Температурный режим газопровода. Эффект Джоуля-Томсона. Уравнение Шухова.

Температура передвигающегося в трубопроводе газа находится в зависимости от физических критерий движения и от термообмена с окружающей средой. Для решения задачки привлечем уравнение первого начала термодинамики:

,(4.1) где – количество подведенной теплоты; – изменение внутренней энергии газа; р – давление; – удельный объем газа; – работа, совершаемая газом.

Количество теплоты складывается из подведенной теплоты снаружи ( ) и Температурный режим газопровода. Эффект Джоуля-Томсона. Уравнение Шухова. выделившейся в итоге трения ( ). Для газа, передвигающегося в трубопроводе, теплота, подведенная снаружи на участке , , (4.2)

где – коэффициент теплопередачи от газа в окружающую среду; – поперечник трубопровода; – температура газа в сечении , – температура среды; – массовый расход.

Представив работу в виде – , где – плотность газа, получим

и дальше, так как – энтальпия,

Заметим тут, что теплота Температурный режим газопровода. Эффект Джоуля-Томсона. Уравнение Шухова. , выделившаяся на участке , равна и что этой же величине равно и (если пренебречь конфигурацией кинетической энергии и воздействием силы тяжести). Как следует, и сократятся. Это формально. Физический смысл в том, что работа, затраченная газом на преодоление трения, тотчас же ворачивается газу в виде теплоты dqтр. Компенсация работы трения выделившейся теплотой – внутренний Температурный режим газопровода. Эффект Джоуля-Томсона. Уравнение Шухова. процесс, а рассматриваемое уравнение выражает собой баланс энергии меж газом и окружающей средой. Потому в нем не должно быть ни работы трения, ни теплоты трения. Итак, получим

.(4.3) Сейчас учтем, что энтальпия – функция температуры и давления и, как следует, .(4.4)

Вспомним, что – теплоемкость при неизменном давлении. Что представляет собой , выясним Температурный режим газопровода. Эффект Джоуля-Томсона. Уравнение Шухова., предположив, что i – неизменная величина. В данном случае . Отсюда получаем, что

Но – коэффициент Джоуля – Томсона. Как следует, и, дальше, . Введем это в уравнение (4.3) и разделим его на : .

Сейчас представим в виде и примем, что градиент падения давления (линейный закон рассредотачивания давления).

Потом, обозначив ради сокращенности – показатель (коэффициент) Шухова, будем иметь

и дальше .(4.5)

После интегрирования Температурный режим газопровода. Эффект Джоуля-Томсона. Уравнение Шухова. получаем последующую формулу, определяющую температуру газа на расстоянии от исходной точки газопровода:

.(4.6) где – температура грунта, К, =2,71 – основание натурального логарифма.

Если тут откинуть последнее слагаемое, то получим известную формулу Шухова В.Г.(1853-1939).

(4.7)

Формула Шухова обрисовывает рассредотачивание температуры по длине трубопровода, обусловленное теплопередачей в окружающую среду. Согласно (4.7) при Температурный режим газопровода. Эффект Джоуля-Томсона. Уравнение Шухова. температура газа в хоть какой точке газопровода больше . Только при .

В формуле (4.6) последнее слагаемое учитывает снижение температуры из-за эффекта Джоуля-Томсона. Этой формулой следует воспользоваться, когда требуется завышенная точность расчета.

На рисунке 4.1 изображен график, показывающий нрав конфигурации температуры по длине газопровода.

Набросок 4.1. Кривые конфигурации температуры газа по длине газопровода: 1 – по Температурный режим газопровода. Эффект Джоуля-Томсона. Уравнение Шухова. Шухову; 2 – с учетом эффекта Джоуля-Томсона.

Средняя температура по длине газопровода:

На основании (4.6) и (4.7) получаются последующие формулы для вычисления средней температуры газа по длине трубопровода: (4.8) и .(4.9)

Температура газа, входящая в формулы для гидравлического расчета газопровода, принимается равной .

Эффект Джоуля-Томсона

В технологических процессах добычи и транспорта газа нередко происходят Температурный режим газопровода. Эффект Джоуля-Томсона. Уравнение Шухова. резкое понижение давления и расширение газового потока – дросселирование (от нем. drosseln – душить). Дросселированием в газопроводе можно считать распределенное по длине падение давления и, как следует, расширение передвигающегося газа. При обыденных для газопроводов давлении и температуре дросселирование сопровождается остыванием газа.

Изменение температуры газа при дросселировании получило заглавие эффекта Джоуля-Томсона Температурный режим газопровода. Эффект Джоуля-Томсона. Уравнение Шухова. (дроссель-эффект). Эффект Джоуля-Томсона был найден и изучен в 1852-1862 гг.

Понижение температуры газа при движении его по трубопроводу из-за эффекта Джоуля-Томсона можно разъяснить так. Считается, что дроссельный процесс энергетически изолирован. В данном случае внутренняя энергия остается постоянной. Постоянной остается и энтальпия. Внутренняя энергия содержит в себе Температурный режим газопровода. Эффект Джоуля-Томсона. Уравнение Шухова. кинетическую энергию молекул и потенциальную энергию их взаимодействия. Газ при движении по газопроводу расширяется. В итоге возрастает расстояние меж молекулами и, как следует, увеличивается возможная энергия их обоюдного притяжения. Но так как внутренняя энергия, как было сказано, остается постоянной, повышение возможной энергии сопровождается уменьшением кинетической энергии молекул, т. е. понижением температуры Температурный режим газопровода. Эффект Джоуля-Томсона. Уравнение Шухова. газа. Эффект понижения температуры газа при дросселировании характеризуется коэффициентом Джоуля-Томсона . (2.11)


teni-napisano-na-stihotvorenie-teni.html
tenioz-doklad.html
tennisisti-chej-mezhrajonnij-rejting-trebuet-utochneniya.html