Аналітичне дослідження термогазодинамічних процесів у газопроводах і іх взаємодія з довкіллям

Abstract

Робота присвячена визначенню і дослідженню термогазодинамічних процесів у системі двох паралельних газопроводів. Побудовані математичні моделі дають можливість врахувати всі види термогазодинамічних втрат енергії, в тому числі і потік теплообміну між газопроводами і грунтом. Показано, що для короткочасних динамічних процесів у газопроводах температуру точок грунту можна приймати незмінною, оскільки температура грунту під впливом теплової дії газопроводів змінюється відносно повільно. Для динамічних процесів, що протікають протягом більших проміжків часу, необхідно враховувати зміну температурного поля в грунті. Розглянуто температурне поле в грунті навколо двох паралельних газопроводів і запропоновано способи визначення теплового потоку між газопроводом і грунтом. Встановлено, що на температурне поле навколо газопроводу і на тепловий потік від газопроводу суттєво впливає природне температурне поле грунту, яке розглядається як функція глибини його точок і часу. Визначено тиск, температуру і масову швидкість газу під час пуску газопроводу і при його зупинці. Отримані результати, що відповідають зупинці газопроводу, порівнювалися з відомими результатами, які були знайдені при певних спрощеннях математичної моделі. Дана оцінка точності і адекватності моделей.

Работа посвящена определению и исследованию термогазодинамических процессов в системе параллельных газопроводов. Проведенный анализ литературных источников по данной проблеме показал, что использованные ранее математические модели термогазодинамических процесов, протекающих в магистральном газопроводе, во многих случаях упрощены, а это неизбежно ведет к получению результатов исследования, не вполне совпадающих с реальностью. Определены давление, температура и массовая скорость газа в периоды пуска газопровода и его остановки при использовании построенных математических моделей, в которых газодинамические уравнения приведены к характеристическому виду, допускающему эффективный числовой метод их решения. Установлены закономерности изменения давления, температуры и массовой скорости газа во время пуска и остановки газопровода. Результаты исследования, полученные для остановки газопровода, сравнивались с известными результатами, найденными при определенных упрощениях математической модели. Получена качественно новая картина стабилизации давления и массовой скорости газа при остановке газопровода, адекватная реальному физическому процессу.

The activity is dedicated to definition and research thermal and gas dynamic of processes in a system of two parallel gas pipelines. The constructed mathematical models enable to take into account all kinds thermal and gas dynamic of energy losses, including a flow of thermoexchange between gas pipelines and soil Is rotined, that for short-lived dynamic processes in gas pipelines it is possible to consider(count) temperature of points of a soil invariable, as temperature of a soil under influencing of thermal effect of gas pipelines changes rather slowly. For dynamic processes which are flowing past during large periods, it is necessary to allow for change of a temperature field in a soil. The temperature field in a soil around of two parallel gas pipelines is reviewed and the methods of definition of a heat flow between the gas pipeline and soil are offered. Is established, that the temperature field around of the gas pipeline and on a heat flow from the gas pipeline essentially is influenced by(with) a natural temperature field of a soil, which one is esteemed as a function of depth of his(its) points and time. Are determined pressure, temperature and mass rate of gas in a starting time of the gas pipeline and at his(its) stop. The obtained outcomes conforming to a stop of the gas pipeline, were compared to known outcomes retrieved at definite simplifications of mathematical mode! Dan an estimation of accuracy and adequacy of models.