强烈推荐天然气长输管道毕业论文2Word文档格式.docx
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CH4C2H6C3H8C4H10CO2N2
89.65.03.51.20.50.20
二、设计任务要求
完成本工程的基本设计文件,包括:
说明书,计算书,线路走向图,站场平面布置图及工艺流程图;
论文撰写要符合一般学术论文的写作规范,具备学术性、科学性和创造性等特点。
应语言流畅、准确,层次清晰、文字详略得当、论点清楚、论据准确、中心突出、材料翔实、论证完整、严密,并有独立的观点和见解。
要求:
1、达到一定的设计深度要求;
2、初步掌握主要设备的选型;
3、熟悉并熟练应用常用工程制图软件;
4、熟悉储运项目设计程序步骤;
5、掌握储运项目常用标准规范;
6、熟悉并掌握天然气长输管路工艺的计算方法;
7、掌握长输管道站场的工艺流程图和平面布置图;
8、初步掌握站场管线安装设计;
9、通过与实际工程项目的结合,加深对所学知识的理解和认识。
10、书写设计说明书。
设计流程:
1、根据天然气的组成计算物理性质、热力性质和燃烧性质;
2、根据经济流速法或压差法确定管道直径,本设计全程采用统一管径,并选取几组相应的壁厚参数;
3、用不固定站址法布站:
首先确定根据储气量要求确定末段管道长度,根据升压比、流量进行压缩机选型,并用最小二乘法计算压缩机特性系数,确定平均站间距,得到压缩机站数,并取整;
4、计算管道壁厚;
5、对几种运输方案进行经济性比较;
6、对管道进行强度、稳定性等校核。
三、主要参考文献与相关标准
[1]姚光镇主编.输气管道设计与管理.东营:
石油大学出版社.1991.6
[2]《天然气长输管道工程设计》,石油大学出版社(以下简称《手册》)
[3]冯叔初等.油气集输.东营:
石油大学出版社.2002.7
[4]王志昌主编.输气管道工程.北京:
石油工业出版社.1997.4
[5]李长俊主编.天然气管道输送.北京:
石油工业出版社.2000.11
[6]王树立等,输气管道设计与管理,北京:
化学工业出版社.2006.1
设计标准
《原油和天然气输送管道穿跨越工程设计规范穿越工程》SYT0015.1-98
《石油天然气工业输送钢管交货技术条件第1部分:
A级钢管》GBT9711.1-1997
《石油天然气工业输送钢管交货技术条件第2部分:
B级钢管》GBT9711.2-1999
《石油天然气工业输送钢管交货技术条件第3部分:
C级钢管》GBT9711.3-2005
《中华人民共和国安全生产法》主席令第70号(2002)
《中华人民共和国环境保护法》主席令第22号(1989)
《中华人民共和国水土保持法》主席令第49号(1991)
《石油天然气管道保护条例》国务院(2001)
《碳钢药皮电弧焊焊条》AWS.A5.1
《低合金钢药皮电弧焊焊条》AWS.A5.5
《碳钢药芯电弧焊焊丝》AWS.A5.20
《低合金钢药芯电弧焊焊丝》AWS.A5.29
施工及验收标准
四、工艺计算
4.1天然气物性参数
各组分物性参数具体数据可参考《输气管道设计与管理》表2-3或设计手册表2-2-3及表2-2-4。
(此处按照设计手册计算)
4.1.1天然气平均分子量
1、平均分子量
=
=16.043×
89.6%+30.07×
5.0%+44.097×
3.5%+58.124×
1.2%+44.01×
0.5%+28.0134×
0.2%=18.395
其中——平均分子量;
——第i组分的分子量;
——第i组分的摩尔组成;
或参阅《输气管道设计与管理》公式2-7
4.1.2天然气临界温度压力、对比温度压力
1、视临界压力视临界温度
=4.544*89.6%+4.816*5%+4.194*3.5%+3.747*1.2%+7.29*0.5%+3.349*0.2%=4.547
MPa
=190.55*89.6%+305.43*5%+369.82*3.5%+425.16*1.2%+304.19*0.5%+126.1*0.2%=205.849K
其中、——分别为第I组分的临界温度和临界压力;
——第I组的摩尔组成;
2、对比压力r对比温度
Pr=6÷
4.607=1.319
=287.7÷
205.823=1.398
其中P——平均压力;
T——平均温度;
4.1.3天然气粘度
参阅《输气管道设计与管理》公式2-70,可得常压下混合气体的动力粘度。
温度和压力对粘度的影响可以参,照公式2-69和图2-3计算得出;
或者参照《设计手册》P107页内容。
此处按照《天然气长输管道工程设计》P107页计算。
(即《油气集输》P101页)
μ=∑(μiyiMi0.5)∑(yiMi0.5)=1.028E-05毫帕·
秒
式中 μ——天然气粘度,毫帕·
秒;
μi——i组分的动力粘度
Mi——i组分的相对分子量
yi——i组分的摩尔分数
4.1.4定压摩尔比热容Cp
参阅《油气集输》中有关定压摩尔比热容的计算公式如下
天然气的定压比热容与其组成、压力、温度有关,可按下式计算:
(此处按照《油气集输》P103页(2-23)式计算)
=2.1504千焦(摩尔·
K)
Cp=13.19+0.092T-6.24*10∧-5T的二次方+(1.915*10∧11Mgp的1.124)T的5.08次方=43(此处为书上公式)
其中——天然气的定压摩尔比热,千焦(摩尔·
K);
——天然气的温度;
——压力,帕;
或参阅《输气管道设计与管理》公式2-97、2-98,表2-12.
4.1.5混合气体的密度
(1)混合密度
可参考《输气管道设计与管理》公式2-65
=(16.043*89.6%+30.07*5.0%+44.097*3.5%+58.124*1.2%+44.01*0.5%+28.0134*0.2%)(22.363*89.6%+22.182*5%+21.89*3.5%+21.421*1.2%+22.262*0.5%+22.403*0.2%)=0.823867Kg立方米
式中:
——i组分的百分含量;
——i组分的摩尔分数;
——i组分的摩尔体积。
(2)相对密度
可参考《输气管道设计与管理》公式2-66
=(16.043×
0.2%)28.964=0.635
——i组分的摩尔质量;
Ma——空气摩尔质量。
(3)压缩因子
计算方法1:
可参考《设计手册》2-2-9、2-2-10,可由表2-2-6查表得出或查图2-2-2求得压缩系数,或者查阅《输气管道设计与管理》图2-1:
对比压力
对比温度
——临界压力;
——临界温度;
——组分的摩尔分数;
%
——组分的摩尔质量;
——组分的临界压力;
——组分的临界温度。
计算方法2:
压缩因子也可其他由经验公式求得,其他公式可参考《输气》(石油大学版)1-18~1-19或《设计手册》2-2-9~2-2-14(P59)查表、查图或通过经验公式计算得出
=0.8349
4.1.6天然气的热导率
参阅《输气管道设计与管理》公式2-116和表2-14、2-15等相关公式;
参阅《设计手册》P113页
4.1.7天然气的热值、华白数、燃烧势、爆炸极限
参阅《输气管道设计与管理》第二章第六节,或者参阅《设计手册》P101页相关内容计算。
华白数Ws=Hs△0.5=37916.2020.6350.5=47581.482千焦立方米
此处按照《输气管道设计与管理》54页计算
H的0次方=∑yiHi的0次方
=32829*89.6%+69759*5%+99264*3.5%+128269*1.2%+0*0.5%+0*0.2%
=37916.202(大热值)
=35807*89.6%+63727*5%+91223*3.5%+118577*1.2%+0*0.5%+0*0.2%
=39885.151(小热值)
H=H的0次方Z
=37916.2020.837=45300
=39885.1510.837=47652.51
式中Hi的0次方-----i组分的理想状态下的热值,千焦立方米;
H的0次方-----理想状态下混合气体的热值。
千焦立方米;
4.2管径的确定
GB9711.3-2005,可参考《输油管道设计与管理》附录1,可选取两种尺寸相近的管道,并选取相应壁厚。
经济流速:
长输管道经济流速是3~7ms;
场站内的架空管道流速范围为定》。
站内管道小于2公斤压力的10~15m,大于的,可以做到15~30m,但在设计过程中,一般天然气站场流速按8~12ms控制。
直径d=(4Qπv)0.5=(4*16.643.14*30)0.5=0.9058
4.3水力计算
1)根据4.2选取的管径分别计算混合气体雷诺数,可由《输气》公式4-17、《手册》公式(2-4-6)求得。
2)计算出雷诺数后,判断流体流动状态,然后再由水力摩阻系数相关公式(2-4-9)~(2-4-11)确定摩阻系数。
3)部分有关公式如下
1、雷诺数可按下式计算:
又有
所以
(此处改为1.536)
=1.534*19.326*0.6350.9364*1.02859*10-5=1.9545*106
其中——雷诺数;
——工程标况下的体积流量,;
——空气的密度,取;
——工程标况下的密度,;
——天然气对空气的相对密度;
——输气管的内径,
——天然气的粘度,
根据雷诺数可判断天然气的流态
(1)Re<
2000层流;
(2)Re〉3000紊流;
工作区可按以下两个临界雷诺数公式来判断:
其中——馆内壁的当量粗糙度,mm
当Re<
为水力光滑区;
当<
Re<
为混合摩擦区;
当Re>
为阻力平方区;
2、水力摩阻系数
(1)层流区摩阻系数按下式计算
λ=0.3164Re0.25=0.3164(1.9545*106)0.25
=8.46*10-3
(2)临界过渡区的摩阻系数按下式计算
(3)紊流区摩阻系数按下式计算
或其他经验公式
4.4布站计算
4.4.1站间管道特性公式
由《输气》公式6-9改写为:
式中PQ——最高操作压力,pa;
Pz——进口压力,pa;
L——管线长度