Семинар №1, 2 по курсу «энергосберегающие технологии транспорта газа»

Задача № 2
Газоперекачивающий агрегат ГТН-25, оснащенный нагнетателем
650-22-2, перекачивает = 45 млн. м³ /сут. природного газа. Давление и температура природного газа на входе в нагнетатель составляют соответственно: . Давление природного газа на выходе из нагнетателя равно .
Определить действительную частоту вращения рабочего колеса нагнетателя , политропный КПД процесса сжатия , температуру природного газа на выходе из нагнетателя , эффективный КПД ГТУ и часовой расход топливного газа. Молярная концентрация метана в природном газе составляет , а молярная масса природного газа – .
Газотурбинная установка находится в номинальном техническом состоянии, коэффициент технического состояния ЦБК равен . Низшая теплота сгорания топливного газа равна .


Решение
1.1. Объемный расход природного газа на входе в нагнетатель составит
,
где – плотность природного газа при стандартных условиях транспорта,
,
плотность природного газа на входе КС определяется по эмпирической зависимости (Программа в «Microsoft Excel»),
.
Степень повышения давления природного газа в нагнетателе


.
1.3. Зная степень повышения давления природного газа в нагнетателе и объемный расход, определим рабочую точку 1 на газодинамической характеристике компрессора 650-22-2 (Рисунок 2).

Расчетные величины: .

Рис. 2. Газодинамические характеристики компрессора 650-22-2

Определение рабочей точки 1 дает возможность найти по приведенной характеристике относительную частоту оборотов рабочего колеса .

1.4. Действительная относительная частота оборотов рабочего колеса ЦБК с учетом технического состояния


.

1.5. Действительная частота вращения рабочего колеса нагнетателя

.
2. Действительный политропный КПД


,

где (рисунок 2).

3.1. Относительная внутренняя мощность сжатия с учетом технического состояния (Рисунок 2)
.
3.2. Действительная внутренняя мощность, затрачиваемая в процессе сжатия
или .

3.3. Эффективная мощность

или .

4. 
   Действительный эффективный КПД ГТУ
   

,
где – номинальный (паспортный) КПД; – коэффициент технического состояния ГТУ по топливному газу (Приложение);
– относительный КПД ГТУ


;

 – приведенная относительная мощность ГТУ при стандартных станционных условиях

.

3. 
   Часовой расход топливного газа
   

.

3. 
   Температура природного газа на выходе из системы компримирования методом итераций (с точностью 0,5 К),
   

.
Итерацию следует считать завершенной, когда последующий шаг не вызывает изменения значения температуры на выходе ЦБК.
Результаты проведенных итераций представлены в таблице 2.
Таблица 2
Результаты проведенных итераций

Номер итерации
1	0,974	312
2	0,895	339
3	0,931	326
4	0,914	332
5	0,922	329
6	0,918	330
7	0,920	330

Следовательно, или .
Ответ:
1. Действительная частота вращения рабочего колеса ЦБК .
2. Действительный политропный КПД процесса сжатия .
3. Действительный эффективный КПД ГТУ .
4. Часовой расход топливного газа .
5. Температура природного газа на выходе из нагнетателя .