«`html

Расчет природного газа в трубопроводе

Природный газ, как и другие газы, представляет собой однородную смесь, состоящую из отдельных молекул. Поэтому, при движении газа в трубопроводе наблюдаются следующие отличия основных параметров по сечению потока:

1. Скорость движения газа
2. Температура
3. Давление
4. Плотность

Параметры трубопроводного газа

Расчет природного газа в трубопроводе ведут по теплофизическим параметрам, приведенным в ГОСТ 31362-2007 «Газ природный. Плотность, плотность относительная, вязкость динамическая, кинематическая и сжимаемость при стандартных условиях. Нормируемые значения»:

• Плотность ρ_н, кг/м³ (при нормальных условиях)
• Относительная плотность d, кг/кг (при нормальных условиях)
• Динамическая вязкость μ, мПа·с (при рабочих условиях)
• Кинематическая вязкость ν, м²/с (при рабочих условиях)
• Коэффициент сжимаемости β, 1/Па
• Поправочный коэффициент на расширение μ₁, 1/К

Плотность природного газа

Плотность природного газа при атмосферном давлении, равном 101,325 кПа, и температуре 20 °C определяется по формуле:

«`
ρ<sub>н</sub> = (1,2929 — 0,0008669d) · (1 + w · 0,0003449)
«`

где:

• ρ_н — плотность газа при нормальных условиях, кг/м³
• d — относительная плотность газа
• w — содержание углеводородов тяжелее этана, % (об.)

Относительная плотность природного газа

Относительная плотность природного газа определяется по формуле:

«`
d = 1,0042 + 0,00226w
«`

где:

• d — относительная плотность газа
• w — содержание углеводородов тяжелее этана, % (об.)

Динамическая вязкость природного газа

Динамическая вязкость природного газа определяется по формуле:

«`
μ = 0,0216 · (1,034 — 0,00132w) · (200,4 / T)<sup>0,511</sup>
«`

где:

• μ — динамическая вязкость газа, мПа·с
• T — температура газа, К
• w — содержание углеводородов тяжелее этана, % (об.)

Кинематическая вязкость природного газа

Кинематическая вязкость природного газа определяется по формуле:

«`
ν = μ / ρ<sub>н</sub>
«`

где:

• ν — кинематическая вязкость газа, м²/с
• μ — динамическая вязкость газа, мПа·с
• ρ_н — плотность газа при нормальных условиях, кг/м³

Расчет количества природного газа

Расход природного газа определяется по формуле:

«`
Q = G · (1 — ε)
«`

где:

• Q — расход газа, м³/ч
• G — массовый расход газа, кг/ч (см. ниже)
• ε — коэффициент расширения газа, определяется по формуле

«`
ε = (β + μ<sub>1</sub> · ΔT) · P
«`

где:

• β — коэффициент сжимаемости газа, 1/Па
• μ₁ — поправочный коэффициент на расширение газа, 1/К
• ΔT — разница температур газа на входе и выходе из трубопровода, К
• P — рабочее давление в трубопроводе, Па

Массовый расход природного газа

Массовый расход природного газа определяется по формуле:

«`
G = Q · ρ<sub>н</sub> · (P<sub>н</sub> / P) · (T / T<sub>н</sub>)
«`

где:

• G — массовый расход газа, кг/ч
• Q — расход газа, м³/ч
• ρ_н — плотность газа при нормальных условиях, кг/м³
• P_н — нормальное давление (101,325 кПа)
• P — рабочее давление в трубопроводе, Па
• T — температура газа, К
• T_н — нормальная температура (293,15 К)

Скорость движения природного газа в трубопроводе

Скорость движения природного газа в трубопроводе определяется по формуле:

«`
v = G / (ρ<sub>н</sub> · (P<sub>н</sub> / P) · (T / T<sub>н</sub>) · πd<sup>2</sup> / 4)
«`

где:

• v — скорость движения газа, м/с
• G — массовый расход газа, кг/ч
• ρ_н — плотность газа при нормальных условиях, кг/м³
• Pн — нормальное давление (101,325 кПа)
• P — рабочее давление в трубопроводе, Па