Дослідження впливу геометрії трійників газопроводів на гідравлічну енерговитратність газопровідних систем

CFD simulation investigated turbulent flows in equal gas pipeline tees, in which the gas flow completely moves from the main line to the branch. The study was performed for tees of different geometry – stamped with different bending radii of the transition from the branch to the main line and weld, where the main line and branch connection is made at right angles. The outer diameter of the tees varied from 219 mm to 1,420 mm, the bending radius of the transition from the branch to the main line from the minimum permissible to the maximum possible, the pressure in the gas pipeline at the tee location from 3 MPa to 7 MPa.The mathematical model is based on the solution of the Navier-Stokes and energy transfer equations closed by a two-parameter high-Reynolds k – ε Launder-Sharma turbulence model. To describe the processes occurring at the wall, the wall function was used.It was found that the bending of the transition from the branch to the main line, the increase in the bending radius lead to a decrease in the intensity of flow separation at the bending point and a decrease in turbulence kinetic energy in recirculation areas. The velocity field of the gas flow after it moves from the main line to the branch becomes more uniform. All this greatly affects the magnitude of hydraulic energy loss of the gas flow in the tees. In this case, the greatest energy losses were observed in the tees located at the lowest pressure points in the gas pipeline system. An analysis of the results showed that if the ratio of the bending radius of the main line and branch connection to the outer diameter is more than 0.25, then the influence of such a tee on the energy loss of the gas pipeline system is minimal. Local resistance coefficients of equal gas pipeline tees are calculated and the resulting equation for their calculation will be useful for specialists designing gas pipeline systemsCFD моделированием исследованы турбулентные потоки в равнопроходных тройниках газопроводов, в которых с магистрали газовый поток полностью перетекает в отвод. Исследование выполнено для тройников различной геометрии – штампованных с разным радиусом скругления перехода от отвода к магистрали тройника и сварных, где соединение магистрали и отвода выполняется под прямым углом. Внешний диаметр тройников менялся от 219 мм до 1420 мм, радиус скругления перехода от отвода к магистрали тройника от минимально допустимого до максимально возможного, давление в газопроводе в месте размещения тройника от 3 МПа до 7 МПа.Математическая модель базируется на решении уравнений Навье-Стокса и переноса энергии, замкнутых двопараметрической высокорейнольдсовой k – ε моделью турбулентности Лаундер-Шарма. Для описания процессов, происходящих у стенки применено пристенную функцию.Установлено, что скругление перехода от отвода к магистрали тройников, увеличение радиуса скругления приводит к ослаблению интенсивности отрыва потока в месте скругления, уменьшения кинетической энергии турбулентности в местах рециркуляции. Поле скорости газового потока после его перетекания из магистрали в отвод тройника становится более равномерным. Все это сильно влияет на величину потерь гидравлической энергии газового потока в тройниках. При этом наибольшие потери энергии наблюдались в тройниках, размещенных в местах наименьших давлений в газопроводной системе. Анализ результатов показал, что если отношение радиуса скругления соединения магистрали и отвода тройника к его внешнему диаметру больше 0,25, то влияние такого тройника на энергозатратность газопроводной системы минимальное. Рассчитаны коэффициенты местных сопротивлений равнопроходных тройников газопроводов и полученное уравнение для их расчета будут полезными для специалистов, проектирующих газопроводные системыCFD моделюванням досліджено турбулентні потоки в рівнопрохідних трійниках газопроводів, у яких з магістралі газовий потік повністю перетікає у відвід. Дослідження виконано для трійників різної геометрії – штампованих з різним радіусом заокруглення переходу від відводу до магістралі трійника та зварних, де з’єднання магістралі і відводу виконується під прямим кутом. Зовнішній діаметр трійників змінювався від 219 мм до 1420 мм, радіус заокруглення переходу від відводу до магістралі трійника від мінімально допустимого до максимально можливого, тиск у газопроводі в місці розміщення трійника від 3 МПа до 7 МПа.Математична модель базується на розв’язанні рівнянь Нав’є-Стокса, нерозривності і перенесення енергії, замкнених двопараметричною високорейнольдсовою k – ε моделлю турбулентності Лаундера-Шарма. Для опису процесів, які відбуваються біля стінки, застосовано пристінну функцію.Встановлено, що заокруглення переходу від відводу до магістралі трійників, збільшення радіуса заокруглення призводить до послаблення інтенсивності відривання потоку в місці заокруглення, зменшення кінетичної енергії турбулентності в місцях рециркуляції. Поле швидкості газового потоку після його перетікання з магістралі у відвід трійника стає більш рівномірним. Все це сильно впливає на величину втрат гідравлічної енергії газового потоку в трійниках. При цьому найбільші втрати енергії спостерігались у трійниках, розміщених у місцях найменших тисків у газопровідній системі. Аналіз результатів показав, що якщо відношення радіуса заокруглення з’єднання магістралі та відводу трійника до його зовнішнього діаметра більше за 0,25, то вплив такого трійника на енерговитратність газопровідної системи є мінімальним. Розраховані коефіцієнти місцевих опорів рівнопрохідних трійників газопроводів та отримане рівняння для їх розрахунку будуть корисними для фахівців, які проектують газопровідні систем

Investigation of the Influence of the Gas Pipeline Tee Geometry on Hydraulic Energy Loss of Gas Pipeline Systems

CFD simulation investigated turbulent flows in equal gas pipeline tees, in which the gas flow completely moves from the main line to the branch. The study was performed for tees of different geometry – stamped with different bending radii of the transition from the branch to the main line and weld, where the main line and branch connection is made at right angles. The outer diameter of the tees varied from 219 mm to 1,420 mm, the bending radius of the transition from the branch to the main line from the minimum permissible to the maximum possible, the pressure in the gas pipeline at the tee location from 3 MPa to 7 MPa.The mathematical model is based on the solution of the Navier-Stokes and energy transfer equations closed by a two-parameter high-Reynolds k – ε Launder-Sharma turbulence model. To describe the processes occurring at the wall, the wall function was used.It was found that the bending of the transition from the branch to the main line, the increase in the bending radius lead to a decrease in the intensity of flow separation at the bending point and a decrease in turbulence kinetic energy in recirculation areas. The velocity field of the gas flow after it moves from the main line to the branch becomes more uniform. All this greatly affects the magnitude of hydraulic energy loss of the gas flow in the tees. In this case, the greatest energy losses were observed in the tees located at the lowest pressure points in the gas pipeline system. An analysis of the results showed that if the ratio of the bending radius of the main line and branch connection to the outer diameter is more than 0.25, then the influence of such a tee on the energy loss of the gas pipeline system is minimal. Local resistance coefficients of equal gas pipeline tees are calculated and the resulting equation for their calculation will be useful for specialists designing gas pipeline system

Analysis of measures to enhance energy efficiency and sustainable development of the gas transmission system of Ukraine

The requirements of the fundamental normative documents in Public Joint Stock Company "UKRTRANSGAS", regulating activities in the sphere of energy efficiency, are considered and analyzed. The procedure for implementation of energy saving measures and controlling over their implementation is presented. The analysis of planned and actual indicators of fuel and energy resources saving has been carried out. The ways to improve energy efficiency with the use of renewable energy sources are given

Impact of Long-Term Operation on the Reliability and Durability of Transit Gas Pipelines

Corrosion and corrosion-fatigue tests of the material of the pipeline, which was in operation for 41 years. It has been shown that prolonged operation reduces the parameters of resistance to fatigue and prolonged static loading in corrosive environments. It was established that the degradation of physical and mechanical properties is insignificant, Ukraine’s main gas pipelines are ready to operate at full capacity provided that timely monitoring measures are carried out

NON-CONTACT METHOD OF ESTIMATION OF STRESS-STRAIN STATE OF UNDERGROUND PIPELINES DURING TRANSPORTATION OF OIL AND GAS

Development and implementation of contactless methods for determining the stress-strain state of pipelines in the process of transportation of energy hydrocarbons is important for ensuring its safe operation. The authors developed a method for determining the change in the stress-strain state of the underground part of the main oil and gas pipelines according to the data about the displacement of a certain set of points of the axis of the pipeline. This study was conducted on a linear section of the main gas pipeline, where a landslide in 2010 created a force pressure on the pipeline, resulting in a pipeline rupture