Bilans mocy w systemie przesy³owym a opis termodynamiczny przep³ywu gazu



Podobne dokumenty
Skraplanie gazów metodą Joule-Thomsona. Wyznaczenie podstawowych parametrów procesu. Podstawy Kriotechniki. Laboratorium

Termodynamika poziom podstawowy

POMIAR STRUMIENIA PRZEP YWU METOD ZWÊ KOW - KRYZA.

Badania właściwości dynamicznych sieci gazowej z wykorzystaniem pakietu SimNet TSGas 3

Ć W I C Z E N I E N R C-6

Spis treœci WSTÊP...9

Nieizotermiczny przep³yw gazu w stanie ustalonym

STANDARDOWE REGULATORY CIŒNIENIA I TEMPERATURY HA4

Symulator polskiego odcinka gazoci¹gu tranzytowego Jama³ - Europa Zachodnia

gdy wielomian p(x) jest podzielny bez reszty przez trójmian kwadratowy x rx q. W takim przypadku (5.10)

Seria 240 i 250 Zawory regulacyjne z si³ownikami pneumatycznymi z zespo³em gniazdo/grzyb AC-1 lub AC-2

CHARAKTERYSTYKA ENERGETYCZNA BUDYNKU

Temperatura i ciepło E=E K +E P +U. Q=c m T=c m(t K -T P ) Q=c przem m. Fizyka 1 Wróbel Wojciech

3. BADA IE WYDAJ OŚCI SPRĘŻARKI TŁOKOWEJ

Rys Mo liwe postacie funkcji w metodzie regula falsi

Stany materii. Masa i rozmiary cząstek. Masa i rozmiary cząstek. m n mol. n = Gaz doskonały. N A = 6.022x10 23

13) Na wykresie pokazano zależność temperatury od objętości gazu A) Przemianę izotermiczną opisują krzywe: B) Przemianę izobaryczną opisują krzywe:

1. Wstêp Charakterystyka linii napowietrznych... 20

Ćwiczenie: "Ruch harmoniczny i fale"

Wersje zarówno przelotowe jak i k¹towe. Zabezpiecza przed przep³ywem czynnika do miejsc o najni szej temperaturze.

PAŃSTWOWA WYŻSZA SZKOŁA ZAWODOWA W PILE INSTYTUT POLITECHNICZNY. Zakład Budowy i Eksploatacji Maszyn PRACOWNIA TERMODYNAMIKI TECHNICZNEJ INSTRUKCJA

VRRK. Regulatory przep³ywu CAV

CHARAKTERYSTYKA ENERGETYCZNA BUDYNKU

DWP. NOWOή: Dysza wentylacji po arowej

10. FALE, ELEMENTY TERMODYNAMIKI I HYDRODY- NAMIKI.

termodynamika fenomenologiczna

CHARAKTERYSTYKA ENERGETYCZNA BUDYNKU

Podstawy Procesów i Konstrukcji Inżynierskich. Teoria kinetyczna INZYNIERIAMATERIALOWAPL. Kierunek Wyróżniony przez PKA

Regulator wydajnoœci (upustowy) typu KVC

Gruntowy wymiennik ciepła PROVENT- GEO

Model analityczny układu pneumatycznego hamulca pojazdu szynowego

Termodynamika 2. Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Efektywność energetyczna systemu ciepłowniczego z perspektywy optymalizacji procesu pompowania

Wykład 2. Przemiany termodynamiczne

Ćwiczenie nr 3. Wyznaczanie współczynnika Joule a-thomsona wybranych gazów rzeczywistych.

III. INTERPOLACJA Ogólne zadanie interpolacji. Niech oznacza funkcjê zmiennej x zale n¹ od n + 1 parametrów tj.

Zawór skoœny Typ 3353

Szybkoschładzarki SZYBKOSCHŁADZARKI. Szybkoschładzarki z funkcją 50 szybkozamrażania

[ ] 1. Zabezpieczenia instalacji ogrzewań wodnych systemu zamkniętego Przeponowe naczynie wzbiorcze. ν dm [1.4] Zawory bezpieczeństwa

REPREZENTACJA HIERARCHICZNEGO GRAFU ZNAKOWAŃ Z WYKORZYSTANIEM FUNKCJI MONOTONICZNYCH

(wymiar macierzy trójk¹tnej jest równy liczbie elementów na g³ównej przek¹tnej). Z twierdzen 1 > 0. Zatem dla zale noœci

Projekt MES. Wykonali: Lidia Orkowska Mateusz Wróbel Adam Wysocki WBMIZ, MIBM, IMe

Temat: Funkcje. Własności ogólne. A n n a R a j f u r a, M a t e m a t y k a s e m e s t r 1, W S Z i M w S o c h a c z e w i e 1

2.Prawo zachowania masy

PREFABRYKOWANE STUDNIE OPUSZCZANE Z ŻELBETU ŚREDNICACH NOMINALNYCH DN1500, DN2000, DN2500, DN3200 wg EN 1917 i DIN V

8. Zginanie ukośne. 8.1 Podstawowe wiadomości

NTDZ. Nawiewniki wirowe. z si³ownikiem termostatycznym

3.2 Warunki meteorologiczne

METODY ZAMRAŻANIA CZ.2

Koszty jakości. Definiowanie kosztów jakości oraz ich modele strukturalne

Ćwiczenia do wykładu Fizyka Statystyczna i Termodynamika

Egzamin dyplomowy pytania

Wyznaczanie współczynnika sprężystości sprężyn i ich układów

Zwê ka pomiarowa ko³nierzowa ZPK

Gazowa pompa ciepła firmy Panasonic

Termodynamika 1. Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Przedmowa Czêœæ pierwsza. Podstawy frontalnych automatów komórkowych... 11

KD-CO 2 -HD, KD-CO 2 -ND Sta e Urzàdzenia GaÊnicze na dwutlenek w gla

Rekompensowanie pracy w godzinach nadliczbowych

Jest to zasada zachowania energii w termodynamice - równoważność pracy i ciepła. Rozważmy proces adiabatyczny sprężania gazu od V 1 do V 2 :

Innym wnioskiem z twierdzenia 3.10 jest

Zwê ka pomiarowa ko³nierzowa ZPK

Regulatory ciœnienia bezpoœredniego dzia³ania serii 44

Zawory elektromagnetyczne typu PKVD 12 20

NSDZ. Nawiewniki wirowe. ze zmienn¹ geometri¹ nawiewu

Nasady kominowe. Nasady kominowe. Łukasz Darłak

Dr inż. Andrzej Tatarek. Siłownie cieplne

Sterowanie maszyn i urządzeń

16 GAZY CZ. I PRZEMIANY.RÓWNANIE CLAPEYRONA

Statystyczna analiza danych w programie STATISTICA. Dariusz Gozdowski. Katedra Doświadczalnictwa i Bioinformatyki Wydział Rolnictwa i Biologii SGGW

MATEMATYKA 4 INSTYTUT MEDICUS FUNKCJA KWADRATOWA. Kurs przygotowawczy na studia medyczne. Rok szkolny 2010/2011. tel

SILNIKI ASYNCHRONICZNE INDUKCYJNE

Od redakcji. Symbolem oznaczono zadania wykraczające poza zakres materiału omówionego w podręczniku Fizyka z plusem cz. 2.

Zawory specjalne Seria 900

= T. = dt. Q = T (d - to nie jest różniczka, tylko wyrażenie różniczkowe); z I zasady termodynamiki: przy stałej objętości. = dt.

ze stabilizatorem liniowym, powoduje e straty cieplne s¹ ma³e i dlatego nie jest wymagany aden radiator. DC1C

Seria 240 Zawór regulacyjny z si³ownikiem pneumatycznym, typ i typ Zawór trójdrogowy typu 3244

Seria 240 Zawór regulacyjny z si³ownikiem pneumatycznym, typ i typ Zawór trójdrogowy typu 3244

PRAWA ZACHOWANIA. Podstawowe terminy. Cia a tworz ce uk ad mechaniczny oddzia ywuj mi dzy sob i z cia ami nie nale cymi do uk adu za pomoc

UKŁAD ROZRUCHU SILNIKÓW SPALINOWYCH

TERMODYNAMIKA. Termodynamika jest to dział nauk przyrodniczych zajmujący się własnościami

INSTRUKCJA SERWISOWA. Wprowadzenie nowego filtra paliwa PN w silnikach ROTAX typ 912 is oraz 912 is Sport OPCJONALNY

Jerzy Stopa*, Stanis³aw Rychlicki*, Piotr Kosowski* PROGNOZA EKONOMIKI PODZIEMNEGO MAGAZYNOWANIA GAZU W POLSCE

Regulator ciœnienia ssania typu KVL

Wyznaczenie sprawności grzejnika elektrycznego i ciepła właściwego cieczy za pomocą kalorymetru z grzejnikiem elektrycznym

Obróbka cieplna stali

Seria 240 Zawór z si³ownikiem elektrycznym z funkcj¹ awaryjnego zamykania, z atestem typu Typ typ 3241/3374

INSTRUKCJA OBS UGI KARI WY CZNIK P YWAKOWY

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY Z MATEMATYKI

Dariusz Knez* DOBÓR DYSZ DO ZABIEGÓW INIEKCJI STRUMIENIOWEJ**

Korzyści energetyczne, ekonomiczne i środowiskowe stosowania technologii kogeneracji i trigeneracji w rozproszonych źródłach energii

Badanie bezszczotkowego silnika prądu stałego z magnesami trwałymi (BLDCM)

Stosowane metody wykrywania nieszczelności w sieciach gazowych

Klapa odcinaj¹ca z si³ownikiem pneumatycznym Typ 3335 / BR 31a Typ SRP/DAP

Projekty uchwał dla Zwyczajnego Walnego Zgromadzenia

Akcesoria M5 G 1" Seria 600

Nawiewnik NSL 2-szczelinowy.

IV. UK ADY RÓWNAÑ LINIOWYCH

18 TERMODYNAMIKA. PODSUMOWANIE

Przykłady oszczędności energii w aplikacjach napędowych

Transkrypt:

31 31 owoczesne Gazownictwo 1 (VI) 1 Bilans mocy w systemie rzesy³owym a ois termodynamiczny rze³ywu gazu Andrzej J. Osiadacz, Maciej Chaczykowski * Forma modelu matematycznego oisuj¹cego rze³yw gazu w rzewodach od ciœnieniem ró ni siê w raktyce, w zale noœci od za³o eñ dotycz¹cych warunków racy sieci. W rzyadku ogólnym termodynamika jednowymiarowego rze³ywu gazu w rzewodach oisana jest równaniem zachowania energii. W wiêkszoœci ozycji literaturowych stosowane jest za³o enie, e ois termodynamiczny rze³ywu gazu stanowi równanie rzemiany izotermicznej lub równanie rzemiany adiabatycznej. Ois równaniem rzemiany izotermicznej ma miejsce w rzyadkach, gdy zmiany oboru gazu s¹ owolne i w krótkim okresie czasu osi¹gany jest stan równowagi termicznej omiêdzy gazem rze³ywaj¹cym w ruroci¹gu a jego otoczeniem o sta³ej temeraturze. Z kolei, w rzyadku gwa³townych zmian rze³ywu gazu, zmiany ciœnienia w ruroci¹gu mog¹ byæ na tyle szybkie, e efekty zwi¹zane z wymian¹ cie³a omiêdzy gazem a otoczeniem ruroci¹gu s¹ zaniedbywalne. W takich rzyadkach do oisu termodynamiki rze³ywu gazu stosuje siê równanie rzemiany adiabatycznej. W wielu rzyadkach za³o enie e rze³yw ma charakter izotermiczny lub adiabatyczny jest zbyt du ym uroszczeniem. W takich rzyadkach temeratura gazu jest funkcj¹ odleg³oœci wzd³u gazoci¹gu i jest obliczana rzy zastosowaniu modelu matematycznego zawieraj¹cego równanie energii. W artykule rzedstawiono bilanse mocy w systemie rzesy³owym uzyskane rzy za³o eniu, e rze³yw gazu oisany jest modelem izotermicznym oraz nieizotermicznym. Przedstawiony zosta³ raktyczny rzyk³ad obliczeniowy maj¹cy na celu okazanie ró nic omiêdzy modelami w zakresie wartoœci mocy. Ois matematyczny rze³ywu gazu Prze³yw gazu w ruroci¹gach mo e byæ z doskona³ym rzybli- eniem oisany jednowymiarowym ruchem gazu. Podstawowe równania oisuj¹ce jednowymiarowy rze³yw gazu w rzewodach od ciœnieniem wyrowadzone zosta³y z równania zachowania masy (równanie ci¹g³oœci), równania zachowania êdu (równanie ruchu), równania energii oraz równania stanu [3]. * Prof. dr hab. in. Andrzej J. Osiadacz, mgr in. Maciej Chaczykowski, Politechnika Warszawska, Instytut Ogrzewnictwa i Wentylacji, ul. owowiejska, -653 Warszawa. e-mail: andrzej.osiadacz@is.w.edu.l, maciej.chaczykowski@is.w.edu.l Oznaczenia A ole rzekroju orzecznego gazoci¹gu, m, c cie³o w³aœciwe rzy sta³ym ciœnieniu, J/(kgK), c v cie³o w³aœciwe rzy sta³ej objêtoœci, J/(kgK), D œrednica ruroci¹gu, m, f wsó³czynnik oorów hydraulicznych Fanninga,, g rzysieszenie ziemskie m/s, H s cie³o salania gazu, MJ/m 3, j liczba rzedzia³ów dyskretyzacji gazoci¹gu, k chroowatoœæ wewnêtrznej œcianki gazoci¹gu, mm, k L liniowy wsó³czynnik rzenikania cie³a, W/(mK), L d³ugoœæ ruroci¹gu, m, M strumieñ masy gazu, kg/s, moc strumienia gazu, W, s moc srê arki, W, ciœnienie gazu, Pa, q rzyrost cie³a w jednostce czasu na jednostkê masy gazu, W/kg, Q strumieñ objêtoœci gazu, m 3 /h, R indywidualna sta³a gazowa, J/(kgK), t czas, s, T temeratura gazu, K, T g temeratura gruntu, K, w rêdkoœæ rze³ywu, m/s zmienna rzestrzenna, m, CO zawartoœæ CO w gazie, % mol., H zawartoœæ H w gazie, % mol., Z wsó³czynnik œciœliwoœci,. Symbole greckie α k¹t omiêdzy kierunkiem oziomym a kierunkiem, χ wyk³adnik izentroy,, ε stoieñ srê ania,, η M srawnoœæ mechaniczna srê arki,, κ wyk³adnik olitroy srê ania,, λ wsó³czynnik rzewodnoœci cielnej gazu, W/(mK), ρ gêstoœæ gazu, kg/m 3. i Indeksy o zmiennej rzestrzennej gazoci¹gu, warunki normalne. 31

3 3 owoczesne Gazownictwo 1 (VI) 1 Prawo zachowania masy równanie ci¹g³oœci Ogólnie, równanie ci¹g³oœci mo emy wyraziæ w formie 1 M = ρ A t A ole rzekroju orzecznego rzewodu, M strumieñ masy gazu, ρ gêstoœæ gazu, zmienna rzestrzenna, t czas. Drugie rawo dynamiki ewtona równanie zachowania êdu Zgodnie z [] równanie ruchu w formie ogólnej ma ostaæ fρw = ( ρw ) ρw gρ sinα D t ciœnienie gazu, f wsó³czynnik oorów hydraulicznych Fanninga, w rêdkoœæ rze³ywu, g rzysieszenie grawitacyjne, D œrednica gazoci¹gu, α k¹t omiêdzy kierunkiem oziomym a kierunkiem. Równanie stanu Równanie stanu okreœla zale noœæ omiêdzy trzema arametrami termodynamicznymi, n., ρ i T. Równaniem owszechnie stosowanym w rzemyœle gazowniczym jest równanie ostaci [5, 1] ρ = ZRT R indywidualna sta³a gazowa, Z wsó³czynnik œciœliwoœci, T temeratura gazu. + Równanie zachowania energii Ogólna forma równania energii w jednowymiarowym ruchu gazu, zgodnie z [9] jest nastêuj¹ca (1) () (3) Równania oisuj¹ce rze³yw gazu w stanie ustalonym Przy nieizotermicznym rze³ywie gazu w stanie ustalonym ciœnienie w ruroci¹gu w unkcie mo e byæ okreœlone w sosób nastêuj¹cy [1] = ( () ) KM () ciœnienie =, Pa, M strumieñ masy gazu, kg/s, K wsó³czynnik okreœlony równaniem K ZR 4f A D T T () T T () T = g + e β β ( T () T ) Z wsó³czynnik œciœliwoœci,, R indywidualna sta³a gazowa, J/(kgK), A ole rzekroju orzecznego rury, m, f wsó³czynnik oorów hydraulicznych Fanninga,, D œrednica ruroci¹gu, m, T g temeratura gruntu, K, zmienna rzestrzenna, m, T() temeratura w =, K, β = k L / (c M), k L liniowy wsó³czynnik rzenikania cie³a od gazu do gruntu otaczaj¹cego gazoci¹g, W/(mK), c cie³o w³aœciwe rzy sta³ym ciœnieniu, J/(kgK), M strumieñ masy gazu, kg/s. Rozk³ad temeratury gazu wzd³u gazoci¹gu otrzymujemy z równania energii dt kl = d ( T T ) c M g g g β Ca³kuj¹c w rzedziale T = = T() i T(), gdzie (, L], otrzymujemy ostatecznie (5) (6) q c v w qρ= ρ cvt+ + gz t w + ρw cvt+ + + gz ρ iloœæ cie³a wyzwalaj¹ca siê w jednostce czasu na jednostkê masy ³ynu, cie³o w³aœciwe rzy sta³ej objêtoœci. (4) T = T+ T T e g ( g) β Przy za³o eniu, e T() = T g = const., równanie oisuj¹ce izotermiczny rze³yw gazu w stanie ustalonym jest ostaci 4fZRTM = ( () ) DA (7) () 3

33 33 owoczesne Gazownictwo 1 (VI) 1 Równania oisuj¹ce rze³yw gazu w stanie nieustalonym ieustalony, nieizotermiczny rze³yw gazu w gazoci¹gu oziomym mo e byæ oisany uk³adem równañ ostaci [7] ρ = ρ t = + fρw ρw ( ρw ) D t k ( )= L ρ A T T w w g cvt+ w cvt t + ρ + + ρ = ZRT ρ ( w ) W modelu 9 1 zmiennymi niezale nymi s¹ i t, a zmiennymi zale nymi odowiednio, ρ, T oraz w. Jest to model nieizotermiczny tyu hierbolicznego, uwzglêdniaj¹cy zmiany temeratury gazu na d³ugoœci gazoci¹gu w czasie. Zawiera on cz³on inercyjny w równaniu zachowania êdu, tym samym mo e byæ stosowany rzy symulacji rzebiegów szybkozmiennych. Przy za³o eniu, e T = const., uk³ad równañ 9 1 mo emy zaisaæ w ostaci [6] ρ = ρ t fρw = ( ρw ) ρw D t = ZRT ρ ( w ) Model 13 15 oisuje izotermiczny rze³yw gazu w stanie nieustalonym. Obliczanie mocy strumienia gazu Z rze³ywem gazu w ruroci¹gu wi¹ ¹ siê straty ciœnienia wywo³ane oorami ruchu gazu. W stanie ustalonym, moc tracona rzy rze³ywie gazu ruroci¹giem od wêz³a ocz¹tkowego i = do wêz³a koñcowego i = j jest równa = Q j + (13) (14) (15) (16) moc strumienia gazu rzet³aczanego rzez gazoci¹g, W, Q strumieñ objêtoœci gazu, m 3 /s, ciœnienie w wêÿle i =, Pa, j ciœnienie w wêÿle i = j, Pa. W stanie nieustalonym Q = Q(, t), st¹d energia tracona rzy rze³ywie gazu w gazoci¹gu w danym rzedziale czasu (, t) jest równa (9) (1) (11) (1) E energia tracona rzy rze³ywie gazu, J, j liczba rzedzia³ów dyskretyzacji gazoci¹gu o zmiennej rzestrzennej,, Q i strumieñ objêtoœci gazu na odcinku omiêdzy i a i 1 unktem dyskretyzacji (Q i = Q i (t)), m 3 /s, i ciœnienie w unkcie dyskretyzacji gazoci¹gu i ( i = i (t)), Pa, i 1 ciœnienie w unkcie dyskretyzacji gazoci¹gu i 1 ( i 1 = i 1 (t)), Pa. Obliczanie mocy dostarczanej rzez t³oczniê zainstalowan¹ na gazoci¹gu Proces srê ania gazu oisany jest rzemian¹ olitroow¹. Moc srê arki obliczana jest z zale noœci S 1 κ Q = η ( κ 1) T M s moc srê arki, W, η M srawnoœæ mechaniczna uk³adu,, κ wyk³adnik olitroy srê ania,, = 1135 Pa (ciœnienie w warunkach normalnych) Q strumieñ objêtoœci gazu rzez t³oczniê odniesiony do warunków normalnych, m 3 /h, T = 73,15 K (temeratura w warunkach normalnych) Z wsó³czynnik œciœliwoœci gazu rzy ciœnieniu i temeraturze t³oczenia,, ε stoieñ srê ania, ε = / 1,, ciœnienie t³oczenia, Pa, 1 ciœnienie ssania, Pa. (1) W stanie nieustalonym energia dostarczana do srê arki w danym rzedziale czasu (, t) wynosi E s energia do naêdu srê arki, J, si chwilowa moc srê arki, W. E S t = dτ Symulacja uk³adu rzesy³owego t³ocznia 1 D = (1419.) mm L = 363. km Si ( 1 Z T( ε κ ) / κ 1) (19) obór gazu rzez t³oczniê Q ( L, t) t 1 j E= Qi i i i= 1 dτ (17) Rys. 1 Struktura badanego systemu rzesy³owego gazu. 33

34 34 owoczesne Gazownictwo 1 (VI) 1 Badaniami symulacyjnymi objêto fragment gazoci¹gu rzesy³owego gazu ziemnego Jama³ Euroa Zachodnia (rys. 1) dla nastêuj¹cych danych: œrednica rury D = 14 mm, gruboœæ œcianki rury 19. mm, d³ugoœæ ruroci¹gu L = 363 km, cie³o salania gazu, H s = 39.4745 MJ/m 3, gêstoœæ (w warunkach normalnych) ρ =.65 kg/m 3, zawartoœæ CO w gazie, CO = 1.796 % mol., zawartoœæ H w gazie, H =. % mol., indywidualna sta³a gazowa R = 493.1 J/(kgK), wyk³adnik izentroy χ = 1.36, temeratura gruntu T g = 5 C, wsó³czynnik rzenikania cie³a k L = 5 W/(mK), indywidualna sta³a gazowa R = 493.1 J/(kgK). Wsó³czynnik oorów hydraulicznych Fanninga oraz wsó³czynnik œciœliwoœci zosta³y obliczone stosuj¹c odowiednio równania Colebrooke a White a [1] i SGERG [4]. Symulacjê statyczn¹ rowadzono dla nastêuj¹cych danych dotycz¹cych racy t³oczni: ciœnienie w = (ciœnienie t³oczenia) =.4 MPa, temeratura w = (temeratura gazu na wyjœciu t³oczni 1) T = 4 C, rze³yw (w warunkach normalnych) Q =1 m 3 /h, wyk³adnik olitroy srê ania κ = 1.3, srawnoœæ mechaniczna uk³adu srê ania, η M =.9. W rzyadku symulacji dynamicznej warunkiem ocz¹tkowym by³y rezultaty symulacji stanu ustalonego. W obliczeniach rzyjêto nastêuj¹ce warunki brzegowe (MPa).6.4. 7. 7.6 7.4 7. (, t) = const =.4 MPa T (, t) = const = 4 o C Q ( L, t) = f ( t) 363 76 19 145 115 17 541 94 367 363 model izotermiczny (m) model nieizotermiczny Rys. 3 Zmiana ciœnienia wzd³u gazoci¹gu. 3 Q (m /h) 1 16 14 1 T (K) 3 31 3 9 1 7 6 6 3 6 9 1 15 1 1 4 7 3 33 36 39 4 45 4 51 54 57 6 63 66 69 7 Rys. Zmiana rze³ywu w czasie w unkcie = L warunek brzegowy. 5 363 76 19 145 115 17 541 94 367 363 (m) model izotermiczny model nieizotermiczny Rys. 4 Zmiana temeratury wzd³u gazoci¹gu. Tablica 1 Wyniki symulacji stanu ustalonego. j T j s MPa o C MW MW model nieizotermiczny 7.6 5..5 3.354 model izotermiczny 7.677 5..3 3.1 ró nice wzglêdne omiêdzy modelami*, % 13.5 1. *odniesione do wyników modelu nieizotermicznego 34

35 35 owoczesne Gazownictwo 1 (VI) 1 tzn. za³o ono, e na jednym koñcu gazoci¹gu ( = ) znajduje siê Ÿród³o ciœnieniowe (t³ocznia 1) takie, e wy³ywaj¹cy z niego gaz ma sta³¹ temeraturê i ciœnienie, natomiast na drugim koñcu gazoci¹gu ( = L) znajduje siê unktowy odbiór gazu o znanej charakterystyce dobowej (t³ocznia ). Funkcjê okazano na rys.. Przyjêto równie za³o enie, e t³ocznia racuje w trybie zadanego, sta³ego ciœnienia t³oczenia, równego ciœnieniu t³oczenia w t³oczni 1. Wyniki symulacji stanu ustalonego Wyniki obliczeñ rzedstawiono w tablicy 1 oraz na rys. 3, 4. Porównanie mocy strumienia uzyskanych dla modelu nieizotermicznego oraz izotermicznego okazuje b³¹d jakimi obarczone s¹ wyniki symulacji modelem izotermicznym. Wynika on z rzyjêcia do obliczeñ uroszczonego modelu rze³ywu gazu. Ró nica mocy srê arek s okazuje zasadnoœæ ch³odzenia gazu na wyjœciu z t³oczni w celu obni enia kosztów transortu gazu. W rzyadku, gdy system dysozytorski uk³adu rzesy³owego do kalkulacji kosztów rzesy³u gazu korzysta z symulatora rozwi¹zuj¹cego model izotermiczny, ró nica mocy s dla rzyadku nieizotermicznego i izotermicznego jest wielkoœci¹ b³êdu, którym obarczone s¹ te kalkulacje. Koszt rzesy³u gazu jest bowiem funkcj¹ kosztów zakuu aliwa do naêdu srê arek. Wyniki symulacji stanu nieustalonego Uk³ady równañ 9 1 oraz 13 15 rozwi¹zano metod¹ rostych []. Gazoci¹g odzielono na 1 rzedzia³ów dyskretyzacji. Czas symulacji wynosi³ 7 godziny. Wyniki obliczeñ rzedstawiono w tablicy oraz na rys. 5, 6, 7,. Wyniki zgromadzone w tablicy okazuj¹, e dla symulowanego uk³adu rzesy³owego (rys. 1) w³yw warunku ocz¹tkowego na rezultaty symulacji dynamicznej zanika o 6 godzinach. Jest on sowodowany niedok³adnoœci¹ wyznaczenia ruchu i stanu gazu w chwili ocz¹tkowej za omoc¹ równania (5). Rysunek 5 okazuje znacz¹ce ró nice zmian wartoœci ciœnienia w czasie omiêdzy wynikami uzyskanymi obydwoma modelami. W rzyadku gdy masa gazu rzesy³anego ruroci¹giem roœnie, ró nice te ulegaj¹ zwiêkszeniu. Zale noœæ ta dotyczy tak e energii strumienia (rys. 7) oraz energii otrzebnej do naêdu srê- arek w t³oczni (rys. ). Oznacza to, e w rzyadku gdy temeratura gazu w gazoci¹gu nie stabilizuje siê na oziomie temeratu- 7. 7.6 7.4 7. 1 1 j (MPa) 7. 6. 6.6 6.4 6. (MW) 6 4 6. 5. 3 6 9 1 15 1 1 4 7 3 33 36 39 4 45 4 51 54 57 6 63 66 69 7 model izotermiczny model nieizotermiczny Rys. 5 Zmiany ciœnienia na koñcu gazoci¹gu w funkcji czasu. 3 6 9 1 15 1 1 4 7 3 33 36 39 4 45 4 51 54 57 6 63 66 69 7 model izotermiczny model nieizotermiczny Rys. 7 Straty energii rzy rze³ywie gazu w gazoci¹gu w funkcji czasu (wyznaczone z równania (17)). 1 14 T ( o C) 1 6 4 3 6 9 1 15 1 1 4 7 3 33 36 39 4 45 4 51 54 57 6 63 66 69 7 Rys. 6 Zmiany temeratury na koñcu gazoci¹gu w funkcji czasu dla modelu nieizotermicznego. S (MW) 1 1 6 4 3 6 9 1 15 1 1 4 7 3 33 36 39 4 45 4 51 54 57 6 63 66 69 7 model izotermiczny model nieizotermiczny Rys. Zmiany energii otrzebnej do naêdu srê arek w t³oczni w funkcji czasu (wyznaczone z równania (1)). 35

36 36 owoczesne Gazownictwo 1 (VI) 1 Tablica Wyniki symulacji stanu nieustalonego. model nieizotermiczny model izotermiczny ró nice wzglêdne* Czas j T j s j T j s e e s h MPa o C MW MW MPa o C MW MW % % 7.6 5..59 3.35 7.677 5.4 3.1 13.5 1. 7.69 5..49 3. 7.677 5.4 3.1 1. 6.6 4 7.633 5.7.47 3.1 7.677 5.4 3.1 9.5 6.1 6 7.635 5.6.47 3. 7.677 5.4 3.1 9. 5. 7.635 5.6.46 3. 7.677 5.4 3.1 9.1 5. 1 7.635 5.6.46 3. 7.677 5.4 3.1 9. 5. 1 7.635 5.6.46 3. 7.677 5.4 3.1 9. 5. 14 7.635 5.6.46 3. 7.677 5.4 3.1 9. 5. 16 7.635 5.6.46 3. 7.677 5.4 3.1 9. 5. 1 7.635 5.6.46 3. 7.677 5.4 3.1 9. 5. 7.635 5.6.46 3. 7.677 5.4 3.1 9. 5. 7.635 5.6.46 3. 7.677 5.4 3.1 9. 5. 4 7.67 5.5.49 4.5 7.669 5.7 4.57 9. 5.7 6 6.66 3.7.47 11.64 6.763 5 7. 11.4 7. 5.1 6.53 5.9 9.31 1.46 6.67 5.39 11.63 9.9 6.6 3 6.543 6.9 9.64 1.7 6.66 5.54 11.7 11.4 7. 3 6.53 7. 9.73 1.7 6.664 5.57 11. 11.9. 34 6.59 7. 9.76 1.9 6.663 5.5 11. 1.1.3 36 6.5 7. 9.77 1.9 6.66 5.5 11.3 1.1.3 3 6.5 7. 9.77 1.9 6.66 5.5 11.3 1..3 4 6.5 7.3 9.77 1.9 6.66 5.5 11.3 1..3 4 6.5 7.3 9.77 1.9 6.66 5.5 11.3 1..3 44 6.5 7.3 9.77 1.9 6.66 5.5 11.3 1..3 46 6.5 7.3 9.77 1.9 6.66 5.5 11.3 1..3 4 6.5 7.3 9.77 1.9 6.66 5.5 11.3 1..3 5 7.43 11.4 3.59 4.11 7.51 5 3.4 3.71 15.4 9. 5 7.59 7..69 3.39 7.655 5.34 3.11 1..3 54 7.6 6.4.53 3.6 7.67 5.6 3.3 1. 6. 56 7.631 5..4 3. 7.675 5.5 3. 9.6 6.1 5 7.634 5.6.47 3. 7.67 5.3 3.1 9.5 6.1 6 7.635 5.6.46 3. 7.67 5.3 3.1 9.3 5.9 6 7.635 5.6.46 3. 7.677 5.4 3.1 9. 5. 64 7.635 5.6.46 3. 7.677 5.4 3.1 9.1 5. 66 7.635 5.6.46 3. 7.677 5.4 3.1 9. 5. 6 7.635 5.6.46 3. 7.677 5.4 3.1 9. 5. 7 7.635 5.6.46 3. 7.677 5.4 3.1 9. 5. 7 7.635 5.6.46 3. 7.677 5.4 3.1 9. 5. *ró nice wzglêdne omiêdzy modelami odniesione do wyników modelu nieizotermicznego ry gruntu otaczaj¹cego gazoci¹g w bliskiej odleg³oœci od t³oczni, stosowanie modelu izotermicznego do symulacji rze³ywu rowadzi do istotnych b³êdów. a rys. 6 rzedstawiono zmiany temeratury w unkcie = L. S¹ one sowodowane zmianami rêdkoœci ruchu gazu, wywo³anymi zmianami obci¹ enia gazoci¹gu w czasie. Ch³odzenie gazu na wyjœciu z t³oczni obni a koszty transortu gazu. Wartoœæ mocy rzeznaczonej na och³odzenie gazu owinna byæ komromisem omiêdzy kosztami ch³odzenia a kosztami transortu gazu. Silne sch³adzenie gazu mo e okazaæ siê dzia³aniem nieuzasadnionym ekonomicznie, oniewa moc tracona na oziêbienie gazu mo e rzewy szyæ dodatkow¹ moc otrzebn¹ na srê enie (i rzes³anie) ogrzanego gazu. Wyniki obliczeñ uzyskane dla stanu nieustalonego okazuj¹, e ominiêcie nieizotermicznoœci rze³ywu gazu rowadzi do b³êdów obliczeñ strat energii rzy rze³ywie rzêdu kilkunastu rocent oraz b³êdów obliczeñ energii otrzebnej do naêdu srê arek rzêdu kilku rocent. Wartoœci te okazuj¹ jak wa ne jest ze wzglêdów technicznych rzyjêcie odowiedniego modelu matematycznego rze³ywu gazu w fazie rojektowej systemu rzesy³owego. Zagadnienie to jest równie wa ne ze wzglêdów ekonomicznych w czasie eksloatacji uk³adu transortu gazu. Literatura [1] The American Gas Association 199. Distribution System Design. A.G.A., Arlington. [] Daneshyar H. 1976. One dimensional Comressible Flow. Pergamon Press, ew York. 36

37 37 owoczesne Gazownictwo 1 (VI) 1 [3] Goldwater M. H., Fincham A. E. 191. Modelling of Dynamical Systems (edytor H. icholson). Peter Peregrinus, Stevenage. [4] ISO 113 3:1997 atural gas Calculation of Comression factor Part 3: Calculation using hysical roerties. [5] Kralik J. et al. 19. Dynamic Modelling of Large Scale etworks With Alication to Gas Distribution. Elsevier, ew York. [6] Osiadacz A. J. 199. Simulation and Analysis of Gas etworks. Gulf Publishing Comany, Huston. [7] Osiadacz A. J., Chaczykowski M. 199. Comarison of isothermal and non isothermal ieline gas flow models. Zaakcetowany do druku w Chemical Engineering Journal. [] Schiesser W. E. 1991. The umerical Methods of Lines. Academic Press, London. [9] Shairo A. H. 1954. The Dynamics and Thermodynamics of Comressible Fluid Flow. The Ronald Press Comany, ew York. [1] Wylie E. B. Streeter V. L. 197. Fluid Transients. McGraw Hill, ew York. 37