Analiza porównawcza modeli przepływu gazu w rurociągu w stanach ustalonych

Abstract

One-dimensional, non-isothermal flow of gas in a straight pipe has been considered to predict pressure and temperature profiles along the horizontal pipeline under steady-state conditions. Selected analytical models for the simplified calculation of these profiles are evaluated on the basis of the numerical solution of the accurate model, which incorporates the convective term in the momentum equation and the kinetic energy term in the energy equation, while treating the enthalpy as a function of pressure and temperature. For closure of the system of the conservation equations, the GERG 2004 equation of state was chosen. In order to present the discrepancies introduced by the models, the results of the numerical and analytical solutions are compared with the field data. The results show that in the case of the high pressure gas transmission system, the effects of the convective term in the momentum equation and the kinetic energy term in the energy equation are negligible for pipeline pressure and temperature calculation accuracies. It also indicates that real gas effects play an important role in the temperature distribution along the pipeline and cannot be neglected from the calculation when approximate analytical equations are used.W artykule analizowano jednowymiarowy, nieizotermiczny przepływ gazu w stanie ustalonym w celu określenia zmian ciśnienia i temperatury w poziomym gazociągu. Wyniki uproszczonych obliczeń za pomocą wybranych modeli analitycznych zostały porównane z wynikami obliczeń uzyskanych za pomocą numerycznego całkowania modelu dokładnego, zawierającego człon konwekcyjny w równaniu pędu oraz człon energii kinetycznej w równaniu energii, jednocześnie przyjmując entalpię jako funkcję ciśnienia i temperatury. W celu zamknięcia układu równań zachowania zastosowano równanie stanu zgodnie z metodą GERG 2004. Dla przedstawienia niedokładności związanych z zastosowaniem różnych modeli, przeprowadzono weryfikację wyników na zbiorze danych rzeczywistych. Wyniki pokazują, że w przypadku systemów przesyłowych wysokiego ciśnienia, wpływ członu konwekcyjnego w równaniu pędu oraz członu energii kinetycznej w równaniu energii jest pomijalny z punktu widzenia dokładności obliczeń wartości ciśnienia i temperatury w gazociągu. Ponadto, wyniki pokazują, że prawidłowy opis właściwości gazu rzeczywistego odgrywa ważną rolę w obliczeniach zmian temperatury wzdłuż gazociągu i powinien być stosowany w przypadku przybliżonych metod analitycznych