Т. 328, № 6

Моделирование тепловых и гидравлических процессов в магистральном газопроводе

Актуальность работы обусловлена необходимостью совершенствования методик расчета термогидравлических режимов газопровода для задач снижения энергозатрат на транспортировку газа и увеличение пропускной способности магистральной трубопроводной системы. Цель работы: анализ существующих методик расчета тепловых и гидравлических процессов и разработка усовершенствованных экономичных вариантов. Рассмотрен комплекс вопросов по моделированию гидродинамических и тепловых процессов в системе «газовый поток - труба - окружающая среда». Процессы перекачивания газа сопровождаются его нагревом при компримировании, что отражается на росте давления в газопроводе и снижении пропускной способности. Для снижения энергозатрат на транспортировку газа рассмотрен комплекс задач моделирования. Методы исследования. Расчеты тепловых и гидравлических процессов в грунте и газопроводе выполнены с помощью метода конечных элементов, реализованного в программном пакете Comsol. Проведен анализ влияния сезонных изменений температуры воздуха на тепловые потоки между газопроводом и грунтом. С учетом большой инерционности процессов теплообмена в грунте предложен последовательный алгоритм решения задач моделирования процессов теплопередачи в грунте и процессов термо- и гидродинамики в трубе с движущимся газом. Результаты. Разработаны численные модели процессов распространения тепла в грунте, определены параметры моделей для стационарных режимов. На базе связанной термогидравлической модели газового потока в трубе с учетом теплообмена с окружающей средой определен профиль скоростей и толщина пристенного слоя, что позволило перейти к тепловой задаче с движущейся двухслойной средой, эквивалентной по распределению температуры в трубопроводе и величине теплового потока в окружающую среду. На основе расчетов тепловых процессов в грунте определены параметры упрощенной термогидравлической модели для газопровода, что позволяет получить решения для большого диапазона температур среды.

Ключевые слова:

тепловые процессы, нелинейные задачи, гидравлика, связанные модели, турбулентный режим, аппроксимация внешнего теплообмена, магистральные газопроводы, гидравлические процессы, энергозатраты, газ, транспортировка, термогидравлические модели, электронный ресурс,

Авторы:

Базаров Александр Александрович

Данилушкин Александр Иванович

Скачать PDF