Направление потока природного газа

Направление потока природного газа

0,003 МПа — максимальный уровень давления в жилых домах. До параметров, необходимых потребителю, давление снижается на газорегуляторных пунктах (ГРП).

ГРС и ГРП не только снижают, но и поддерживают требуемый уровень давления газа на выходе. Кроме того, на ГРС происходит очистка и осушка газа, проводится его одоризация (придание газу характерного запаха).

В зависимости от категории потребителя различают распределительные газопроводы низкого давления — для газоснабжения жилых домов; среднего и высокого (I и II категории) давления — для подачи газа на промышленные предприятия.

Предприятия				Жилые дома
Класс давления в газопроводе	Высокое I категории		II категории	Среднее	Низкое
Рабочее давление	1,6	1,2	0,6	0,3	0,003 МПа
Вид транспортируемого газа	СУГ	Природный газ и сжиженный углеводородный газ (СУГ)

Внутренние газопроводы

Для того чтобы подвести газ непосредственно к газовой плите, используют внутренние газопроводы — это газопроводы, проложенные от наружной конструкции здания до места подключения расположенного внутри зданий газоиспользующего оборудования.

Строительные нормы и правила

Все требования, предъявляемые к системе газоснабжения, строго регламентированы. Они прописаны в Строительных нормах и правилах (так называемых СНиПах).

В частности, в СНиПе «Газораспределительные системы» прописано, что для подземных газопроводов следует применять полиэтиленовые и стальные трубы. Для наземных и надземных газопроводов — стальные трубы, а для внутренних газопроводов низкого давления разрешается применять стальные и медные трубы.

Телефон газовой аварийной службы — 04

Внутридомовое газовое оборудование

Цепочка поставки газа от месторождения до населения не заканчивается поступлением газа во внутренние газопроводы. Важным звеном в этой цепи является и внутридомовое газовое оборудование (ВДГО).

ВДГО — это все газоиспользующее оборудование, которое находится в жилом доме. Это газовые плиты, варочные панели, духовки, водонагреватели, отопительные котлы, приборы учета газа и газопроводы многоквартирного или жилого дома.

Каждый из нас может приобрести для своего дома любое газовое оборудование, главное, чтобы оно отвечало техническим требованиям. Уcтанавливать и подключать оборудование может только представитель специализированной организации, которая имеет допуск к работе с этим оборудованием. Обслуживать ВДГО должна газораспределительная организация (ГРО), которая имеет в своем составе аварийно-диспетчерскую службу (либо заключившая договор об оказании услуг аварийно-диспетчерской службы).

Проверка газового оборудования обязательно проводится один раз в год. Газовики предупредят о ней минимум за неделю. Лучше дождаться их прихода, иначе у поставщиков может появиться повод прекратить поставки газа. Специалисты «горгаза» и региональной газовой компании также проверят показания счетчика и целостность пломбы на нем.

Платить за газ необходимо раз в месяц не позднее 10 числа месяца, следующего за месяцем поставки. Если задержать оплату на три месяца, газ могут отключить. Также основанием для прекращения поставок может служить неисправность оборудования или отсутствие соответствующего сертификата на него.

Все новые частные потребители платят за газ по счетчикам. Есть и другая форма определения оплаты — по нормам потребления: в зависимости от числа проживающих, типа используемого оборудования, площади отапливаемых помещений. Цены на услуги слесарей «горгазов» регулируются прейскурантами, которые утверждаются органами власти субъектов Российской Федерации.

В составе Группы «Газпром» производством ВДГО занимаются холдинг «Газмаш», объединяющий шесть производственных предприятий в России (бренды «Дарина», «Лада», Neva, Terra, Flama) и ОАО «Брестгазаппарат» (торговая марка Gefest).

Метан, в отличие от пропан-бутановой смеси, можно сжижать только при низких температурах, порядка –162 градусов по Цельсию.

Автономная газификация

«Газпром» ежегодно инвестирует несколько десятков миллиардов рублей в газификацию российских регионов. Но не всегда населенный пункт экономически эффективно газифицировать за счет трубопроводного газа. В отдаленных, малонаселенных районах иногда целесообразней проводить автономную газификацию.

Для автономной газификации можно использовать сжиженный природный газ (СПГ) или сжиженный углеводородный газ (СУГ).

Исторически первым распространение получил СУГ (пропан-бутановая смесь). Его преимущество заключается в том, что он легко сжижается при обычной температуре и давлении всего в 10–15 атмосфер. При этом для его перевозки достаточно стального баллона с толщиной стенок 4–5 мм.

При газификации с использованием СУГ топливо доставляют на автомобильных газовозах и помещают в специальные резервуары — газгольдеры (от англ. gas-holder). Их вместимость может различаться в зависимости от того, на какой объем и число помещений (как жилых, так и промышленных) они рассчитаны. Резервуары могут быть подземными и надземными.

Источник

Глава 13 стационарное течение газа в трубопроводе

Природным газом обычно называют тот углеводородный газ, который добывают из многочисленных газовых месторождений в мире. Природный газ представляет собой смесь различных газов, причем не только углеводородных, однако, метан ( ) составляет в каждой такой смеси основную часть, как правило, более 90%. Углеводородными составляющими природного газа являются метан, этан, пропан, бутан и т.д., а неуглеводородными – азот, кислород, сероводород, углекислый газ, водород, гелий и др. Природный газ каждого месторождения имеет индивидуальный состав, отличающий его от газа других месторождений.

Плотность природного газа при атмосферном давлении и температуре составляет , иными словами, природный газ легче воздуха. Природный газ не имеет цвета и запаха, а тот известный неприятный запах – это запах этилмеркаптана, специального одоранта, который добавляется в газ на газораспределительных станциях, для того чтобы можно было чувствовать наличие газа в помещении.

13.1. Физические свойства природного газа

Одно из основных свойств природного газа, отличающее его от капельных жидкостей, является свойство сжимаемости. Сжимаемость газа, т.е. изменение его объема при увеличении давления, значительно выше, чем у капельных жидкостей. Так, например, если давление в газе, находящемся при атмосферном давлении, увеличить в 50 раз, то его объем уменьшится примерно во столько же раз, в то время как объем жидкости практически не изменится.

Для всех газов в состоянии термодинамического равновесия существует соотношение между давлением p, абсолютной температурой и плотностью (или удельным объемом ):

называемое уравнением состояния. Физическая природа этого обстоятельства обсуждается в курсах статистической физики. В большинстве моделей, описывающих свойства газа, используется также предположение о том, что при возникновении движения соотношение (13.1) сохраняется. Фактически, это допущение эквивалентно предположению, что процессы установления термодинамического равновесия происходят намного быстрей, чем неравновесность, которую вносит в систему возникающее движение.

Конкретный вид зависимости (13.1) устанавливается в ходе так называемых калориметрических измерений, однако для большинства газов эта зависимость имеет одни и те же характерные особенности. Геометрически зависимость (13.1) представляется двумерной поверхностью в трехмерном пространстве переменных ( ). На рис. 13.1 представлены изотермы реальных газов, т.е. сечение этой поверхности плоскостями

Для всех газов существует так называемая критическая изотерма (на рис.13.1 выделена жирной линией), выше и ниже которой свойства газа качественно различны. Если , где критическая температура данного газа, то газ при любом повышении давления остается в газообразном состоянии; если же , то для каждой температуры существует такое значение давления , при котором газ начинает переходить в жидкую фазу, причем его удельный объем уменьшается от значения до значения , после чего получившаяся среда проявляет уже свойства жидкости.

Рис. 13.1. Изотермы газов.

Точка К называется критической точкой данного газа при этом величины ( ) отражают индивидуальные свойства газа и являются его константами. Например, для метана СН₄, из которого в основном состоит природный газ, 190,55 К и 4,641 МПа. Это означает, что если температура газа выше 190,55 К, то газ ни при каком повышении давления не может быть переведен в жидкое состояние.

Совершенный газ. Если, однако, давление в газе не слишком высокое, а температура — не слишком низкая, то изотермы всех газов подобны друг другу (см. правую часть рис. 13.1, заключенную в пунктирном овале) и с большой степенью точности приближаются гиперболами: давление р обратно пропорционально удельному объему .

При указанных условиях взаимодействие молекул реального газа не зависит от формы молекул (т.е. от пространственной конфигурации входящих в них атомов), а определяется лишь общей массой. Образно говоря, молекулы ведут себя подобно шарам, отличающимся друг от друга только массой, поэтому число параметров, характеризующих газ, уменьшается с трех до одного: молярной массы.

Для характеристики термодинамического состояния газов в указанной области давлений и температур используется модель совершенного газа. Уравнение (13.1) состояния газа в этом случае имеет наиболее простой вид:

где единственная входящая в уравнение константа называется газовой постоянной, причем , универсальная газовая постоянная, равная 8314 Дж/(моль К). Таким образом, для совершенных газов все газовые постоянные зависят только от молярной массы. Например, для метана ( кг/кмоль): Дж/(кг К); для О₂ — кислорода ( кг/кмоль): Дж/(кг К); для СО₂ — углекислого газа ( кг/кмоль): Дж/(кг К); для воздуха ( кг/кмоль): Дж/(кг К) и т.д.

Уравнение (13.2), связывающее между собой плотность давление и температуру газа, называется уравнением Клапейрона — Менделеева. Модель совершенного газа достаточно эффективно работает в интервале не слишком высоких давлений и умеренных температур. В противном случае используется модель так называемого реального газа.

Реальный газ. Из рис. 13.1 следует, что гиперболическая зависимость (13.2) не соответствует наблюдениям при увеличении давления или сильном уменьшении температуры. Поэтому в процессах, происходящих с газом, в том числе и при его транспортировке по трубопроводам или хранении в подземных газохранилищах, где давление составляет МПа, модель совершенного газа, будь она использована в расчетах, давала бы неправильные результаты.

Существует модель, более общая, чем модель совершенного газа — модель реального газа. В математической записи она представляется соотношением:

отличающимся от (13.2) тем, что в него входит безразмерный коэффициент называемый коэффициентом сверхсжимаемости, являющийся функцией двух параметров — приведенного давления и приведенной температуры :

здесь и критические давление и температура газа, о которых говорилось выше.

Таким образом, модель (13.3) учитывает не только молекулярный вес газа (через константу ), но и такие термодинамические постоянные, как его критические давление и температуру. Очевидно также, что для умеренных давлений и температур и модель (13.3) естественным образом трансформируется в модель (13.2) совершенного газа. Для реального газа . Графики функции представлены на рис. 13.2.

Рис. 13.2. Графики для природного газа

Пример. Найти значение коэффициента сверхсжимаемости газа ( 4,6 МПа, 190 К), находящегося при давлении 7,5 МПа и температуре 288 К.

Решение. Сначала вычисляем приведенные параметры состояния: ; . По графикам на рис. 13.2 находим: .

Существует множество аппроксимационных формул для вычисления коэффициента . Фактически речь идет об аппроксимации уравнения состояния (13.1). Однако свойства реальных газов столь сложны, что универсальных формул для всех газов и во всем диапазоне изменения определяющих параметров не существует, поэтому в разных случаях используются различные приближенные формулы. Например, для газа, текущего в газопроводе, т.е. газа, находящегося в термодинамических условиях К и МПа, рекомендуется использовать формулу

Пример. Найти значение коэффициента сверхсжимаемости газа ( 4,6 МПа, 190 К), находящегося при давлении 7,5 МПа и температуре 288 К (см. предыдущий пример).

Решение. Сначала рассчитываем значения приведенных давления и температуры:

и, наконец, вычисляем коэффициент :

Отсюда следует, что погрешность расчетов по формулам (13.4) не превышает 0,8%.

Молярная масса (кг/кмоль) и критические параметры (МПа) и (К) газовой смеси допускается вычислять по следующим аддитивным формулам:

где объемные доли компонентов, составляющих газ; соответствующие постоянные этих компонентов.

Некоторые постоянные компонентов, составляющих природный газ, приведены в таблице 13.1.

Плотность природного газа при так называемых стандартных условиях, т.е. при давлении 101325 Па (760 мм. рт.ст.) и температуре 20 0 С (293 К), составляет примерно 0,72 кг/м 3 , что меньшее плотности воздуха кг/м 3 при тех же условиях, последнее означает, что природный газ легче воздуха.

Некоторые физические постоянные газов

Критическая температура, К

Источник