g %}

T_f и Т_м определяют как

. R.pc.ur .

2а,    ’

(35)

7• . М_ГСр _ 3R,pCf> _ RiP^cp    (36)

' 27R,a_s 2tfR₁<*_B    2a _в    '

т . ■ 9» ^cw _ ZKR*,-R*)Pw C_w „    .    (37)

* 27 R, <x,    2jR,a    a,

где _t J % fi_w - теплоемкость, тол дина стенки трубопровода и плотность металла, соответственно.

Рсззаме (25)-(50) получено г работе [з] путем введения новых переменных

13

(33)

£"Г ^и 1

■Ш

в виде

где

v_rv_t,

^ъВх " 'о

Шл)-То_и

t.-T„    "

v_r⁼exp[-($+1)]и($,г);

V, - ехр[-(f * %)]1₀ (2    )

(ЗУ)

(*0)

(«)

(«)

Значения^ и f

1    ~ j- предполагают равными средним

между их стационарными значениями и значениями после изменения параметров потока на входе в трубопровод.

Функция U((*,%)    является решением гиперболического

уравнения второго порядка типа

с краевыми условиями

u«,0hJ.

4.6. Величины <£ и £ затабулированы в работе [з] в диапазоне £ 50 и 0^ ^ $ 100.

Для больших значений ^ и ^ , характерных для протяженных трубопроводов (например, для трубопровода диаметром 1420 мм при длине 25-30 км), можно использовать приближенные уравнения:

а) при больших £:

щ.г)

(4 f%)

2/я

б) при больших

и(4,%)*е*^ч~

1~°°

/'Гг

ш

2ч

2/71 if- if

№3)

в) при больших £ и ^

U-tt.'l'i*?*(/?    />'

(«)

Для более точных расчетов рекомендуется следующее уравне-ниедля Uff.l):    ,    _    /    7-г

I+--

+/T»,-«VV^W< -<^т*+*-*>]+

+

где

•/ Y>w.-Я(1₆*т.г)*щ -s(r_t * /„у пфШ.

Q*fO J

/? -

очень малый остаток; модифицированные функции Бесселя полуцелого индекса выражены через гиперболические функции

Jlrr^jfiz'> fvF^chzi

Для функции Бесселя целого порядка имеется уравнение

/₇ \ _    £*    *    Г    ^П~1    \7П~1    )(bn~3j    -i

Г //    ⁷    "

где

/-FT Г ?!8г ' г!(вг)¹

]>

(*?)

17

4.9. Для определения возможности реализации принятых температурных и расходных показателей процесса захолаживанмя уравнения (39)-(45) дополняют квазистацмонарным приближением уравнения движения (18), которое при pW*CQnst и заданном начальном давлении Pj_x позволяет рассчитать конечное давление в трубопроводе Р_н по уравнению_

(«О

г„ f - 0,067    _т

к * 0,03 мм;

М_г =J?&f.    (50)

Величины р и Т в уравнениях (48)-(50) могут быть приняты при начальном давлении и минимальной температуре, до ко -торой захолаживается участок трубопровода.

Режимы захолаживания и распределение температуры на участке трубопровода

4.10.    Предполагается, что перед началом захолаживания проведено заполнение участка "теплым" газом с начальным давлением Р_н .

В дальнейшем в трубопровод начинает поступать "холодный" газ с давлением > Р_н , постепенно вытесняя содержащийся в трубопроводе объем теплого газа в соседний участок.

Для более эффективного вытеснения "теплого" газа целесообразно использовать поршень-разделитель. После окончания вытеснения в конечном сечении трубопровода устанавливается и поддерживается определенное давление.

4.11.    В процессе захолаживания наблюдается продвижение фронта захолаживания от начального к конечному сечениям участка.

Температура стенки трубопровода Т₉ изменяется по длине и во времени от Т₀ до t_вх , как это показано на рис.1 и 2

18

VC

Рис.I. Изменение температуры стенки трубопровода диаметром 1420 мм во времени

fpa захолахиванни его газовым потоком с _м * 200^, ^массов^й^скоростьвуэг^з

I - ^ « 10 км; 2 - t * 20 хм; 3 - / ■

- 30 км: 4 - t » 40 км: 5 - 2 ■ SO км: 6-е « 70 км; 7 -I « 100 км: 3 - Т_т «* « Г, « 290 К; 9 -Г_г« 7„ « 2бо К (где Т₉~ температура стенки трубопровода;

То - начальная температура: Г,_х - входная температура охлахдасщеА среды; в -расстояние)

Рис.2. Изменение температуры стенки T_w трубопровода диаметром 1^20 мм по длине с ~!л • 200 К, массовая скорость риг * - 6^,15 кг/м2!с:    ^r    г

- ? = 0,25 ч; 3 -I ч; 5 - т_ш • т₀ я T_tt I 200 К

1-7 » о,1 ч;2 Т = 0.5 ч;Ч - Г « 2$0 К; 6 - T_w