Разработка технологии квазиизотермического редуцирования давления для объектов системы транспортировки и распределения природного газа

Гурин, Сергей Владимирович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Разработка технологии квазиизотермического редуцирования давления для объектов системы транспортировки и распределения природного газа
ВАК РФ 25.00.19, Строительство и эксплуатация нефтегазоводов, баз и хранилищ

Автореферат диссертации по теме "Разработка технологии квазиизотермического редуцирования давления для объектов системы транспортировки и распределения природного газа"

УДК 622 691

На правах рукописи

Гурин Сергей Владимирович

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ КВАЗИИЗОТЕРМИЧЕСКОГО РЕДУЦИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ ОБЪЕКТОВ СИСТЕМЫ ТРАНСПОРТИРОВКИ И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА

25 00 19 - Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

I 003444696

Уфа 2008 г

Работа выполнена в Уфимском государственном авиационном техническом университете

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Бакиров Федор Гайфуллович

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Байков Игорь Равильевич

доктор технических наук, профессор Идрисов Роберт Хабибович

Ведущая организация ОАО «Газ-Сервис», г Уфа

Защита состоится « 20 » августа 2008 г в 14-00 часов на заседании диссертационного совета Д 222 002 01 при Государственном унитарном предприятии «Институт проблем транспорта энергоресурсов» по адресу 450055, г Уфа, пр Октября, 144/3

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУП «Институт проблем транспорта энергоресурсов»

Автореферат разослан « 14» июля_2008 г

Ученый секретарь диссертационного совета, к т н

Л П Худякова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы работы

В России, в силу се географических особенностей и сложившихся технологий, превалирует газопроводный транспорт природного газа Доставка продукции газовых месторождений до потребителей представляет собой единую технологическую цепочку в виде системы транспортировки и распределения газа Газ с месторождений, пройдя необходимую подготовку, поступает на головную компрессорную станцию и далее в магистральный газопровод, по которому транспортируется с помощью компрессорных станций К населенным пунктам и промышленным объектам природный газ поступает с избыточным давлением 3,0-7,5 МПа, что вызывает необходимость установки дополнительных сооружений для понижения давления до потребительского уровня

В настоящее время снижение давления газа производится в два этапа

1 На газораспредсштельных станциях (ГРС) - с давления газа в магистральном газопроводе до избыточного давления 0,3-1,2 МПа,

2 На газорегуляторных пунктах (ГРП) - до избыточного давления 0,003-0,1 МПа

Далее, после ГРС или ГРП, газ поступает потребителям для промышленных и коммунально-бытовых нужд

Затраты на транспортировку составляют значительную часть себестоимости газа, поэтому являются актуальными предложения по разработке новых технологий, оптимизации работы и техническому перевооружению существующего газотранспортного оборудования

Как правило, снижение давления газа на ГРС и ГРП осуществляется с помощью регуляторов давления, принцип работы которых основан на дросселировании газа, когда для снижения давления газа создается регулируемое гидравлическое сопротивление потоку газа Наблюдаемое при этом снижение температуры газа связано с дроссель-эффектом Джоуля-Томсона, который при редуцировании давления природного газа на ГРС приводит к снижению его температуры на 10 25 °С Тем самым, создаются благоприятные условия для образования кристаллогидратов, которые отлагаются на деталях регуляторов и приводят к примерзанию затворов к седлам, закупориванию проходных сечений регуляторов давления, что снижает надежность работы и может привести к возникновению аварийных ситуаций

На ГРС для исключения выпадения гидратов при расширении и охлаждении газа применяются специальные антигидратные мероприятия, в частности, предварительный подогрев газа, который осуществляется за счет сжигания части транспортируемого газа, что не отвечает требованиям энергосбережения Кроме того, установка и работа котлов-подогревателей

приводит к усложнению технологической схемы ГРС и выбросам продуктов сгорания в атмосферу

Если на ГРС предусматриваются системы для предварительного подогрева газа, то на ГРП такие системы в основном не устанавливаются Часто, особенно это касается северных регионов страны, возникает необходимость отделения несанкционированной влаги для избежания ее замерзания в регуляторах газа и отводящих трубопроводах ГРП, что может привести к нестабильной подаче газа на горелочные устройства потребителей Под несанкционированной влагой понимается влага, попадающая в транспортируемый газ в результате тех или иных нарушений технологии транспортировки газа или ремонта трубопроводов

Таким образом, решение проблемы снижения давления газа на ГРС без применения антигидратных мероприятий и отделения от газа несанкционированной влаги на ГРП является актуальной научно-технической задачей

В рамках разрешения указанной проблемы в диссертационной работе выполнены исследования, направленные на разработку технологии квазиизотермического редуцирования давления газа с возможностью организации процесса огделения от газа несанкционированной влаги, в основе которой лежит применение вихревого эффекта Под квазиизотермическим редуцированием понимается такое редуцирование газа, при котором посредством температурной стратификации потоков в вихревом устройстве с их последующим смешением можно практически исключить снижение температуры газа или даже ее несколько повысить относительно температуры на входе Цель диссертационной работы

Повышение эффективности транспортировки газа за счет уменьшения затрат ресурсов на использование противогидратных мероприятий на ГРС и обеспечение отделения от газа несанкционированной влаги на ГРП путем научно обоснованной организации квазиизотермического редуцирования давления газа на основе вихревого эффекта и разработки устройств, его реализующих

Основные задачи, которые решаются для достижения цели работы

1 Обоснование возможности и целесообразности реализации квазиизотермического редуцирования давления газа и отделения от газа несанкционированной влаги на основе вихревого эффекта взамен существующей технологии редуцирования на ГРС и ГРП

2 Разработка экспериментальных образцов вихревого регулятора давления газа (ВРДГ) для ГРС и вихревого регулятора давления газа с отделением несанкционированной влаги для ГРП

3 Проведение экспериментальных исследований и численного моделирования течений газа в вихревых регуляторах

4 Установление зависимостей между факторами, определяющими эффективность температурного разделения газа в вихревых устройствах, при-

менительно к реализации квазиизотермического процесса редуцирования давления газа

Методы решения задач

При решении поставленных задач использовались теоретические, экспериментальные и численные методы исследования вихревых течений и процесса дросселирования газа, проведение стендовых испытаний

Теоретические исследования базируются на научных основах механики жидкости и газа и термодинамики, на использовании полученных экспериментальных данных При проведении экспериментов и обработке их данных применяются методы теории планирования эксперимента и статистической обработки данных

Научная новизна

1 Обоснована принципиальная возможность решения существующей проблемы гидратообразования и обмерзания регуляторов при редуцировании давления газа за счет применения устройств, работающих на основе вихревого эффекта, без использования применяемых в настоящее время противогид-ратных мероприятий

2 Предложены и проработаны принципиальные и технические решения по созданию ВРДГ, защищенные патентами на изобретение, которые, в отличие от существующих, позволяют осуществлять квазиизотермическое редуцирование давления с отделением от газа несанкционированной влаги

3 Впервые получены результаты, показывающие возможность значительного снижения величины, а при определенных условиях и изменения знака дроссель-эффекта в процессе редуцирования газа с использованием особенностей вихревых течений с температурным разделением потоков

4 Установлены качественные зависимости между факторами, определяющими эффективность температурного разделения газа в вихревых устройствах, применительно к реализации квазиизотермического процесса редуцирования давления газа

Практическая ценность работы

1 Результаты, представленные в диссертации, показывают, что редуцирующие устройства на основе вихревого эффекта позволяют обеспечить квазиизотермический процесс редуцирования давления газа и тем самым ограничить на газораспределительных станциях испочьзование противо-гидратных мероприятии, что повышает эффективность транспортировки газа и позволяет отказаться от усложнения технологической схемы ГРС Ежегодная экономия природного газа на ГРС, расположенных на территории РФ, может достигать 300 млн нм3/год

2 Разработанные и запатентованные конструкции ВРДГ позволяют реализовать квазиизотермическое редуцирование давления с отделением несанкционированной влаги от поступающего газа

3 Полученные результаты подтверждают, что применение предлагаемой технологии редуцирования давления газа позволяет, не усложняя технологическую схему, организовать одновременно несколько процессов и тем самым

обеспечить требуемую работоспособность оборудования при неблагоприятных условиях эксплуатации В частности, в данной работе решена проблема снижения давления поступающего газа и отвода от него несанкционированной влаги для обеспечения стабильной подачи газа на горелочные устройства потребителей

4 Установленные зависимости по организации квазиизотермического редуцирования давления газа могут быть положены в основу методики проектирования редуцирующих устройств на основе вихревого эффекта, обеспечивающих снижение давления природного газа на ГРС без использования противогидратных мероприятий

На защиту выносятся

1 Результаты исследований, доказывающие возможность использования вихревого эффекта для реализации технологии квазиизотермического редуцирования давления газа с отделением от газа несанкционированной влаги

2 Разработанные принципиальные и технические решения по созданию экспериментальных образцов вихревых регуляторов давления газа для реализации квазиизотермического редуцирования с отделением несанкционированной влаги от поступающего газа

3 Результаты экспериментальных исследований и численного моделирования газодинамических процессов в вихревых регуляторах

4 Установленные зависимости между факторами, определяющими эффективность температурного разделения газа в вихревых устройствах, для реализации квазиизотермического процесса редуцирования давления газа

Апробация работы

Основные положения диссертации доложены и обсуждены на следующих международных и российских конференциях

- Международной молодежной научной конференции «XXX Гагарин-ские чтения», г Москва, 2004 г

- Межвузовской научной конференции «Нефть и газ - 2004», г Москва, 2004 г

- XXIV Российской школе по проблемам науки и технологий, посвященной 80-летию со дня рождения академика В П Макеева, г Миасс, 2004 г

- IV Школе-семинаре молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН В Е Алемасова «Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении», г Казань, 2004 г

- Всероссийской молодежной научно-технической конференции «Проблемы современного машиностроения», г Уфа, 2004 г

- IV Международном совещании по проблемам энергоаккумулирования и экологии в машиностроении, энергетике и на транспорте, г Москва, 2004 г

- XV Школе-семинаре молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А И Леонтьева «Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках», г Калуга, 2005 г

Публикации

Основное содержание работы отражено в 15 опубликованных работах, в их числе 5 статей, опубликованных в рекомендованных ВАК изданиях Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы, изложена на 111 страницах машинописного текста, содержит 57 иллюстраций, 4 таблицы, библиографический список включает 97 наименований

Автор выражает глубокую благодарность канд техн наук, доценту Ахметову ЮМ за плодотворные консультации, обсуждения материалов диссертации, ценные замечания и поддержку

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель и основные задачи исследования

Первая глава диссертации посвящена анализу существующей технологии редуцирования газа на ГРС и ГРП для определения причин применения антигидратных мероприятий и оценке затрачиваемых для этого ресурсов Система доставки продукции газовых месторождений до потребителей газопроводным транспортом представляет собой единую технологическую цепочку, включающую в себя ГРС и ГРП, основной задачей которых является бесперебойное снабжение потребителей газом за счет понижения давления и поддержания его на требуемом уровне Для этого на ГРС и ГРП используются специальные редуцирующие устройства - регуляторы давления газа

Проведенный обзор и анализ работы применяемых регуляторов давления газа показали, что в них для понижения давления среды используется процесс дросселирования, когда для снижения давления газа создается регулируемое гидравлическое сопротивление потоку газа При работе регуляторов проявляется дроссель-эффект (эффект Джоуля-Томсона), который приводит к снижению температуры газа при его редуцировании на ГРС на 10 25 °С Тем самым, создаются благоприятные условия для образования кристаллогидратов, обусловленные сочетанием определенного давления, температуры и степени насыщения природных газов парами воды Образовавшиеся гидраты отлагаются на деталях регуляторов и приводят к примерзанию затворов к седлам, закупориванию проходных сечений регуляторов давления, образованию гидратных пробок в импульсных линиях обвязки регуляторов, что снижает надежность их работы и может привести к возникновению аварийных ситуаций

Анализ работы ГРС показал, что ее технологическую схему усложняют путем организации антигидратных мероприятий В настоящее время, основное применение нашел предварительный подогрев газа перед его редуциро-

ванием, который выполняется за счет сжигания части транспортируемого газа Для этого на ГРС устанавливаются котлы-подогреватели, в которых с помощью промежуточного теплоносителя осуществляется предварительный подогрев основного потока газа, что позволяет обеспечивать температуру газа при его редуцировании выше температуры начала гидратообразования

Проведенный оценочный расчет показал, что ежегодно на ГРС, расположенных только на территории Республики Башкортостан, с учетом фактически используемого уровня подогрева газа, на предварительный подогрев расходуется 14,87 млн нм3/год или около 0,1% от транспортируемого через

ГРС газа В масштабах России при существующем потреблении газа 300 млрд нм3/год его количество, расходуемое на предварительный подогрев, может достигать 300 млн нм3/год

Применительно к работе регуляторов на ГРП, где в связи с малыми перепадами давлений борьба с гидратообразованием не столь актуальна, существует другая проблема, требующая решения попадание в транспортируемый газ несанкционированной влаги и ее замерзание в регуляторах ГРП, что может привести к нестабильной подаче газа на горелочные устройства потребителей

По результатам первой главы был сделан вывод о том, что решение обозначенных проблем при редуцировании газа на ГРС и ГРП возможно при разработке технологии квазиизотермического редуцирования давления газа с возможностью организации процесса отделения от газа несанкционированной влаги, в основе которой лежит применение вихревого эффекта

Вторая глава посвящена обоснованию возможности использования вихревого эффекта для реализации квазиизотермического редуцирования давления газа и отделения от газа несанкционированной влаги Для этого проведен анализ работ, посвященных изучению вихревого эффекта и разработке реализующих его устройств Определены основные факторы, влияющие на работу вихревых устройств, и выполнен анализ влияния рабочих параметров для установления их оптимальных значений при решении поставленной задачи Проведены экспериментальные исследования по отделению от газа несанкционированной влаги в вихревых устройствах

Вихревой эффект - явление температурного разделения в сильно закрученном потоке газа, когда в приосевых слоях температура газа заметно снижается, а в периферийных слоях повышается Он был открыт в 1931 г. французским инженером Ж Ранком, но стал широко известным только в 1945 г, когда Р Хилш опубликовал результаты проведенных им экспериментов с более совершенными вихревыми трубами

В СССР первые исследования вихревого эффекта были начаты в 1950 г Мартыновским В С и Алексеевым В П. Свой вклад по исследованию вихре-

вого эффекта и его промышленному применению внесли Меркулов АП, Леонтьев А И, Пиралишвили Ш А, Райский Ю Д, Тункель Л Е, Бродянский В М, Суслов А Д , Амиров Р Я, Мухутдинов Р X и др Из зарубежных современных исследователей вихревого эффекта можно выделить Шепера (Scheper G V.), Ван Димтера (Van Deemter J J ), Такахама (Takahama H ) и др

Применение вихревых труб для снижения давления газа без обмерзания редуцирующих клапанов впервые рассмотрено в работах Райского Ю Д и Тункеля Л Е Однако, рассмотренный ими способ дросселирования с нерегулируемой вихревой трубой полностью не решает проблему

В 2001 г в Уфимском государственном авиационном техническом университете (УГАТУ) под руководством профессора Русака А М совместно с ОАО «Институт технологии и организации производства (НИИТ)» г Уфа (д т н , профессор Юрьев В Л, к т н , доцент Ахметов Ю М ) и ФГУП «Мотор» г Уфа (Ивах А Ф ) в рамках выполнения работ по Федеральной целевой программе «Интеграция» были начаты исследования по разработке теоретических и методологических основ создания энергосырьевых комплексов на основе вихревого эффекта для утилизации энергии давления газа магистральных газопроводов В рамках этих исследований в отдельное направление была выделена разработка технологии квазиизотермического редуцирования давления газа и устройств для ее реализации - вихревых регуляторов давления газа (ВРДГ)

Несмотря на длительное изучение вихревого эффекта, до сих пор отсутствует общепризнанное теоретическое объяснение этого явления Устройство, в котором реализуется вихревой эффект, называется вихревой трубой (ВТ) Принципиальная схема ВТ представлена на рисунке 1

Как правило, ВТ состоит из корпуса, выполненного в виде цилиндрической или диффузорной трубы с внутренним диаметром начального сечения с/™, площадью поперечного сечения / и длиной Ь, тангенциально расположенных по отношению к корпусу вводных сопел высотой А и шириной Ь с площадью проходного сечения /с, диафрагмы с диаметром отверстия ¿/дшфр,

расположенной вблизи соплового входа, и конического регулировочного вентиля на противоположном от диафрагмы конце корпуса Здесь же иногда размещают и крестовину В зависимости от конструктивного исполнения ВТ

Рисунок 1 - Принципиальная схема вихревой трубы

и режимов ее работы можно получать различные массовые расходы и температуру «холодного» и «горячего» потоков газа

Представление в р-Т координатах процесса дросселирования и перераспределения температуры потоков газа после вихревой трубы изображено на рисунке 2

Из рассмотрения рисунка 2 видно, что получаемые в ВТ значения температуры газа существенно отличаются от наблюдаемых при классическом дросселировании газа

Принято, что интенсивность энергетического разделения газов в вихре-Тт т г., Ггор т вой трубе обычно оцени-

Рисунок 2 - Принципиальное представление в р-Т коор- вают по зависимости ве-динатах кривой Джоуля-Томсона и распределения тем- дичин избыточных

ператур потоков газа после ВТ температур газа ДГХ0Л и

АТ от доли холодного потока ц При этом имеем

Рвых

Тхол

--Т -Т

* и* Т1

д г = т -Т

гор ■* гор 1 вх >

_ХОЛ в '

О) (2)

(3)

где Тш, Гхол, Г10р - температура торможения потока на входе в вихревую

трубу, на выходе из нее «холодного» и «горячего» потоков соответственно, С и Сетл - массовые расходы исходного и «холодного» потоков

Все факторы, определяющие температурное разделение в вихревой трубе, можно разделить на две категории геометрические и термодинамические К основным геометрическим факторам относятся длина и диаметр вихревой трубы, диаметр отверстия диафрагмы, геометрия проходного сечения сопла, наличие и конструкция крестовины К термодинамическим факторам относятся давление газа на входе ра и на выходе рпих, доля разделения потоков в вихревой трубе на «горячий» и «холодный», теплофизические свойства газа

Для определения закономерностей влияния указанных факторов на температурное разделение при проведении экспериментов на различных вихревых устройствах используют их безразмерные величины, такие как относи-

тельная длина вихревои трубы Ь = с/™, относительный диаметр диафрагмы ^диафр = ^диафр/^'р либо относительная площадь отверстия диафрагмы /д«афР =аГдмфР/(^ф)2> относительная площадь проходного сечения сопла Л = /с // > Для прямоугольного сопла также отношение 6 =Ь/к, степень понижения давления газа в вихревой трубе л = /По результатам проведенного анализа имеющихся результатов, из условия получения минимального значения АТХ ол были определены диапазоны значений вышеуказанных факторов дъя использования при разработке ВРДГ и их последующего уточнения по результатам экспериментальных исследований

Для проведения анализа опубликованных результатов других исследователей по температурному разделения в ВТ, представленных в виде зависимостей АТ ор и ДТхол от ц, был произведен перерасчет температуры результирующих потоков вихревой трубы в температуру потока после их возможного смешения

Температура смеси результирующих потоков рассчитывалась из условия

ад„Срси ^ХОЛ^ХОЛ^Р хол ^гор^гор^рюр»

где , Гсм, с см - соответственно массовой расход, температура и изобарная теплоемкость потока после смешения, Охол,Тхол,срхоа - массовой расход, температура и изобарная теплоемкость «холодного» потока, Скр, ГП1р, ср гор - массовой расход, температура и изобарная теплоемкость «горячего» потока Из уравнения (4) с учетом (1)-(3), при равенстве отношения расхода газа на входе вихревой трубы к расходу газа на выходе, пренебрегая различием значений теплоемкости, после элементарных преобразований получаем

= - Т„ = (1 - И)Д7гор - мдт;ол (5)

Опубликованные результаты зависимости значений АТшш и ДГгор от изменяемого параметра ц Р Я Амирова, А П Лепявко и Ю Д Райского были пересчитаны с помощью выражения (5) для определения ДТсы и представлены на рисунках 3 и 4

Анализ полученных результатов расчета позволил сделать выводы о возможности при определенных условиях протекания процесса, получения температуры газа после смешения «горячего» и «холодного» потоков на выходах вихревой трубы выше входной температуры Установлено, что на полученный температурный эффект влияет распределение расходов горячего и холодного потока в вихревой трубе, что представляет определенный научный интерес В самом деле, если сравнивать расширение газа в вихревой

трубе с классическим дросселированием, когда величина дроссель-эффекта зависит только от начальных параметров газа - давления и температуры, то получаем, что, в зависимости от соотношения долей разделения потоков в ВТ, при их последующем смешении возможно получать различную температуру газа Кроме того, на влияние величины ц в свою очередь накладывается влияние других факторов Выявленная зависимость АТШ от ц показывает, что в исследованном диапазоне увеличение |х приводит к росту ЛГси, а при дальнейшим увеличении ц до р. = 1, судя по характеру кривых на рисунке 3 и 4, будет наблюдаться некоторое снижение Л'Гм

2 О -2 -4 -в -8 -10

ДГ си,°С 1

05 0

-0 5 -1

-2

-2 5

— — ,—

11 1 - .г--

—

О 0 1 02 03 04 05 06 07 0 8

0 01020304 0,5 060708 Р

Рисунок 3 - Значения ДГСИ от относительно- Рисунок 4 - Значения ДТш от относи-

го расхода ц, рассчитанные по данным тельного расхода ц, рассчитанные по

Р Я Амирова при различном входном давле- данным А П Лепявко кривые 1-сухой

нии газа и степени понижения давления газа в воздух, 2 - влажный воздух (((> = 60%) и

вихревой трубе, равной трем ЮД Райского кривая 3

Применительно к использованию ВТ для сепарации жидкой фазы от газа были проведены экспериментальные исследования, направленные на определение и оценку получаемых эффектов фазоразделения. В качестве исследуемого газа использовался влажный воздух Экспериментальные исследования проводились на специально разработанном устройстве -фазоотборнике, доработка которого в процессе экспериментов позволила достигнуть отделения влаги на уровне 90-95% от поступающего ее количества

Полученные результаты проведенных исследований в данной главе легли в основу разработки ВРДГ для ГРС и ГРП

Третья глава посвящена разработке вихревых регуляторов давления

газа

Принципиальная схема первого экспериментального образца ВРДГ для ГРС на базе ВТ с полным внутренним смешением потоков представлена на рисунке 5

Представленный регулятор работает следующим образом Из подводящего трубопровода высокого давления газ поступает в канал, образован-

ный наружной трубой 1 и цилиндром температурного разделения (вихревой трубой) 2, на конце которого установлена винтовая головка 3 В канале газ предварительно закручивается и подогревается от наружной стенки винтовой головки и вихревой трубы и попадает в закручивающее устройство вихревой трубы 4, расположенное в корпусе регулятора 5 Закручивающее устройство 4 представляет собой двухсопловой ввод, где тангенциальные подводящие каналы имеют прямоугольное поперечное сечение с регулируемой за счет клиновых ползунов 6 высотой Пройдя регулируемые каналы закручивающего устройства, газ проходит в вихревую трубу 2, где происходит его разделение на «горячий», двигающийся по периферии трубы к крестовине 7, и «холодный», двигающийся по оси вихревой трубы от крестовины 7 к диафрагме 8, потоки «Горячий» поток, пройдя крестовину 7, выпрямляется на ее профилированных лопатках и затормаживается у винтовой головки 3 При этом он отдает часть теплоты для подогрева входного газа и через устройство поворота и переброса «горячего» газа 9 направляется в центр «холодного» потока на оси вихревой трубы Смешанные потоки, пройдя диафрагму 8, попадают в отводящий трубопровод Управление перемещением регулирующих клиновых ползунов 6 осуществляется от мембранного усилителя 10

Рисунок 5 - Принципиальная схема ВРДГ для ГРС 1 - наружная труба, 2 - цилиндр температурного разделения (вихревая труба), 3 - винтовая головка, 4 - закручивающее устройство вихревой трубы, 5 - корпус регулятора, 6 - клиновый ползун, 7 - крестовина, 8 -диафрагма, 9 - устройство поворота и переброса «горячего» газа, 10 - мембранный усилитель

Поперечное сечение соплового ввода регулятора изменяется посредством регулирования высоты сопла от 0 до 10 мм при фиксированной ширине 20 мм Максимальная суммарная площадь поперечных сечений двух прямоугольных регулируемых сопел определялась условием равенства пропускной способности вихревого регулятора и серийного регулятора давления прямого

действия РД-64 Ду50. Общий вид разработанного регулятора представлен на рисунке 6.

Для использования на ГРП был спроектирован ВРДГ с отделением несанкционированной влаги, представленный на рисунке 7.

- " т

Рисунок 6 - Вихревой регулятор давления газа для ГРС (фотография)

Рисунок 7 - ВРДГ для ГРП с отделением несанкционированной влаги (фотография)

Особенностью данного регулятора является возможность отделения несанкционированной влаги в поступающем газе, а также перепуск «горячей» части газа по трубкам от винтовой головки для подогрева входного потока газа и обогрева корпуса регулятора. Отделение поступающей влаги осуществляется за счет образования в ВТ интенсивного вихря, в котором образуется пленочное течение на внутренней поверхности вихревой трубы. Пленочный поток отделенной влаги, двигаясь вдоль оси по внутренней стенке вихревой трубы, попадает в щель фазоотборника и затем в вихревую камеру сбора жидкости, откуда по специальному трубопроводу поступает в емкость для сбора конденсата и несанкционированной влаги. Из емкости сбора влаги прошедший газ по специальному трубопроводу поступает т,а выход регулятора.

На разработанных регуляторах, а также на задвижке шиберного типа, используемой в качестве аналога ВРДГ, были проведены циклы экспериментов в УГАТУ на газодинамическом стенде, обладающем следующими возможностями: рабочее давление в баллонах до 20 МПа, а после редуктора оно составляет 0^6 МПа. Рабочая среда - воздух.

Использованная в экспериментах информационно-измерительная система представляла собой совокупность компьютера, модуля 1-7520 для преобразования интерфейса 118-232 в 118-485, модулей преобразования данных 1-7018, 1-7017 (по 2 штуки), блока питания и соединительной четырехпро-водной линии, обеспечивающей связь компьютера с модулями. Прием ин-

формации с каждого датчика был обеспечен 3-4 раза в секунду Вывод результатов измерений производился в виде значений на экране монитора в процессе эксперимента и в форме текстовых файлов

Базовая схема измерений режимных параметров вихревых регуляторов при их испытаниях приведена на рисунке 8 Для измерения температуры использовались хромель-копелевые термопары с закрытым спаем Для измерения давления - датчики типа JIX, оттаррированные на специальном стенде с использованием манометра класса точности 1,0 Расход воздуха, проходящего через регулятор, измерялся мерным устройством с измерением перепада давления воздуха на специально профилированной мерной шайбе

Четвертая глава посвящена установлению зависимостей между влияющими на вихревой эффект факторами для достижения квазиизотермического редуцирования давления газа на основе анализа полученных экспериментальных результатов и проведенного численного моделирования

ВРДГ для ГРС прошел цикл экспериментов в УГАТУ на воздухе с абсолютным давлением на входе р^ = 0,7 - 4,9 МПа ВРДГ для ГРП прошел испытания на воздухе в УГАТУ с давлением p'f* =0,2-0,4 МПа и на природном газе в ОАО «Тюменьмежрайгаз» на резервной нитке ГРП «Ушако-во» Температура воздуха на входе в регулятор в процессе экспериментов изменялась в интервале от +15 °С до -3 °С

Первый этап экспериментальных исследований ВРДГ для ГРС, направленный на изучение влияния различной длины вихревой трубы и диаметра диафрагмы, показал, что на значение величины АТ^ = ТВЫ11 - Гвх оказывает влияние только длина вихревой трубы, и наиболее высокие значения АТШ наблюдаются при L = 5 Дальнейшие исследования проводились на регуляторе при Г = 5 и <7даафр = 0,78

На втором этапе проведение экспериментов было направлено на изучение влияния геометрии соплового ввода, входного и выходного давления газа и их соотношения на получаемое значение температуры газа на выходе регулятора Обработанные с помощью программного пакета MS Excel результаты экспериментов ВРДГ представлены на рисунке 9 в виде графиков, где пока-

Рисунок 8 - Базовая схема измерений режимных п?"аметров вихревого регулятора 1, 2, 3, 4, 5, 6 - измерения температуры газа на входе на стенд, на входе в регулятор, на входе в вихревую трубу, у крестовины, на выходе вихревой трубы, на выходе со стенда соответственно, 7, 8 9, 10 — измерения давления газа на входе на стенд, на входе в регулятор, на выходе регулятора, на выходе со стенда соответственно, 11 -кран на выходе рег>лятора (имитация сети)

заны зависимости величины АГси от степени понижения давления в вихревом регуляторе л^ = р^/р^ при различной площади проходного сечения соплового ввода, выраженной в /0 и 5С =/с//стах , где /" ветствующая максимальному открытию сопел

■ площадь, соот-

ДГ °с

IV:. + +

""1 1! ■< * 1. 1+

' V ч

* ♦.

11 . +

1 А

•

1 23456789 10 *,

рог

ДГ«С

V V

N •1 ¿Й, + +

• —»г-

•

■Н-

мч

* " ■N1

•

• А !

1 2 3 4 5 8 7 8 *рвг

дт^с

-1 -3 ■ -5 ■

-7 --9 --11

VI 1 ш

Ш Ш

в Яря-

ДГ "С

'от

-2 -4 -в -8 -10 -12 -14 -16

N 1

ч • И ♦ ♦

1 4 7 10 13 1В *р«г

+ 8С = 020

• £=С1<ВТ 5С = 0,30

* Задвижка

. Л-0ЦХИ1 8С = 0,55 ./.-ОД08 5С = 0,87 • ]£ = 0,080 5С=0 64 -Линия Дж-Томсона

Рисунок 9 - Зависимость изменения температуры газа от степени понижения давления в вихревом регуляторе при различной площади проходного сечения соплового ввода вихревой трубы при входном давлении газа а 0,7 МПа, 6 1,3 МПа, в 2,1 МПа, г 2,5 МПа, д 3,1 МПа, е 4,9 МПа

Также на данных графиках представлено изменение температуры газа, наблюдаемое при классическом дросселировании, и результаты экспериментов с задвижкой, используемой в качестве аналога Для исследуемого диапазона давлений и температур значение дроссель-эффекта составляет ад*-т =2,2-2,9 град/МПа Построение линии Джоуля-Томсона выполнено

при среднем значении дроссель-эффекта асрд*-т = 2,5 град/МПа

Анализ результатов показал, что имеется зависимость температуры газа на выходе регулятора от исследованных параметров, причем получаемые значения температуры газа на выходе регулятора могут быть как более высокими, так и более низкими, чем значения температуры газа, наблюдаемые при обычном дросселировании

Для обозначения изменения температуры газа АТШ к изменению его давления Ар - рвих - ръ% при редуцировании газа в вихревых устройствах предлагается ввести понятие вихревой дроссель-эффект -АТш/Ар На рисунке 10 представлен график зависимостей получаемого вихревого дроссель-эффекта ад™рЭф от степени понижения давления к^ для различного

входного давления ръх и геометрии соплового ввода вихревой трубы /с Для построения указанных зависимостей экспериментальные результаты аппроксимированы по логарифмическому закону с достоверностью аппроксимации Л2 =0,93

Данный график позволяет определять соотношения значений рп, ршх и /с для обеспечения требуемого значения а^ф Из него следует, что существуют три характерные области значений вихревого дроссель-эффекта В первой области лежат такие соотношения параметров, при которых а^ > ая.,, т е наблюдается более сильное захолаживание потока газа при редуцировании его давления, чем при обычном дросселировании Во второй области - соотношения, при которых = адж_т, что соответствует зна-

чениям температур, получаемых при обычном дросселировании В третьей -соотношения, при которых а™*^ < а^^ В этом случае температура газа

после редуцирования выше, чем наблюдаемая при классическом дросселировании на данном перепаде давлений

Физическое объяснение наблюдаемого явления заключается в том, что при организации редуцирования давления газа с помощью вихревого эффекта соотношение изменения внутренней кинетической энергии к внутренней потенциальной энергии текущего реального тела отличается от изменения их

соотношений при обычном дросселировании, что и позволяет при определенных условиях организовать процесс квазиизотермического редуцирования в ВРДГ

1 2 3 4 5 6 7 8 71рег

Рисунок 10 - Зависимость вихревого дроссель-эффекта воздуха для различного входного давления ръх .степени понижения давления лрсг и геометрии соплового ввода /с • "£ = 0,025 «-£ = 0,037 А"£ = 0,068 ♦"£ = 0,080 X-£ = 0,108

Полученные результаты показывают, что квазиизотермическое редуцирование на разработанном экспериментальном образце ВРДГ может быть осуществлено при входном давлении до 1,2 МПа на режимах работы до /с = 0,087 и лрег = 8, а при более высоком давлении для этого требуется организация многоступенчатого редуцирования со степенью расширения в каждой ступени = 1,5 - 2,5

Представленный на рисунке 10 график позволяет дать рекомендации по выбору соотношений рассмотренных на нем параметров, полученных для режима работы |д = 1 При разработке ВРДГ для значений ц < 1 выбор соотношений параметров согласно рисунку 10 необходимо осуществлять с учетом влияния величины ц, показанного на рисунках 3 и 4

На рисунке 11 изображено изменение температуры воздуха при многоступенчатом редуцирования давления с использованием ВРДГ, рассмотрение которого свидетельствует о том, что многоступенчатое редуцирование по-

Рисунок 11- Изменение температуры воздуха при многоступенчатом редуцировании в ВРДГ и при дросселировании 1 - кривая Джоуля-Томсона, 2 - кривая мноюступен-чатого редуцирования

зволяет существенно уменьшить снижение температуры газа Причем при его практической реализации первые ступени редуцирования могут выполняться нерегулируемыми, что значительно упрощает предлагаемую схему редуцирования

С учетом вышеуказанных рекомендаций разработан ВРДГ для ГРП, который был испытан на сжатом воздухе, а также на природном газе при абсолютном входном давлении 0,3 МПа Сравнение полученных результатов показало, что в интервале изменения абсолютного входного давления 0,2-0,5 МПа при прохождении воздуха через регулятор, в зависимости от степени открытия регулируемого ввода, наблюдается повышение его температуры на 1-6° С На расчетном режиме при абсолютном входном давлении Рвх=0,4МПа и снижении давления природного газа до абсолютного давления 1,003 МПа подогрев воздуха при максимальном расходе составляет АТШ = 5,5 °С, при

минимальном расходе (-10% от максимального значения) - АГсм =2,7 °С Величина подогрева природного газа на расчетном режиме равна ДГСМ =2,0 °С и ДГСМ =1,0 °С для максимального и минимального расхода

соответственно При испытании эффективности отделения несанкционированной влаги в регуляторе было получено, что при продувках сжатым воздухом коэффициент влагоотделения составляет 0,9-0,95, а на природном газе - 0,84-0,85 Разница в полученных результатах на воздухе и природном газе объясняется разными теплофизическими свойствами рабочих тел, что требуется учитывать при разработке ВРДГ Выработка рекомендаций по данному вопросу требует проведения исследований на природном газе в более широком диапазоне давлений, что может быть реализовано только при установке и испытаниях ВРДГ на газораспределительной станции

Наряду с экспериментальными работами были также проведены работы по численному моделированию газодинамических процессов в вихревых регуляторах с помощью СБЭ пакета «CosmosFloWorks» Он предназначен для моделирования трехмерных течений жидкости и газа в технических и природных объектах, а также визуализации этих течений методами компьютерной графики Движение и теплообмен текучей среды моделировались с

Устройство разворота

помощью уравнений Навье - Стокса, описывающих в нестационарной постановке законы сохранения массы, импульса и энергии среды.

Для моделирования турбулентных течений упомянутые уравнения Навье - Стокса осредняются по Рей-нольдсу. В результате уравнения имеют дополнительные члены - напряжения по Рейнольдсу, а для замыкания этой системы уравнений используются уравнения переноса кинетической энергии турбулентности и ее диссипации в рамках к-е модели турбулентности. Система уравнений Навье-Стокса была дополнена выражениями, определяющими теп-лофизические свойства жидкости.

Рисунок 12 - Расчетная модель проточной части внутреннего контура регулятора

Модель реальных газов, реализована на базе модифицированного приближения уравнения Редлих-Квонга. Для моделирования использована твердотельная модель проточной части внутреннего контура вихревого регулятора, представленная на рисунке 12. На ограничивающих поверхностях ставилось граничное условие «Адиабатическая стенка». На входе и выходе задавались граничные условия по давлениям и температуре.

На рисунке 13 с помощью линий тока показана картина течения газа. Наблюдаемая картина формирования и течения двух потоков газа в вихревой трубе - центрального и периферийного - подтверждает опубликованные материалы по данному вопросу. На рисунке 14 представлено поле полной температуры газа для режима работы /с = 0,025. Получаемые

Рисунок 13 - Линии тока в проточной части регулятора

Рисунок 14 - Поле полной температуры

расчетные значения температуры газа качественно согласуются с экспериментальными данными, полу-

ченными в ходе проведения экспериментов

Применение технологии квазиизотермического редуцирования газа не ограничивается только использованием на ГРС и ГРП Она может применяться во многих областях техники, где по условиям работы не допускается либо не желательно снижение температуры рабочего тела при редуцировании давления Так обстоит дело в энергетике и нефтепереработке при редуцировании давления перегретого пара, в различных испытательных стендах для исследования процессов в потоке газа и др

Основные выводы

1 На основе анализа работ, посвященных изучению вихревого эффекта (эффекта Ранка-Хилша) и разработке на его основе специальных вихревых устройств, обоснована возможность создания вихревых регуляторов давления для квазиизотермического редуцирования природного газа на ГРС и ГРП и отделения от газа несанкционированной влаги

Выявлено, что, в отличие от классического дросселирования (эффект Джоуля-Томсона), при определенных условиях редуцирования газа посредством смешения горячего и холодного потоков газа после вихревого регулятора можно исключить снижение температуры газа или даже ее несколько повысить относительно температуры газа на входе

2 Разработаны оригинальные конструкции экспериментальных образцов вихревых регуляторов (патенты РФ №2270396 и №2282885) для реализации квазиизотермического редуцирования природного газа с внутренним смещением горячего и холодного потоков, а также отделением несанкционированной влаги от поступающего газа

3 Посредством большого объема экспериментальных исследований на специальных стендах, реализующих редуцирование газа (воздуха и природного газа), на разработанных вихревых регуляторах выявлены основные закономерности процесса применительно к предложенной новой технологии редуцирования

- подтверждена возможность квазиизотермического редуцирования газа, в том числе и с повышением температуры газа до 6 °С Показано, что в исследованном диапазоне параметров вихревой дроссель-эффект может составить =-11-7град/МПа, в отличие от классического интегрального дроссель-эффекта, где а^, =2,2-2,9 град/МПа,

- установлено, что в отличие от классического дросселирования, на величину и знак дифференциального вихревого эффекта оказывают влияние не только начальные параметры и вид редуцируемого газа, но и факторы, определяющие эффективность температурного разделения газа в вихревых устройствах, к которым относятся доля «холодного» газа и, степень понижения

давления в регуляторе тсрег, относительная длина вихревой трубы Ь, геометрия проходного сечения соплового ввода,

- установлено, что квазиизотермическое редуцирование может быть осуществлено при давлении на входе до 1,2 МПа при режимах работы до

= 8 и относительной площади сечения соплового ввода /с = 0,087, а при более высоких начальных давлениях требуется многоступенчатое редуцирование со степенью понижения давления в каждой ступени я^11 = 1,5 - 2,5,

-установлено, что при определенных условиях вихревого редуцирования газа может быть достигнут значительно больший, чем при классическом дросселировании, дроссель-эффект Это позволяет создавать более совершенные холодильные машины,

- показано, что вихревые регуляторы могут обеспечивать не только квазиизотермическое редуцирование газа, но и отделение несанкционированной влаги по массе от 84 до 95 % в зависимости от вида редуцируемого газа

4 С помощью СИБ пакета «СоБтозРЬХУогкз» выполнено численное моделирование течений в проточной части ВРДГ, которое позволило получить трехмерную картину течения газа в редуцирующем устройстве и качественно подтвердить согласование расчетных значений температуры газа с экспериментальными данными, полученными в ходе проведения экспериментов

5 Результаты выполненных исследований являются базой для новой технологии квазиизотермического редуцирования давления природного газа на объектах системы транспортировки и распределения газа (ГРС и ГРП) на основе использования вихревых регуляторов давления, позволяющей исключить необходимость применения дополнительных противогидратных мероприятий и обеспечить получение значительного экономического эффекта Для разработки соответствующих регуляторов давления могут использоваться результаты исследований, представленные в работе в виде графика (номограммы) зависимостей для вихревого дроссель-эффекта при различных ры,

лрег, X и рекомендуемых диапазонов значений основных параметров вихревой трубы

6 Практическая ценность результатов исследований заключается также в том, что имеется возможность расширенного использования разработанных вихревых регуляторов газа, например, в системах подвода сжатого воздуха на промышленных предприятиях, в энергетике и нефтепереработке, на испытательных стендах образцов новой техники, в холодильной технике и др

Список основных работ по теме диссертации

1 Гурии С В , Дистаиов Р Ю Проблемы экологии и энергосбережения на газораспределительных станциях // Материалы докладов международной молодежной научной конференции «XXX Гагаринские чтения» - Москва MATH - РГТУ им К Э Циолковского, 2004 - Т 7, С 12-13

2 Гурин С В Вихревой регулятор давления для редуцирования природного газа без его предварительного подогрева // Материалы докладов межвузовской научной конференции «Нефть и газ - 2004» - Москва РГУ нефти и газа им И М Губкина, 2004 - С 16

3 Гурин С В Использование вихревого потока в технологии редуцирования природного газа // XXIV Российская школа по проблемам науки и технологий, посвященная 80-летию со дня рождения академика В П Макеева Материалы докладов -Миасс МСНТ, 2004 - С 116

4 Гурин С В , Бакиров Ф Г , Русак А М Эксергетический анализ энергосырьевого комплекса утилизации энергии редуцирования давления магистральных газопроводов и процесса дросселирования // Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении Труды IV Школы-семинара молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН В Е Алемасова - Казань Изд-во КГУ, 2004 - С 361-369

5 Гурин С В Эксергетический анализ применительно к оценке энергетической эффективности схем редуцирования природного газа // Проблемы современного машиностроения Материалы докладов всероссийской молодежной научно-технической конференции 22-23 декабря 2004 г - Уфа УГАТУ, 2004 - С 63

6 Русак А М , Целищев В А , Юрьев В Л, Кармацкий П М , Ахметов Ю М , Гурин С В , Соловьев А А, Дистанов Р Ю Редуцирование давления природного газа без устройств предварительного подогрева // Сборник научных докладов РАН IV Международного совещания по проблемам энергоаккумулирования и экологии в машиностроении, энергетике и на транспорте -Москва ИМАШ РАН, 2004 - С 133-144

7 Русак А М , Юрьев В Л, Ахметов Ю М , Гурин С В Комплекс утилизации потенциальной энергии давления газа магистрального газопровода // Сборник научных докладов РАН IV Международного совещания по проблемам энергоаккумулирования и экологии в машиностроении, энергетике и на транспорте - Москва ИМАШ РАН, 2004 - С 145-157

8 Русак А М , Бакиров Ф Г , Юрьев В Л , Ахметов Ю М , Гурин С В Энергосырьевой комплекс утилизации потенциальной энергии газа магистрального газопровода и оценка его энергетической эффективности // Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках Труды XV Школы-семинара молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А И Леонтьева В 2-х т Т 2. - М Издательство МЭИ, 2005 - С 339-342

9 Русак А М , Юрьев В Л , Целищев В А, Ахметов Ю М , Гурин С В , Нуриев А Ф, Салимов Р Г, Кармацкий П М Разработка системы редуцирования давления природного газа с отделением несанкционированной влаги на газорегуляторных пунктах (ГРП) // Наука - производству Ежегодный научно-технический сборник -Уфа, 2005 - С 79-91

10 Русак АМ, Целищев В А, Юрьев ВЛ, Кармацкий ПМ, Ахметов Ю М , Гурин С В Использование особенностей вихревых течений для получения квазиизотермического процесса дросселирования давления природного газа // Проблемы машиноведения и критических технологий в машиностроительном комплексе Республики Башкортостан Сборник научных трудов - Уфа Гилем, 2005 - С 37-49

11 Гурин С В , Соловьев А А Исследование возможности получения изотермического процесса дросселирования в вихревом регуляторе давления газа // Вестник УГАТУ -2006 - Т 8, №1(17) - С 3-6

12 Пат 2270396 РФ Энергосырьевой комплекс утилизации энергии редуцирования давления магистральных газопроводов / Ахметов Ю М , Гурин С В , Дистанов Р Ю , Русак А М, Юрьев В Л - Опубл 20 02 2006 Бюл 5

13 Пат 2282885 РФ Вихревой регулятор давления газа / Ахметов Ю М , Гурин С В , Целищев В А - Опубл 27 08 2006 Бюл 24

14 Бакиров Ф Г , Ахметов Ю М , Соловьев А А , Гурин С В , Пархимович А А Опыт реализации квазиизотермического редуцирования в вихревых регуляторах давления энергетических систем // Вестник УГАТУ -2007 - Т 9, №6 (24) - С 66-74

15 Бакиров Ф Г , Ахметов Ю М, Гурин С В , Дистанов Р Ю Энергосбережение при эксплуатации газотранспортнораспределительных систем за счет использования вихревых регуляторов давления газа // НТЖ «Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов» -2008 -№1 (71)-С 56-65

Подписано в печать 02 06 2008 Формат 60x84/16 Бум офсет №1 Гарнитура «Тайме» Усл-печ л 1,39 Уч-изд л 1,54 Тираж 100 Зак 280

Отпечатано в полном соответствии с предоставленными оригинал-макетами в ООО «ДизайнПолиграфСервис» 450005, г Уфа, К Маркса, 37, корп 3,2 эт Тел (347)291-13-60,291-13-61 Эл почта dizain@ufanet ru

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Гурин, Сергей Владимирович

Принятые сокращения.

Введение.

Глава 1 Анализ проблем при использовании существующей технологии редуцирования газа на объектах газопроводного транспорта.

1.1 Существующая система транспортировки и распределения природного газа.

1.2 Анализ конструкций и принципов работы применяемых регуляторов давления газа.

1.3 Роль эффекта Джоуля-Томсона в процессе редуцирования давления газа.

1.4 Проблемы выпадения гидратов и обмерзания регуляторов на ГРС и ГРП.

Глава 2 Роль вихревого эффекта в разработке технологии квазиизотермического редуцирования давления газа с возможностью отделения от газа несанкционированной влаги.

2.1 Сущность вихревого эффекта и область применения устройств на его основе.

2.2 Определение и анализ основных факторов, влияющих на температурное разделение газа в вихревых устройствах.

2.3 Оценка возможности реализации квазиизотермического редуцирования давления газа.

2.4 Принципы разработки вихревых устройств для отделения от газа несанкционированной влаги.

Глава 3 Разработка экспериментальных образцов вихревых регуляторов давления газа.

3.1 Вихревой регулятор давления газа для ГРС. ^

3.2 Вихревой регулятор давления газа для ГРП с отделением несанкционированной влаги.

3.3 Система измерений и регистрации параметров.

Глава 4 Установление зависимостей между факторами, влияющими на вихревой эффект, для достижения квазиизотермического редуцирования давления газа.

4.1 Результаты экспериментальных исследований на разработанных образцах вихревых регуляторов давления газа.

4.2 Численное моделирование процессов в проточной части внутреннего контура вихревого регулятора.

4.3 Зависимости, позволяющие реализовать квазиизотермическое редуцирование давления газа.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Разработка технологии квазиизотермического редуцирования давления для объектов системы транспортировки и распределения природного газа"

В России, в силу ее географических особенностей и сложившихся технологий, превалирует газопроводный транспорт природного газа. Доставка продукции газовых месторождений до потребителей представляет собой единую технологическую цепочку в виде системы транспортировки и распределения газа. Газ с месторождений, пройдя необходимую подготовку, поступает на головную компрессорную станцию и далее в магистральный газопровод, по которому транспортируется с помощью компрессорных станций. К населенным пунктам и промышленным объектам природный газ поступает с избыточным давлением 3,0^-7,5 МПа, что вызывает необходимость установки дополнительных сооружений для понижения давления до потребительского уровня.

В настоящее время снижение давления газа производится в два этапа:

1. На газораспределительных станциях (ГРС) — с давления газа в магистральном газопроводе до избыточного давления 0,3-^-1,2 МПа;

2. На газорегуляторных пунктах (ГРП) — до избыточного давления 0,003-0,1 МПа.

Далее, после ГРС или ГРП, газ поступает потребителям для промышленных и коммунально-бытовых нужд.

Как правило, снижение давления газа на ГРС и ГРП осуществляется с помощью регуляторов давления, принцип работы которых основан на дросселировании газа, когда для снижения давления газа создается переменное регулируемое гидравлическое сопротивление потоку газа. Наблюдаемое при этом снижение температуры газа связано с дроссель-эффектом Джоуля-Томсона, который при редуцировании давления природного газа на ГРС приводит к снижению его температуры на 10.25 °С. Тем самым, создаются бла4 гоприятные условия для образования кристаллогидратов, которые отлагаются на деталях регуляторов и приводят к примерзанию затворов к седлам, закупориванию проходных сечений регуляторов давления, что снижает надежность работы и может привести к возникновению аварийных ситуаций.

На ГРС для исключения выпадения гидратов при расширении и охлаждении газа применяются специальные антигидратные мероприятия, в частности, предварительный подогрев газа, который осуществляется за счет сжигания части транспортируемого газа, что не отвечает требованиям энергосбережения. Кроме того, установка и работа котлов-подогревателей приводит к усложнению технологической схемы ГРС и выбросам продуктов сгорания в атмосферу.

Если на ГРС предусматриваются системы для предварительного подогрева газа, то на ГРП такие системы в основном не устанавливаются. Часто, особенно это касается северных регионов страны, возникает необходимость отделения несанкционированной влаги для избежания её замерзания в регуляторах газа и отводящих трубопроводах ГРП, что может привести к нестабильной подаче газа на горелочные устройства потребителей. Под несанкционированной влагой понимается влага, попадающая в транспортируемый газ в результате тех или иных нарушений технологии транспортировки газа или ремонта трубопроводов.

В рамках разрешения указанной проблемы в диссертационной работе выполнены исследования, направленные на разработку технологии квазиизотермического редуцирования давления газа с возможностью организации процесса отделения от газа несанкционированной влаги, в основе которой лежит применение вихревого эффекта. Под квазиизотермическим редуцированием понимается такое редуцирование газа, при котором посредством температурной стратификации потоков в вихревом устройстве с их последующим смешением можно практически исключить снижение температуры газа или даже её несколько повысить относительно температуры на входе. Цель диссертационной работы.

Основные задачи, которые решаются для достижения цели работы:

1. Обоснование возможности и целесообразности реализации квазиизотермического редуцирования давления газа и отделения от газа несанкционированной влаги на основе вихревого эффекта взамен существующей технологии редуцирования на ГРС и ГРП.

2. Разработка экспериментальных образцов вихревого регулятора давления газа (ВРДГ) для ГРС и вихревого регулятора давления газа с отделением несанкционированной влаги для ГРП.

3. Проведение экспериментальных исследований и численного моделирования течений газа в вихревых регуляторах.

4. Установление зависимостей между факторами, определяющими эффективность температурного разделения газа в вихревых устройствах, применительно к реализации квазиизотермического' процесса редуцирования давления газа.

Методы решения задач.

При решении поставленных задач использовались теоретические и экспериментальные методы исследования вихревых течений и процесса дросселирования газа, проведение стендовых испытаний.

Теоретические исследования базируются на научных основах механики жидкости и газа и термодинамики, на использовании полученных экспериментальных данных. При проведении экспериментов и обработке их данных применяются методы теории планирования эксперимента и статистической обработки данных.

Научная новизна

1. Обоснована принципиальная возможность решения существующей проблемы гидратообразования и обмерзания регуляторов при редуцировании давления газа за счет применения устройств, работающих на основе вихревого эффекта, без использования применяемых в настоящее время противогид-ратных мероприятий.

2. Предложены и проработаны принципиальные и технические решения по созданию ВРДГ, защищенные патентами на изобретение, которые, в отличие от существующих, позволяют осуществлять квазиизотермическое редуцирование давления с отделением от газа несанкционированной влаги.

3. Впервые получены результаты, показывающие возможность значительного снижения величины, а при определенных условиях и изменения знака дроссель-эффекта в процессе редуцирования газа с использованием особенностей вихревых течений с температурным разделением потоков.

4. Установлены качественные зависимости между факторами, определяющими эффективность температурного разделения газа в вихревых устройствах, применительно к реализации квазиизотермического процесса редуцирования давления газа.

Практическая ценность работы.

1. Результаты, представленные в диссертации, показывают, что редуцирующие устройства на основе вихревого эффекта позволяют обеспечить квазиизотермический процесс редуцирования давления газа и тем самым ограничить на газораспределительных станциях использование противо-гидратных мероприятий, что повышает эффективность транспортировки газа и позволяет отказаться от усложнения технологической схемы ГРС. Ежегодная экономия природного газа на ГРС, расположенных на территории РФ, может достигать 300 млн. нм /год.

2. Разработанные и запатентованные конструкции ВРДГ позволяют реализовать квазиизотермическое редуцирование давления с отделением несанкционированной влаги от поступающего газа.

3. Полученные результаты подтверждают, что применение предлагаемой технологии редуцирования давления газа позволяет, не усложняя технологическую схему, организовать одновременно несколько процессов и тем самым обеспечить требуемую работоспособность оборудования при неблагоприятных условиях эксплуатации. В частности, в данной работе решена проблема снижения давления поступающего газа и отвода от него несанкционированной влаги для обеспечения стабильной подачи газа на горелочные устройства потребителей.

4. Установленные зависимости по организации квазиизотермического редуцирования давления газа могут быть положены в основу методики проектирования редуцирующих устройств на основе вихревого эффекта, обеспечивающих снижение давления природного газа на ГРС без использования противогидратных мероприятий.

На защиту выносятся.

1. Результаты исследований, доказывающие возможность использования вихревого эффекта для реализации технологии квазиизотермического редуцирования давления газа с отделением от газа несанкционированной влаги.

2. Разработанные принципиальные и технические решения по созданию экспериментальных образцов вихревых регуляторов давления газа для реализации квазиизотермического редуцирования с отделением несанкционированной влаги от поступающего газа.

3. Результаты экспериментальных исследований и численного моделирования газодинамических процессов в вихревых регуляторах.

4. Установленные зависимости между факторами, определяющими эффективность температурного разделения газа в вихревых устройствах, для реализации квазиизотермического процесса редуцирования давления газа.

Апробация работы.

Основные положения диссертации доложены и обсуждены на следующих международных и российских конференциях:

- Международной молодежной научной конференции «XXX Гагарин-ские чтения», г. Москва, 2004 г.

- Межвузовской научной конференции «Нефть и газ — 2004», г. Москва, 2004 г.

- XXIV Российской школе по проблемам науки и технологий, посвященной 80-летию со дня рождения академика В.П.Макеева, г. Миасс, 2004 г.

- IV Школе-семинаре молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН В.Е.Алемасова «Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении», г. Казань, 2004 г.

- Всероссийской молодежной научно-технической конференции «Проблемы современного машиностроения», г. Уфа, 2004 г.

- IV Международном совещании по проблемам энергоаккумулирования и экологии в машиностроении, энергетике и на транспорте, г. Москва, 2004 г.

- XV Школе-семинаре молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А.И. Леонтьева «Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках», г.Калуга, 2005 г.

Публикации.

Основное содержание работы отражено в 15 опубликованных работах, в их числе 5 статей, опубликованных в рекомендованных ВАК изданиях.

Структура и объем диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы; изложена на 111 страницах машинописного текста, содержит 57 иллюстраций, 4 таблицы; библиографический список включает 97 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Строительство и эксплуатация нефтегазоводов, баз и хранилищ", Гурин, Сергей Владимирович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. На основе анализа работ, посвященных изучению вихревого эффекта (эффекта Ранка-Хилша) и разработке на его основе специальных вихревых устройств, обоснована возможность создания вихревых регуляторов давления для квазиизотермического редуцирования природного газа на ГРС и ГРП и отделения от газа несанкционированной влаги.

2. Разработаны оригинальные конструкции экспериментальных образцов вихревых регуляторов (патенты РФ №2270396 и №2282885) для реализации квазиизотермического редуцирования природного газа с внутренним смещением горячего и холодного потоков, а также отделением несанкционированной влаги от поступающего газа.

3. Посредством большого объема экспериментальных исследований на специальных стендах, реализующих редуцирование газа (воздуха и природного газа), на разработанных вихревых регуляторах в диапазоне ^рсг = Pf* IрТых от 1>5 до 22 выявлены основные закономерности процесса применительно к предложенной новой технологии редуцирования:

- подтверждена возможность квазиизотермического редуцирования газа, в том числе и с повышением температуры газа до 6 °С. Показано, что в исследованном диапазоне параметров вихревой дроссель-эффект может составить 0Сд™зф = -11 ч- 7 град/МПа, в отличие от классического интегрального дроссель-эффекта, где а^^ =2,2^-2,9 град/МПа;

98 деляющие эффективность температурного разделения газа в вихревых устройствах, к которым относятся доля «холодного» газа р, степень понижения давления в регуляторе 7Срег, относительная длина вихревой трубы L , геометрия проходного сечения соплового ввода;

- установлено, что квазиизотермическое редуцирование может быть осуществлено при давлении на входе до 1,2 МПа при режимах работы до 7tper = 8 и относительной площади сечения соплового ввода /с = 0,087, а при более высоких начальных давлениях требуется многоступенчатое редуцирование со степенью понижения давления в каждой ступени = 1,5 ч- 2,5 ;

-установлено, что при определенных условиях вихревого редуцирования газа может быть достигнут значительно больший, чем при классическом дросселировании, дроссель-эффект. Это позволяет создавать более совершенные холодильные машины;

4. С помощью CFD пакета «CosmosFlowWorks» выполнено численное моделирование течений в проточной части ВРДГ, которое позволило получить трехмерную картину течения газа в редуцирующем устройстве и качественно подтвердить согласование расчетных значений температуры газа с экспериментальными данными, полученными в ходе проведения экспериментов.

5. Результаты выполненных исследований являются базой для новой технологии квазиизотермического редуцирования давления природного газа на объектах системы транспортировки и распределения газа (ГРС и ГРП) на основе использования вихревых регуляторов давления, позволяющей исключить необходимость применения дополнительных противогидратных мероприятий и обеспечить получение значительного экономического эффекта.

Для разработки соответствующих регуляторов давления могут использоваться результаты исследований, представленные в работе в виде графика (номограммы) зависимостей для вихревого дроссель-эффекта при различных рт,

Лрег' /с и рекомендуемых диапазонов значений основных параметров вихревой трубы.

6. Практическая ценность результатов исследований заключается также в том, что имеется возможность расширенного использования разработанных вихревых регуляторов газа, например, в системах подвода сжатого воздуха на промышленных предприятиях, в энергетике и нефтепереработке, на испытательных стендах образцов новой техники, в холодильной технике и др.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Гурин, Сергей Владимирович, Уфа

1. Алиев, Р.А. Трубопроводный транспорт нефти и газа / Р.А. Алиев, В.Д. Белоусов, А.Г. Немудров. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1988. -368 с.

2. Алямовский, А.А. SolidWorks. Компьютерное моделирование в инженерной практике / А.А. Алямовский, А.А. Собачкин, Е.В. Одинцов, А.И. Харитонович, Н.Б. Пономарев. СПб.: БХВ-Петербург, 2005.I800 с.

3. Андрижиевский, А.А. Энергосбережение и энергетический менеджмент: учеб. пособие. •/ А.А. Андрижиевский, В.И. Володин. - 2-ое изд., испр. - Минск: Выш. шк., 2005. — 294 с.

4. Анисимов, М.А. Термодинамика критического состояния индивидуальных веществ / М.А. Анисимов, В.А. Рабинович, В.В. Сычев.— М. : Энергоатомиздат, 1990 .— 187с.

5. Арбузов, В.А. Наблюдение крупномасштабных гидродинамических структур в вихревой трубке и эффект Ранка / В.А. Арбузов, Ю.Н. Дуб-нивщев, А.В. Лебедев, М.Х. Правдина, Н.И. Яворский // Письма в ЖТФ, 1997. Т.23, №23. - С.84-90.

6. Арнольд, Л.В. Техническая термодинамика и теплопередача: Учебник ' для вузов / Л.В. Арнольд, Г.А. Михайловский, В.М. Селиверстов. — 2-е изд.,перераб. и доп. — М. : Высшая школа, 1979. — 446с.

7. Бакиров, Ф.Г. Опыт реализации квазиизотермического редуцирования в вихревых регуляторах давления энергетических систем / Ф.Г. Бакиров, Ю.М. Ахметов, А.А. Соловьев, С.В. Гурин, А.А. Пархимович // Вестник УГАТУ. -2007. Т. 9, №6 (24). - С.66-74.

8. Ю.Басниев, К.С. Нефтегазовая гидромеханика: Учебник для вузов / К.С. Басниев, Н.М. Дмитриев, Г.Д. Розенберг. Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2003. - 480 с.

9. Бетлинский, В.Ю. Двухпоточные регулируемые вихревые трубы в промышленных установках очистки и осушки газов / В.Ю.Бетлинский, М.А.Жидков, В.П.Овчинников // Газовая промышленность. 2008. — №1. - С.

10. Бобровский, С.А. Трубопроводный транспорт газа / С.А. Бобровский, С.Т. Щербаков, Е.И. Яковлев. М.: Наука, 1976. - 496 с.

11. Брюханов, О.Н. Природные и искусственные газы: Учебник для сред, проф. образования / О.Н. Брюханов, В.А. Жила. — М.: Издательский центр «Академия», 2004. — 208 с.

12. Бурцев, С.А. Устройство вихревого газодинамического разделения / С.А. Бурцев, А.И. Леонтьев // Труды Всероссийской школы по газодинамике и теплопередаче. Под редакцией академика Леонтьева А.И. -г.Рыбинск, июнь, 2003. С.33-36.

13. Бэр, Г.Д. Техническая термодинамика / Г.Д. Бэр. М.: Мир, 1977. -518 с.

14. Варгафтик, Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей / Н.Б. Варгафтик. — 2-е изд., доп. — М. : Наука, 1972. — 720 с.

15. Виглеб, Г. Датчики: Пер. с нем. / Г.Виглеб. -М.: Мир, 1989. 196 с.

16. Володин, Ю.Г. Исследование тепловой инерционности микротермопар / Ю.Г. Володин, И.Ф. Закиров, К.С. Федоров, М.В. Яковлев // Датчики и системы. №6. - 2007. - С.33-35

17. Гиббс, Д.В. Термодинамика.Статистическая механика / Д.В. Гиббс. — » М. : Наука, 1982. —584с.

18. Гольдштик, М.А. Вихревые потоки / М.А Гольдштик. Новосибирск: Наука, 1981. - 366 с.

19. Гусев, А.П. Система подготовки попутного газа нефтедобычи к транспорту / А.П. Гусев // Химическое и нефтегазовое машиностроение. — 1993. -№7.-С. 16-25.

20. Гуцол, А.Ф. Эффект Ранка / А.Ф. Гуцол // Успехи физических наук, 1997. Т. 167, №6. - С.665-687.23 .Дейч, М. Техническая газодинамика / М. Дейч. — М.: Энергия, 1974. — ^ 592 с.

21. Ионин, А.А. Газоснабжение: Учебник для ВУЗов / А.А. Ионин. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1989. - 439 с.

22. Кириллин, В.А. Техническая термодинамика / В.А. Кириллин, В.В. Сычев, А.Е. Шейндлин. М.: Энергоатомиздат, 1979. - 512 с.

23. Коротаев, Ю.П. Добыча, транспорт и подземное хранение газа. Учебник для вузов / Ю.П. Коротаев, А.И. Ширковский. — М.: Недра, 1984. -487 с.

24. Кошкин, В.К. Термодинамическая теория истечения газов и паров, процесс дросселирования: Учебное пособие / В.К. Кошкин, Т.В. Михайлова. -М.: МАИ, 1983. 53 с.

25. Кузьмин, В. И. Природный газ мира: состояние и перспективы / В. И. Кузьмин, А. Н. Галуша // Энергосбережение. — 2005. — N 4. — С. 7477 .

26. Лойцянский, Л.Г. Механика жидкости и газа / Л.Г. Лойцянский. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Наука, 1970. - 904 с.

27. Лурье, М.В. Математическое моделирование процессов трубопроводного транспорта нефти, нефтепродуктов и газа: учеб. пособие / М.В. Лурье. М.: ФГУП изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина, 2003. - 336 с.

28. Лыков, А.В. Тепломассообмен : Справочник / А.В. Лыков. — 2-е изд.,перераб.и доп. — М. : Энергия, 1978. — 479с.

29. Мартынов, А.В. Что такое вихревая труба? / А.В. Мартынов, В.М. Бродянский. М.: Энергия, 1976. — 153 с.

30. Меркулов, А.П. Вихревой эффект и его применение в технике / А.П. Меркулов. 2-ое изд., перераб. и доп. - Самара: Оптима, 1997. — 292 с.

31. Меркулов, А.П. Вихревой эффект и его применение в технике / А.П. Меркулов. М.: Машиностроение, 1997. — 180 с.

32. Меркулов, А.П. Исследование вихревой трубы с дополнительным потоком // А.П. Меркулов, Ш.А. Пиралишвили Труды КуАИ, 1969. -Вып.37. - С. 120.

33. Мухачев, Г.А. Термодинамика и теплопередача: Учебник для авиац. вузов / Г.А. Мухачев, В.К. Щукин. 3-е изд., перераб. - М.: Высш. шк., 1991.-480 с.

34. Мухутдинов, Р.Х. Эффективность внедрения вихревых аппаратов (применительно к нефтехимическим производствам) / Р.Х. Мухутди-нов, Р.Я. Амиров, Л.Э. Альмеев, М.М. Ханнанов; под общей редакцией Я.С. Амирова. Уфа: Изд-во «Реактив», 2001. - 347 с.

35. Николаев, В.В. Опыт эксплуатации регулируемой вихревой трубы на газораспределительной станции / В.В.Николаев // Газовая промышленность. 1995. - №10. - С. 13-17.

36. ОАО Газпром Электронный ресурс. / ОАО «Газпром — Электрон, дан.: ОАО «Газпром», 2003- . — Режим доступа: htpp://www.gazprom.ru, свободный.

37. Пат. 2226709 РФ, МПК G05D16/04. Устройство для снижения давления газа / Ковальногов Н.Н, Жуховицкий Д.Л., Цынаева А.А. (РФ). -2002120326/09; Заявлено 26.07.2002; Опубл. 10.04.2004.

38. Пат. 2237918 РФ, МПК 7G05D16/00. Регулятор давления газа с положительной обратной связью (варианты) / М.З.Асадуллин,

39. Ю.М.Ахметов, Р.Ю.Дистанов, В.А.Ломоносов, А.Ф.Набиуллин,

40. B.Г.Поликарпов, А.М.Русак, Р.Р.Усманов, В.Л.Юрьев (РФ). -2003114801/28; Заявлено 19.05.2003; Опубл. 10.10.2004. Бюл.28.

41. Пат. 2239863 РФ, МПК G05D16/00. Регулятор давления прямого действия с самообогревом / Добрянский В.Л., Хазиев Ш.Х. (РФ). -2003128465/28; Заявлено 22.09.2003; Опубл. 10.11.2004.

42. Пат. 2282885 РФ, МПК G05D16/00. Вихревой регулятор давления газа / Ю.М.Ахметов, С.В.Гурин, В.А.Целищев (РФ). 2005131444/28; Заявлено 27.09.2005; Опубл. 27.08.2006. Бюл.24.

43. Пиляк, В.М. Эксплуатация газораспределительных станций / В.М. Пи-ляк. Л.: Недра, 1969. - 96 с.

44. Пиралишвили, Ш.А. Вихревой эффект. Эксперимент, теория, технические решения / Ш.А. Пиралишвили, В.М. Поляев, М.Н. Сергеев; под ред. А.И. Леонтьева. М.: УНПЦ «Энергомаш», 2000. — 412 с.

45. Плотников, В.М. Регуляторы давления газа / В.М. Плотников, В.А. Подрешетников, А.П. Дроздов, В.У. Гончаров. Л.: Недра, 1982. - 125 с.

46. Приборы для измерения температуры контактным способом / Под общ. ред. Р.В. Бычковского. — Львов, Издательское объединение «Вища школа», 1978. 208 с.

47. Пудовеев, А.П. Прикладная газодинамика / А.П. Пудовеев. — Тула : ТПИ, 1980 .— 69с.

48. Разработка, изготовление и поставка опытного образца изотермического регулятора давления для редуцирования на ГРС без подогрева газа: Технический отчет по договору № 489 от 16.07.02г. / ОАО «НИИТ». -Уфа, 2003.

49. Разработка, изготовление и поставка опытного образца изотермического регулятора давления с отделением несанкционированной влаги для редуцирования на ГРП без подогрева газа: Технический отчет по договору № 369 от 25.12.03г. / ОАО «НИИТ». Уфа, 2004.

50. Райский, Ю.Д. Применение вихревых труб в схемах подготовки природного газа / Ю.Д. Райский, Л.Е. Тункель. М.: ВНИИЭГаз, 1979. - 56 с.

51. Руководство по добычи, транспорту и переработке природного газа / Под общей редакцией Ю.П.Коротаев и Г.В.Пономарева. М.: Недра, 1965.-676 с.

52. Сбор, транспорт и хранение природных углеводородных газов. Учебное пособие / А. И. Гужов, В. Г. Титов, В. Ф. Медведев, В. А. Васильев. М., «Недра», 1978. - 405 с

53. Сергель, О. С. Прикладная гидрогазодинамика / О.С. Сергель. — М.: Машиностроение, 1981. — 374 с.

54. Скафтымов, Н.А. Основы газоснабжения / Н.А. Скафтымов — Ленинград: Недра, 1975. 343с.

55. Смульский, И.И. Одномерная теория несжимаемого вязкого течения в вихревой камере / И.И. Смульский // Журнал Технической Физики. — 1994. -т.64. -В.11. С.8-18.

56. Сосновский, А.Г. Измерение температур / А.Г. Сосновский, Н.И. Столярова. М.: Издательство комитета стандартов, мер и измерительных приборов при Совете Министров СССР, 1970. - 258 с.

57. Суслов, А.Д. Вихревые аппараты / А.Д. Суслов, С.В. Иванов, А.В. Му-рашкин, Ю.В. Чижиков. М.: Машиностроеение, 1985. — 256 с.

58. Теория и техника теплофизического эксперимента: Учеб. пособие для вузов. / Под ред. В.К. Щукина. — М.: Энергоатомиздат, 1985. — 360 с.

59. Техническая термодинамика: Учебник для вузов / Под ред. В.И. Круто-ва 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. Школа, 1981. - 439 с.

60. Тойберт, П. Оценка точности результатов измерений: Пер. с нем. / П.Тойберт. М.: Энергоатомиздат, 1988. - 88 с.

61. Трофимов, В.М. Физический эффект в вихревых трубках Ранка / В.М. Трофимов // Письма в ЖЭТФ. 2000. - т.72. - В.5. - С.366-370.

62. Федорова, Л.Я. Газонаполнительные и газораспределительные станции: учебное пособие / Л.Я. Федорова, Г.Г. Васильев, Ю.Д. Земенков; под общ. ред. Ю.Д.Земенкова. — Тюмень: Вектор Бук, 2003. 336 с.

63. Фен, Дж. Машины, энергия, энтропия: Пер. с англ. / Дж.Фен. М.: Мир, 1986.-336 с.

64. Фомин, А.Ф. Отбраковка аномальных результатов измерений / А.Ф. Фомин, О.Н. Новоселов, А.В. Плющев. М.: Энергоатомиздат, 1985. -200 с.

65. Хофманн, Д. Техника измерений и обеспечение качества: Справочная книга / Д. Хофманн, пер. с нем. под ред. Л.М. Закса, С.С. Кивилиса. — М.: Энергоатомиздат, 1983. 472 с.

66. Цирельман, Н.М. Об аналитической оценке энергетических характеристик вихревого эффекта / Н.М. Цирельман, Д.Х. Шайхутдинов // Вопросы теории и расчета рабочих процессов тепловых двигателей. — Уфа, 2002. С.74-80.

67. Цирельман, Н.М. Теория и прикладные задачи тепломассопереноса: Учеб. пособие / Н.М.Цирельман. Уфа: УГАТУ, 2003. - 103 с.

68. Чайцын, Г.А. Эксплуатация газораспределительных станций магистральных газопроводов / Г.А. Чайцын. М.: Недра, 1971. - 165 с.

69. Чернов, А.А. Учет влияния пограничного слоя диафрагмы на эффективность работы вихревой трубы / А.А. Чернов // Труды Всероссийской школы по газодинамике и теплопередаче. Под редакцией академика Леонтьева А.И. г.Рыбинск, июнь, 2003. - С. 143-145.

70. Шаргут, Я. Эксергия / Я. Шаргут, Р. Петела. М.: Энергия, 1968. - 379 с.

71. Янтовский, Е.И. Потоки энергии и эксергии / Е.И. Янтовский. — М.: Наука, 1988. 144 с. - (Серия «Наука и технический прогресс»).

72. Gao, С.М. Experimental study on a simple Ranque-Hilsch vortex tube / C.M. Gao, K.J. Bosschaart, J.C.H. Zeegers, A.T.A.M. de Waele. // Cryogenics 45 (2005). P. 173-183.

73. Rachel W. Martin Variable temperature system using vortex tube cooling and fiber optic temperature measurement for low temperature magic angle spinnig NMR / Rachel W. Martin, Kurt W. Zilm // Journal of Magnetic Resonance 168 (2004). P.202-209.

74. Saidi, M.H. Experimental modeling of vortex tube refrigerator / M.H. Saidi, M.S. Valipour // Applied Thermal Engineering 23 (2003). P. 1971-1980.

75. Sweeney, C. Fast numerical simulation of vortex shedding in tube arrays using a discrete vortex method / C. Sweeney, C. Meskell // Journal of Fluids and Structures 18 (2003). P. 501-512.

76. Delbende, Ivan. Various aspects of fluid vortices / Ivan Delbende, Thomas Gomez, Christophe Josserand, Caroline Nore, Maurice Rossi // C.R. Me-canique 332 (2004). P. 767-781.

77. Hattori, Y. Reconnexion of vortex and magnetic tubes subject to an imposed strain: an approach by perturbation expansion / Y. Hattori, H.K. Mof-fatt // Fluid Dynamics Reseach 36 (2005). P.333-356.

78. Peng, W. Flow pattern in reverse-flow centrifugal separators / W.Peng, A.C. Hoffmann, P.J.A.J. Boot, A. Udding, H.W.A. Dries, A. Ekker, J. Kater // Powder Technology 127 (2002). -P.212-222.

79. Aljuwayhel, N.F. Parametric and internal study of the vortex tube using a CFD model / N.F. Aljuwayhel, G.F. Nellis, S.A. Klein // International Journal of Refrigeration 28 (2005). P.442-450.

Информация о работе

Гурин, Сергей Владимирович
кандидата технических наук
Уфа, 2008
ВАК 25.00.19

Диссертация

Разработка технологии квазиизотермического редуцирования давления для объектов системы транспортировки и распределения природного газа - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы