Harmadik fél által történő vezetékszakítás során kiáramló gázmennyiségek meghatározása Bemenő adatok A hálózat kialakítása:

TIGÁZ-DSO Kft. FÖLDGÁZELOSZTÁSI ÜZLETSZABÁLYZAT III/5.FÜGGELÉK

Gázveszteségszámítás vezetékszakítás esetén

Harmadik fél által történő vezetékszakítás során kiáramló gázmennyiségek meghatározása Bemenő adatok

Számított eredmények

A hálózat kialakítása: Talajhőmérséklet: A vezeték anyaga: A kiömlő keresztmetszet:

Moláris tömeg (Mgáz):

16,46 kg/kmol

Relatív sűrűség (d):

0,57

Izentrópikus kitevő (κ):

1,31

A gázkeverékre jell. techn. gázállandó (Rt):

A szolgáltatott gáz összetétele

505,04 J/kgK

A gázra jell. kritikus hangsebesség (a*):

407 m/s

Összetétel

Komponensek

A sugaras, korlátlan utánpótlással rendelkező hálózaton

mól%

Metán

CH4

Etán

C2H6

Propán

C3H8

i-Bután

C4H10

n-Bután

C4H10

i-Pentán

C5H12

n-Pentán

C5H12

Hexán +

C6+

Szén-dioxid

CO2

Nitrogén

N2

98,00% 1,00%

a teljes keresztmetszeten

percig 3 525 m

mennyisége (Vn):

0,00% 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% 1,00% 0,00%

Összesen:

60

hangsebesség alatt kiáramló gáz

gáztechnikai normálállapotban (15 0C; 1013,25 mbar)

üzemvezető Hajdúszoboszló,

100,00%

Minden esetben kitöltendő

2017.09.26 13:57

Megjegyzés

A hálózatrész névleges túlnyomása (p 1): Barometrikus nyomás (p0):

4 bar 4 000 mbar 1 000,00 mbar

A kiáramlási keresztmetszet (A 3): A kiömlés időtartama (t):

KÖZÉPNYOMÁS

IGAZ

NEM KELL KITÖLTENI!

12 cm2 60 min

p0

Sugaras hálózat esetén töltendő ki A vezeték belső átmérője (D): Vezeték hossz a szakadásig (L):

Hurkolt hálózat esetén töltendő ki A megadott érték sehol sem lehet nulla! Nulla érték beírása esetén újra kell indítani a munkafüzetet!

A vezeték belső átmérője (D): A sértetlen vezetékek hossza (L): Az elszakadt vezeték hossza SZ pontig (L): Járatos méret

DN 32 DN 40 DN 50 DN 63 DN 80 DN 90 DN 100 DN 110 DN 150 DN 160 DN 200 DN 250 DN 300 DN 315

1)

Acél

p1

D

Ttalaj

Adja meg az adatokat! 55,8 mm 2 800 m

Aki=A

L

NE TÖLTSE KI! 1.szakasz (A-C)

2. szakasz (B-C)

130,8 1 000

3. szakasz (C-SZ)

130,8 800

4. szakasz (E-SZ)

90,0

90,0

400

500

5. szaksz (F-E)

6. szakasz (G-E)

90,0 600

90,0 mm 1 500 m m

2)

PE SDR 17,6 SDR 11 Belső átmérő mm

p1

26,0 32,6 51,2 55,8

51,4

79,6

73,6

p1

p0

A

Aki=A 1

Aki=A

D3

F D4

5

82,5

C

E

100,8 97,4

2

90,0

150,0 206,5 260,4 309,7

141,8 177,2 221,6

130,8 163,6 204,6

279,2

257,8

3 Ttalaj

B

4

SZ Ttalaj

6

G p1

p1

1

TIGÁZ-DSO Kft. FÖLDGÁZELOSZTÁSI ÜZLETSZABÁLYZAT III/5.FÜGGELÉK Gázkiáramlások vizsgálata vezetékszakadás esetén 1. Sugaras, korlátlan

Sugaras hálózat, korlátlan utánpótlással

Állandók Ru= ###### J/kmolK Mlev=

Kiáramlás hangsebesség alatt vagy hangsebességgel Teljes vagy a teljes keresztmetszettől kisebb kiáramlási felület

28,963 kg/kmol

zlev=

0,9994

rlev=

1,2929 kg/m

3

Kiindulási összetételek A FŐMODULból átvett összetétel

Komponens Összetétel

Komponensek

Képlet

Fizikai normálállapotban (0

Moláris tömeg [1]

Mi

Index

Az egyes komponensek figyelembe vett értékei

kg/kmol

Móltérfogat [2]

Vi

0

C és 1013,25 mbar)

Sűrűség [1] [2]

Kompreszsziós tényező [1]

Összegzési tényező [1]

ri

z

(bi)1/2

cp

cv

kJ/kgK

kJ/kgK

Izentrópikus kitevő [3]

Dinamikai viszkozitási tényező [4]

k

μ Ns/m2

Metán

CH4

98,00%

1

Metán

CH4

16,043

m3/kmol 22,3600

0,9976

0,0490

2,156

1,638

1,316

0,00001035

Etán

C2H6

1,00%

2

Etán

C2H6

30,070

22,1875

1,3553

0,9900

0,1000

1,729

1,453

1,190

0,00000855

Propán

C3H8

0,00%

3

Propán

C3H8

44,097

21,9297

2,0108

0,9789

0,1453

1,549

1,361

1,138

0,00000750

i-Bután

C4H10

0,00%

4

i-Bután

C4H10

58,123

21,6159

2,6889

0,9580

0,2049

1,599

1,456

1,098

0,00000680

n-Bután

C4H10

0,00%

5

n-Bután

C4H10

58,123

21,5195

2,7009

0,9572

0,2069

1,599

1,456

1,098

0,00000680

i-Pentán

C5H12

0,00%

6

i-Pentán

C5H12

72,150

21,0556

3,4266

0,9370

0,2510

1,599

1,484

1,077

0,00000620

n-Pentán

0,00%

7

n-Pentán

C5H12

72,150

20,8874

3,4542

0,9180

0,2864

1,599

1,484

1,077

0,00000620

Hexán +

C5H12 C6+

0,00%

8

n-Heptán C6+

C7H16

100,204

20,5000

4,8880

0,8300

0,4123

1,608

1,512

1,063

0,00000717

Szén-dioxid Nitrogén

CO2 N2

1,00% 0,00%

9 10

CO2

44,010

22,2569

1,9774

0,9933

0,0819

N2

28,014

22,4049

1,2503

0,9995

0,0224

0,817 1,039

0,628 0,742

1,301 1,400

0,00001382 0,00001660

mól%

Összesen:

Szén-dioxid Nitrogén

kg/m3 0,7175

Fajhő 1013,25 mbar 0 0C [3]

Adatforrás:

100,00%

[1] MSZ ISO 6976: 1997. A hőérték, a sűrűség, a relatív sűrűség és a Wobbe-szám számítása a gázösszetételből [2] N.V. Nederlandse Gasunie: Physical properties of natural gases; 1980. [3] G. Cerbe: Grundlagen der gastechnik; Carl Hanser Verlag München Vien, 2004, ISBN 3-446-22803-9 [4] Meszléry C.: Gáztechnikai példatár; Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1978, ISBN 963 10 2184 X [5] Bobok E.: Áramlástan, Miskolci Egyetemi Kiadó, 1997.

üzemvezető

[6] Wilkinson, J.V.-Holliday, D.V.-Batey, E.R. (1964): Analytic solution for gas flow; Pipe Line Industry, 11.

Számított értékek

A reális gáz anyag- és állapotjelzői Moláris tömeg (Mgáz): Kompressziós tényező (z): Kompressziós tényező (z): Relatív sűrűség (d): Sűrűség (ρgáz):

Megjegyzés 16,4629 kg/kmol 0,9975 0,9895 0,5695 3 0,7363 kg/m

0 0C; 1013,25 mbar [1] Tüzemi; p1 (Wilkinson összefüggés) [6]

0 0C

Állandó térfogaton vett fajhő (cv,kev): Izentrópikus kitevő (κ): Dinamikai viszkozitási tényező (μ): A gázkeverékre jell. techn. gázáll. (Rt):

1,6078 kJ/kgK 1,3140 2 0,000010 Ns/m 505,0441 J/kgK

0 0C

437,2882 m/s 406,5400 m/s 4,00 bar

(Talajhőmérsékleten) [5]

500 000 Pa

Barometrikus nyomás (p0):

100 000 Pa

A gáz hőmérséklete (T1): A vezeték belső átmérője (D): A vezeték érdessége (k): Vezeték hossz a szakadásig (L): A vezeték keresztmetszete (A): A kiáramlási keresztmetszet (A3): A kiömlő- és a vezeték keresztmetszetek aránya (A3/A): A kiömlés időtartama (t):

288,15 0,06 0,00003 2 800 0,0024 0,0024

K m m m m2 m2

Ttalaj

L

0 0C 0 0C (Herning & Zipperer) [2] 0 0C

p0


Aki
(A kezdőpontban) (A kezdőpontban)

p1

D

Ttalaj

(Talajhőmérséklet)

L

(Az állandó nyomású ponttól) 2 24 cm

100 % 3 600 sec

© Miskolci Egyetem Gázmérnöki Tanszék - Tigáz ZRt., 2006.

Aki=A

0 0C; 1013,25 mbar

2,1126 kJ/kgK

A vezeték abszolút nyomása (p1):

D

0 0C; 1013,25 mbar

Állandó nyomáson vett fajhő (cp,kev):

A gázra jellemző hangsebesség (a 0): A gázra jell. kritikus hangsebesség (a*): A vezeték névleges túlnyomása (p1):

p0 p1

2


Sugaras hálózat korlátlan utánpótlással, kiáramlás a hangsebesség alatt a kiömlési kersztmetszet egyenlő vagy nagyobb a cső keresztmetszeténél A kezdőpont sűrűsége (ρ1): λ1= λ2= λ3= λ4= λ5= A csősúrlódási tényező (λ): A Reynolds-szám (Re): A kezdőpont sebessége (c1): A kiömlés sebessége (cki): A kiömlés tényleges sebessége: A kiömlő térfogatáram (Qn):

A kiömlő gázmenyiség (Vn):

3 3,4722 kg/m 0,0300 0,0185 0,0188 0,0188 0,0188 0,0188 225 483 12,08 m/s 60,41 m/s

60,41 0,1382 497,59 524,91 525

A kiömölhető gázmennyiség maximuma a hiba elhárításáig (Aki>=Ateljes):

m/s 3 m /s 3

m /h m3/h m3

3 525 m

(Üzemállapotban)

ρ1 

1 λ

p1  Mgáz

[kg/m 3 ]

z1  R u  T1

 2,51  k  2  lg    Re  λ 3,715D

A kiömlő- és a vezeték keresztmetszet aránya (A3/A): A kezdőpont sűrűsége (ρ1): λ1=

0 m 100,00 % 3 3,4722 kg/m

(Állandó)

A  L e  4800   3  1  A2 

0,0185

λ3=

0,0188

λ4=

0,0188

λ5= A csősúrlódási tényező (λ): A Reynolds-szám (Re): A kezdőpont sebessége (L+L e) esetén (c1): A kiömlés sebessége (L+Le) esetén (cki):

0,0188 0,0188 225 483 12,08 m/s

A kiömlő térfogatáram (L+Le) esetén (Qn):

60,41 m/s 3 0,1382 m /s

A kiömlött gázmennyiség (Vn):

3 497,59 m /h 3 524,91 m /h 3 525 m

Az Aki

3 525 m

2

[m]

A KIÁRAMLÁS HANGSEBESSÉG ALATTI (Fizikai normálállapotban)

 p0   p1

(Fizikai normálállapotban) (Gáztechnikai normálállpotban) (Gáztechnikai normálállpotban)

c1 

(Gáztechnikai normálállpotban)

2

   1 

ρ1   p 0 ln p1   p1 

(Empirikus formula)

c ki  (Üzemállapotban)

0,0300

λ2=

c 1Dρ1 μ

(Állandó) Colebrookkal

 L   λ  D   2

Sugaras hálózat korlátlan utánpótlással, kiáramlás a hangsebesség alatt a kiömlési kersztmetszet kisebb a cső teljes keresztmetszetétől Szűkítésből adódó egyenértékű csőhossz (L e):

Re 

p1 p0

 p0   p1

ρ1   p 0 ln p1   p1 

(Állandó)

QN 

c1 

ρ1   p 0 ln p1   p1 

2

   1 

2  L  Le    λ  D   

2  L   λ  D  

[m/s]

c ki 

 p0     1  p1  [m 3 /s] Q N  2 2 2 L  4   p N  Mgáz T1   p 0  ln    4 2    λ D   π   TN  zR u D p1   p1  

p1 c1 p0

 p0   p1

(Fizikai normálállapotban) (Gáztechnikai normálállpotban)

Vn (150 C;1013,25mbar)  Qn (0 0 C;1013,25mbar) 


3

2

   1  [m 3 /s] 2 2 2 2 L  Le   4   p N  Mgáz T1   p 0    λ ln     4 2   D   π   TN  zR u D p1   p1  

(Fizikai normálállapotban)


[m/s]

2

   1 

2

(Állandó) Colebrookkal

[m/s]

 p0   p1

288,15  t [m 3 ] 273,15


Sugaras hálózat korlátlan utánpótlással, kiáramlás hangsebességgel a kiömlési kersztmetszet egyenlő vagy nagyobb a cső keresztmetszeténél A kezdőpont sűrűsége (ρ1): A kezdőpont sebessége (c1): A kiömlés sebessége (cki=a*): Az L hosszhoz tartozó Mach-szám (M1): A kiömlő térfogatáram (Qn):

3 3,4722 kg/m 12,08 m/s

406,54 m/s 0,028 3 0,1408 m /s 3

A kiömlött gázmenyiség (Vn): A kiömölhető gázmennyiség maximuma a hiba elhárításáig (Aki>=Ateljes):

506,89 m /h 3 534,73 m /h 3 535 m

!cki
3

ρ1 

(Üzemállapotban)

λ

('1. Mach szám' munkafüzet lapból) (Fizikai normálállapotban) (Fizikai normálállapotban)

QN 

D 2 π p1 TN M1  4 pN T1 z1

p1

D

(Gáztechnikai normálállpotban) (Gáztechnikai normálállpotban)


[kg/m 3 ]

κ 1 2   M  l 1 1  M 2 κ  1 2    ln  2 κ  1 D κ M 2 M2  1   2

(Állandó, előző blokkból) A KIÁRAMLÁS HANGSEBESSÉG ALATTI- SZÁMÍTÁS AZ ELŐZŐ BLOKK ALAPJÁN!

p1  Mgáz z1  R u  T1

Módosult Mach-szám a kezdeti pontban (M' 1): A kiömlő térfogatáram (Qn):

100,00 % 1,000

('1. Mach szám' munkafüzet lapból)

M2

3

0,1408 m /s 3

A kiömlött gázmenyiség (Vn): Az Aki
506,89 m /h 3 534,73 m /h 3 535 m

!cki
3

(Fizikai normálállapotban) (Fizikai normálállapotban) (Gáztechnikai normálállpotban) (Gáztechnikai normálállpotban)


A meghibásodás ideje alatt kiáramlott gázmenyiség gáztechnikai normálállapotban A kiömölhető gázmenyiség maximuma a hiba elhárításáig (Aki>=Ateljes): Az Aki

L κ 1

A2 1  2 κ  1 2  2κ 1   M2   A 3 M2  κ  1 κ  1 


0,028

3 525 m


3 525 m


M3

M1

Sugaras hálózat korlátlan utánpótlással, kiáramlás hangsebességgel a kiömlési kersztmetszet kisebb a cső teljes keresztmetszetétől A kiömlő- és a vezeték keresztmetszet aránya (A3/A): Mach-szám közvetlenül a kiömlés előtt (M2):

κRu z1T1 [m 3 /s] Mgáz

λ

κ 1 2   2 2 M2  1  l 1  M2  M' κ  1 M' 1 2   2 2 21  ln 2  κ  1 D κ  M' 1 M2 2 2 M2 M' 1 1   2

QN 

D 2 π p1 TN M1' 4 T1 pN z1

κz1R u T1 [m 3 /s] Mgáz

4

p0

Gázkiáramlások vizsgálata vezetékszakadás esetén 1. Mach-szám

A Mach-szám számítása Segédszámítás az '1. Sugaras, korlátlan' munkafüzet laphoz A Mach-szám számításához szükséges adatok A vezeték belső átmérője (D): Izentrópikus kitevő (κ): Súrlódási tényező (λ): Vezeték hossz a szakadásig (L):

Kapott Mach szám (M1): A vezeték keresztmetszete (A): A kiáramlási keresztmetszet (A3):

0,06 m 1,3140 0,0188 2 800 m

Megjegyzés (Állandó, előző munkalapról) (Állandó, Colebrook formulával számítva, előző munkalapról) (Az állandó nyomású ponttól) (Teljes keresztmetszeten történő kiáramlás esetén érvényes)

0,028 2 0,0024 m 2 0,0024 m

A/A3:

1,000

Kapott Mach szám (M2):

1,000

(Közvetlenül a csökkent keresztmetszet előtti teljes kersztmetszeten érvényes)

Kapott Mach szám (M'1):

0,028

(A keresztmetszet csökenés miatt módosuló Mach-szám a kezdőpontban)

p1

D

M3

M1

p0

M2 L κ 1

κ 1 2   M  l 1 1  M 2 κ  1 2 λ    ln  2 κ 1 2 D κ M 2 M  1   2

A2 1  2 κ  1 2  2κ 1   M2   A 3 M2  κ  1 κ  1 


κ 1 2   2 2 M2  1  l 1  M22  M' 1 κ  1 M' 1 2 λ    ln 2  D κ  M' 12 M22 2 2 M2 κ  1 M' 1 1 2  

5



Gázkiáramlások vizsgálata vezetékszakadás esetén 1. Mach-szám diagram

A Mach-szám (M1) változása teljes keresztmetszeten történő kiömlés esetén

A Mach-szám változása

Csőhossz a szakadásig

1,0 0,9

0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 10 000

9 000

8 000

7 000

6 000

5 000

4 000

3 000

Vezeték hossz a szakadás helyétől L [m]


6

2 000

1 000

0

Mach-szám

0,8


Gázkiáramlások vizsgálata vezetékszakadás esetén 2. Sugaras, nincs utánpótlás

Állandók

Sugaras hálózat, nincs utánpótlás

Ru= 8 314,51 J/kmolK Mlev= 28,9626 kg/kmol zlev= 0,99941

Teljes, vagy teljes keresztmetszettől kisebb kiáramlási felület

3 rlev= 1,29292 kg/m



Moláris tömeg [1]

Képlet

Az egyes komponensek figyelembe vett értékei 0

Fizikai normálállapotban (0 C és 1013,25 mbar) Móltérfogat [2]

Mi

Index

Vi

kg/kmol

Sűrűség [1] [2]



ri

z

(bi)1/2

cp kJ/kgK

cv kJ/kgK



k

μ Ns/m2

Metán

CH4

98,00%

1

Metán

CH4

16,043

m3/kmol 22,3600

0,9976

0,0490

2,156

1,638

1,316

0,00001035

Etán

C2H6

1,00%

2

Etán

C2H6

30,070

22,1875

1,3553

0,9900

0,1000

1,729

1,453

1,190

0,00000855

Propán

C3H8

0,00%

3

Propán

C3H8

44,097

21,9297

2,0108

0,9789

0,1453

1,549

1,361

1,138

0,00000750

i-Bután

C4H10

0,00%

4

i-Bután

C4H10

58,123

21,6159

2,6889

0,9580

0,2049

1,599

1,456

1,098

0,00000680

n-Bután

C4H10

0,00%

5

n-Bután

C4H10

58,123

21,5195

2,7009

0,9572

0,2069

1,599

1,456

1,098

0,00000680

i-Pentán

C5H12

0,00%

6

i-Pentán

C5H12

72,150

21,0556

3,4266

0,9370

0,2510

1,599

1,484

1,077

0,00000620

n-Pentán

C5H12 C6+

0,00%

7

n-Pentán

C5H12

72,150

20,8874

3,4542

0,9180

0,2864

1,599

1,484

1,077

0,00000620

0,00%

8

n-Heptán C6+

C7H16

100,204

20,5000

4,8880

0,8300

0,4123

1,608

1,512

1,063

0,00000717

CO2 N2

1,00%

9

Szén-dioxid

CO2

44,010

22,2569

1,9774

0,9933

0,0819

0,817

0,628

1,301

0,00001382

0,00%

10

N2

28,014

22,4049

1,2503

0,9995

0,0224

1,039

0,742

1,400

0,00001660

mól%

Hexán + Szén-dioxid Nitrogén

Összesen:

Nitrogén

kg/m3 0,7175

Fajhő 1013,25 mbar 0 0C [3]

Adatforrás:

100,00%


üzemvezető


Számított értékek

A reális gáz anyag- és állapotjelzői Moláris tömeg (Mgáz): Kompressziós tényező (z): Kompressziós tényező (z): Relatív sűrűség (d): Sűrűség (ρgáz):


p0 0 0C; 1013,25 mbar [1] Tüzemi; p1 (Wilkinson összefüggés) [6]

0 0C

Állandó térfogaton vett fajhő (cv,kev): Izentrópikus kitevő (κ): Dinamikai viszkozitási tényező (μ): A gázkeverékre jell techn. gázáll. (Rt):

1,6078 kJ/kgK 1,3140 2 0,000010 Ns/m 505,0441 J/kgK

0 0C

437,2882 m/s 406,5400 m/s 4,00 bar


500 000 Pa


100 000 Pa

A gáz hőmérséklete (T1): A vezeték belső átmérője (D): A vezeték érdessége (k): Vezeték hossz a szakadásig (L): A vezeték keresztmetszete (A): A kiáramlási keresztmetszet (A3): A kiömlő- és a vezeték keresztmetszetek aránya (A3/A): A kiömlés időtartama (t):

288,15 0,06 0,00003 2 800 0,0024 0,0012


K m m m m2 m2

Ttalaj

Aki=A

p1 fokozatosan csökken p0-ig

0 0C; 1013,25 mbar

2,1126 kJ/kgK

A vezeték abszolút nyomása (p1):

D

0 0C; 1013,25 mbar


A gázra jellemző hangsebesség (a0): A gázra jell. kritikus hangsebesség (a*): A vezeték névleges túlnyomása (p1):

p1

L

0 0C 0

0 C (Herning & Zipperer) [2] 0 0C

p0


Aki
(A kezdőpontban)

p1

(A kezdőpontban)


D

Ttalaj p1 fokozatosan csökken p0-ig L

(Az állandó nyomású ponttól) 2 24 cm

49,07 % 3 600 sec

7


Gázkiáramlások vizsgálata vezetékszakadás esetén 2. Sugaras, nincs utánpótlás

Sugaras hálózat korlátozott utánpótlással, a kiömlési kersztmetszet kisebb, egyenlő vagy nagyobb a cső keresztmetszeténél Szűkítésből adódó egyenértékű csőhossz (Le): A kezdőpont sűrűsége (ρ1): λ1= λ2= λ3= λ4= λ5= A csősúrlódási tényező (λ): A Reynolds-szám (Re): A kezdőpont sebessége t(0)-ban (c1): Maximálisan kiömölhető gázmennyiség: A "K" állandó értéke: Időköz: A vezeték teljes leürülési ideje (t): A kiömölhető gázmennyiség maximuma a hiba elhárításáig (mmax): A gáz sűrűsége p0 környezeti nyomáson (ρi): A vezetékben maradt gázmenyiség (mi):

0 m kg/m3

3,4722 0,0300 0,0185 0,0188 0,0188 0,0188 0,0188 225 483 12,08 23,7753 32,2894 22 722 246,38 30 7,5

m1 

D2 π  L  ρ1 [kg] 4

p1  Mgáz z1  R u  T1

(Jó közelítésel állandó) Colebrookkal (Jó közelítésel állandó)

m/s kg m3 x 106 sec perc

19,06 kg 3 25,88 m 3 27 m


(Kezdeti állapotban)

ρ1 

23,78 kg 3 0,6889 kg/m 4,72 kg

A kiömlött gázmennyiség a hiba elhárításáig:

(Empirikus formula)

(L+Le) értékkel számítva (A csővezetékben lévő gáz tömege t(0)-ban)

2 p1(i)  p 02

  m

2

λ

(Fizikai normálállapotban)

A vezeték teljesen leürül!

(Talajhőmérsékleten) (Ha az elhárítás ideje rövidebb a teljes leürülési időnél, az eredmény a teljes tömeg - a maradék tömeg; ellenkező esetben a teljes tömeg - p0 nyomású gáztömeg) (Fizikai normálállapotban)

[kg/m 3 ]

L  L e  4  z  R u  T1   Mgáz D5  π 

p1(i)  p1(i 1)

 i Δt mi1  m [Pa] mi1

A  L e  4800   3  1  A2 

2

[m]

L  L e  4  z  R u  T1    Mgáz D5 π 2

K  λ

(Gáztchnikai normálállapotban)

8

[kg/s]


Gázkiáramlások vizsgálata vezetékszakadás esetén 3. Hurkolt, korlátlan

Állandók

Hurkolt hálózat, korlátlan utánpótlással

Ru=

8 314,51 J/kmolK

Mlev=

28,9626 kg/kmol

Kiáramlás hangsebesség alatt vagy hangsebességgel Teljes vagy teljes keresztmetszettől kisebb kiáramlási felület

zlev= rlev=

1,292923 kg/m



Az egyes komponensek figyelembe vett értékei

0,99941 3

Fizikai normálállapotban (0 0 C és 1013,25 mbar)

Moláris tömeg [1]

Képlet

Mi

Index

Móltérfogat [2]

Sűrűség [1] [2]



ri

z

(bi)1/2

Vi

kg/kmol

cp

cv

kJ/kgK

kJ/kgK



k

μ 2 Ns/m

Metán

CH4

98,00%

1

Metán

CH4

16,043

m 3/kmol 22,3600

0,9976

0,0490

2,156

1,638

1,316

0,00001035

Etán

C2H6

1,00%

2

Etán

C2H6

30,070

22,1875

1,3553

0,9900

0,1000

1,729

1,453

1,190

0,00000855

Propán

C3H8

0,00%

3

Propán

C3H8

44,097

21,9297

2,0108

0,9789

0,1453

1,549

1,361

1,138

0,00000750

i-Bután

C4H10

0,00%

4

i-Bután

C4H10

58,123

21,6159

2,6889

0,9580

0,2049

1,599

1,456

1,098

0,00000680

n-Bután

C4H10

0,00%

5

n-Bután

C4H10

58,123

21,5195

2,7009

0,9572

0,2069

1,599

1,456

1,098

0,00000680

i-Pentán

C5H12

0,00%

6

i-Pentán

C5H12

72,150

21,0556

3,4266

0,9370

0,2510

1,599

1,484

1,077

0,00000620

n-Pentán Hexán +

C5H12 C6+

0,00% 0,00%

7 8

n-Pentán

C5H12

72,150

20,8874

3,4542

0,9180

0,2864

n-Heptán C6+

C7H16

100,204

20,5000

4,8880

0,8300

0,4123

1,599 1,608

1,484 1,512

1,077 1,063

0,00000620 0,00000717

Szén-dioxid

CO2 N2

1,00%

9

Szén-dioxid

CO2

44,010

22,2569

1,9774

0,9933

0,0819

0,817

0,628

1,301

0,00001382

0,00%

10

N2

28,014

22,4049

1,2503

0,9995

0,0224

1,039

0,742

1,400

0,00001660

mól%

Nitrogén

Összesen:

Nitrogén

kg/m 3 0,7175

Fajhő 1013,25 mbar 0 0C [3]

Adatforrás:

100,00%


üzemvezető


Számított értékek A reális gáz anyag- és állapotjelzői Moláris tömeg (Mgáz): Kompressziós tényező (z): Kompressziós tényező (z): Relatív sűrűség (d): Sűrűsége (ρgáz):


0 0C; 1013,25 mbar [1] Tüzemi; p1 (Wilkinson összefüggés) [6] 0 0C; 1013,25 mbar


2,1126 kJ/kgK

0 0C

Állandó térfogaton vett fajhő (cv,kev): Izentrópikus kitevője: Dinamikai viszkozitási tényező (μ): A gázkeverékre jell. techn. gázáll. (Rt):

1,6078 kJ/kgK 1,3140 2 0,000010 Ns/m 505,0441 J/kgK

0 0C

437,2882 m/s 406,5400 m/s 4,00 bar


A gázra jellemző hangsebesség (a0): A gázra jell. kritikus hangsebesség (a*): A hálózat névleges túlnyomása (pH): A hálózat abszolút nyomása (pH):

500 000 Pa


100 000 Pa

A gáz hőmérséklete (T1): A sérült szaksz belső átmérője (D): A vezeték érdessége (k): A sérült szakasz keresztmetszete (A): Kiáramlási keresztmetszet maximuma (Amax): A kiömlés keresztmetszete (Aki): A kiáramlási keresztmetszet (A3) ABCSZ: A kiáramlási keresztmetszet (A4) EFGSZ: A kiömlő- és a vezeték keresztmetszetek aránya 2A3/A: A kiömlés időtartama (t):

288,15 0,09 0,00003 0,0064 0,0127

K m m m2 2 m

p1

0 0C; 1013,25 mbar

Aki=A

D3

F D4

5

0 C

C


E

(A kezdőpontokban) (A kezdőpontokban)

3

2

Ttalaj


B 2

64 cm 2 127 cm 2 64 cm max.

2 0,0064 m

2 64 cm max.


1

0

2 0,0127 m 2 0,0064 m

200,00 % 3 600 sec

Aki=A

0 0C 0 0C (Herning & Zipperer) [2]

p1

p0

A

4

SZ Ttalaj

6

G p1

p1

max. 200%

9


Gázkiáramlások vizsgálata vezetékszakadás esetén 3. Hurkolt, korlátlan A szakasz neve: A szakasz kezdő és végpontja: A vezeték belső átmérője (D): A sértetlen vezetékek hossza (L): Az elszakadt vezeték hossza SZ pontig (L):

1.szakasz (A-C) 0,131 1 000

2. szakasz (B-C) 0,131 800

3. szakasz (C-SZ) 0,090

4. szakasz (E-SZ) 0,090

400

500

5. szaksz (F-E) 0,090 600

6. szakasz (G-E) 0,090 m 1 500 m m

2

K 1  λ1

L1  4  pH    D15  π  ρH 2

Hurkolt hálózat korlátlan utánpótlással, kiáramlás a hengsebeség alatt A kiömlési keresztmetszet egyenő vagy nagyobb a cső keresztmetszeténél 1.szakasz A pont

2. szakasz B pont

3. szaksz C pont

Kinullázási érték (pC,E) [(ph+p0)/2]: Az adott pont nyomása (p(i)): (i) Sűrűség az adott pontban (ρ ): (1) Nyomásérték λ iterációjához (p ): Sűrűség a λ iterációjához (ρ(1)): λ1= λ2= λ3= λ4= λ5= A csősúrlódási tényező (λ(1)): A Reynolds-szám (Re(1)): (1) Sebesség λ iterációjához (c ): (i) Sebesség az adott pontban (c ): A kiömlés sebessége (cki): "K" konstans értékek 'i'-edik közelítésben: (i) Tömegáramok 'i'-edik közelítésben (m ): Nyomásértékek 'i'-ik közelítésben (pC,E):

500 000 3,4722 400 000 2,7778 0,0300 0,0149 0,0152 0,0152 0,0152 0,0152 814 001 23,26 9,24

500 000 3,4722 400 000 2,7778 0,0300 0,0148 0,0151 0,0151 0,0151 0,0151 912 493 26,07 10,36

92 405 557 133

73 440 323 421

0,4310

0,4835

A kiömlő gáz tömegárama (m (i)): A kiömlő gáz térfogatárama (Q(i)):

4. szakasz E pont

300 000

300 000

482 528 3,3509 300 000 2,0833 0,0300 0,0159 0,0161 0,0161 0,0161 0,0161 751 403 41,61 42,90 207,00

419 518 2,9133 300 000 2,0833 0,0300 0,0160 0,0162 0,0162 0,0162 0,0162 672 219 37,22 38,20 160,27

0,9145 482 528

0,7081 419 518

5. szakasz F pont

6.szakasz G pont Pa

500 000 3,4722 400 000 2,7778 0,0300 0,0161 0,0164 0,0164 0,0164 0,0164 576 962 23,96 19,73

500 000 3,4722 400 000 2,7778 0,0300 0,0166 0,0169 0,0169 0,0169 0,0169 359 497 14,93 12,29

388 375 188 634

1 003 584 101 780

0,4365

Pa kg/m3

(Állandó)

m/s m/s

kg/s 3 m /s m 3/h m 3/h m3

Kinullázási érték (pC,E) [(ph+p0)/2]: (i)

Az adott pont nyomása (p ): Sűrűség az adott pontban (ρ(i)): Sebesség az adott pontban (c(i)): A kiömlés sebessége (cki): "K" konstans értékek 'i'-edik közelítésben: Tömegáramok 'i'-edik közelítésben (m (i)): Nyomásértékek 'i'-ik közelítésben (pC,E):

500 000 3,4722 9,24

500 000 3,4722 10,36

92 405 557 133

73 440 323 421

0,4310

0,4835

(i)

A kiömlő gáz tömegárama (m ): A kiömlő gáz térfogatárama (Qn(i)):



K 3  λ3

L 3  4  pH    D 53  π  ρH

2

rc0  

(Fizikai normálállapotban) (Fizikai normálállapotban) (Gáztechnikai normálállapotban)

p c0   rH pH  p 00      p  1  C 

1

cc 

λ

2 L  ρH   p 00     λ3 3  ln p H   p C  D3   

 2,51  k  2  lg    Re  λ 3,715D

m11 

m 31 1

K1 K2

p c1  p H2  λ1

0,006362 0,00

0,006362 0,00

300 000

300 000

482 528 3,3509 42,90 207,00

419 518 2,9133 38,20 160,27

0,9145 482 528

0,7081 419 518

0,9145 1,2420

0,7081 0,9616

m Pa 500 000 3,4722 19,73 388 375 188 634

500 000 Pa 3 3,4722 kg/m 12,29 m/s m/s 1 003 584 101 780

0,4365

0,2716 kg/s Pa kg/s m 3/s m 3/h m 3/h m3

4 471,10 3 461,89 4 716,63 3 652,00 4 717 3 652 A KIÁRAMLÁS HANGSEBESSÉG ALATTI A KIÁRAMLÁS HANGSEBESSÉG ALATTI

10

[kg/s]

(Gáztechnikai normálállapotban)

Hurkolt hálózat korlátlan utánpótlással, kiáramlás a hengsebeség alatt A kiömlési keresztmetszet kisebb a cső keresztmetszeténél A kiömlési keresztmetszet megosztása a teljes kersztmetszetű tömegáramok arányában (A3) (A4): A megosztott szűkítési keresztmetszethez tartozó egyenértékű csőhossz (Le):

L 2  4  pH    D 52  π  ρH

1

0,2716 kg/s Pa

0,9145 0,7081 1,2420 0,9616 4 471,10 3 461,89 4 716,63 3 652,00 4 717 3 652 A KIÁRAMLÁS HANGSEBESSÉG ALATTI A KIÁRAMLÁS HANGSEBESSÉG ALATTI


Pa kg/m 3

Megjegyzés: Ha "#SZÁM" felirat jelenik meg bizonyos cellékban, akkor E62-es cellába be kell írni az E61ben szereplő nyomásértéket, majd egyenlővé kell tenni E62-t az E77-es cellával (=E77). A jobb oldalon ue. az eljárás, először az F62-es cellába be kell írni az F61ben lévő nyomásértéket, majd F62-t egyenlővé kell tenni F77-el (=F77)!

K 2  λ2

2

L1  4  pH  12 m   D15  π  ρH

[Pa]

Megjegyzés: Ha "#SZÁM" felirat jelenik meg bizonyos  p 0i   cellékban, akkor E88-es    p  1 cellába be kell írni az E87D 32 π p ci   C  i 3  ben szereplő m  ρH [kg/s] 2 4 pH nyomásértéket, majd  L  ρH   p (i) ln 0   λ 3 3  egyenlővé kell tenni E88-t pH   p C  D3  az E93-es cellával. A jobb   oldalon ue. az eljárás, először az F88-es cellába be kell írni az F87-ben lévő 2 nyomásértéket, majd F88-t A  egyenlővé kell tenni F93-al! L e  4800   3  1 [m] (Fizikai normálállapotban) (Fizikai normálállapotban) (Gáztechnikai normálállapotban) (Gáztechnikai normálállapotban)

 A2




Gázkiáramlások vizsgálata vezetékszakadás esetén 3. Hurkolt, korlátlan Hurkolt hálózat korlátlan utánpótlással, kiáramlás a hengsebeséggel A kiömlési keresztmetszet egyenő vagy nagyobb a cső keresztmetszeténél 1.szakasz A pont Az L hosszhoz tartozó Mach-szám (MC;E): "K" konstans értékek: A kiömlés sebessége (cki=a*):

92 405 557 133

2. szakasz B pont 73 440 323 421

A kiömlő gáz tömegárama (m C,E):

3. szaksz C pont

4. szakasz E pont

5. szakasz F pont

2

6.szakasz G pont

K 1  λ1

0,100

0,089

0,0000019217

0,0000017103

406,54

406,54

m/s

0,9264

0,7147


388 375 188 634

1 003 584 101 780

A kiömlő gáz térfogatárama (QnC,E):

1,2581

0,9706

kg/s m 3/s


4 529,27 4 777,99 4 778

3 494,19 3 686,08 3 686

m 3/h 3 m /h m3

2

K 2  λ2 (Fizikai normálállapotban) (Fizikai normálállapotban) (Gáztechnikai normálállapotban)

0,006362

0,006362

Mach-szám közvetlenül a kiömlés előtt (M2):

1,000

1,000

Módosult Mach-szám a kezdeti pontban (M'1): "K" konstans értékek: A kiömlés sebessége (cki=a*):

0,100

0,089

0,0000019217

0,0000017103

406,54

406,54

m/s

A kiömlő gáz tömegárama (m C,E):

0,9264

0,7147

A kiömlő térfogatáram (Qn):

1,2581

0,9706

kg/s m 3/s

A kiömlött gázmenyiség (Vn):

4 529,27 4 777,99 4 778

3 494,19 3 686,08 3 686

m 3/h 3 m /h m3

92 405 557 133

73 440 323 421

κMgáz

D 32 π 4

L3 

κ 1 2   MC  D 3 1  MC2 κ  1 2  ln   2 κ 1 2 κλ3  MC 2 MC  1 2  


ZR u TH

Mc


388 375 188 634

1 003 584 101 780

A meghibásodás ideje alatt kiömlött gázmennyiség gáztechnikai normálállapotban A kiömölhető gázmenyiség maximuma a hiba elhárításáig (Aki>=Ateljes):

8 369

m3


Az Aki
8 369

m3



L 2  4  pH    D 52  π  ρH

K3 


Hurkolt hálózat korlátlan utánpótlással, kiáramlás a hengsebeséggel A kiömlési keresztmetszet kisebb a cső keresztmetszeténél A kiömlési keresztmetszet megosztása a teljes kersztmetszetű tömegáramok arányában (A3) (A4):

L1  4  pH    D15  π  ρH

11

(Fizikai normálállapotban) (Fizikai normálállapotban) (Gáztechnikai normálállpotban) (Gáztechnikai normálállpotban)

QN 

3 m ZR u TN  K 3pH ρN p NMgáz

1

K1 K2

 K 1  K 1K  1   K 2   2 3

2

[m 3 /s]


Gázkiáramlások vizsgálata vezetékszakadás esetén 3. Mach-szám

A Mach-szám számítása Segédszámítás az '3. Hurkolt, korlátlan' munkafüzet laphoz A Mach-szám számításához szükséges adatok

Megjegyzés

A sérült vezeték belső átmérője (D): Izentrópikus kitevő (κ): Súrlódási tényező a sérült szakaszon (λC-SZ):

0,09 m 1,3140 0,0161

(Állandó, előző munkalapról)

Súrlódási tényező a sérült szakaszon (λE-SZ):

0,0162

(Állandó, Colebrook formulával számítva, előző munkalapról)

(Állandó, Colebrook formulával számítva, előző munkalapról)

Vezeték hossz a szakadásig (LC-SZ):

400 m

(A pC csomóponttól C-SZ szakasz)

Vezeték hossz a szakadásig (LE-SZ):

500 m

(A pE csomóponttól E-SZ szakasz)

Kapott Mach szám (MC): Kapott Mach szám (ME): A vezeték keresztmetszete (A): A kiáramlási keresztmetszet (A3) C-SZ: A kiáramlási keresztmetszet (A3) E-SZ:

0,100

(Teljes keresztmetszeten történő kiáramlás esetén érvényes C csomópontban)

0,089

(Teljes keresztmetszeten történő kiáramlás esetén érvényes E csomópontban)

2 0,0064 m 2 0,0064 m 2 0,0064 m

A/A3 C-SZ:

1,000

A/A3 E-SZ:

1,000

Kapott Mach szám (M2C):

1,000


Kapott Mach szám (M'1C):

0,100

(A keresztmetszet csökenés miatt módosuló Mach-szám a C csomópontban)

Kapott Mach szám (M2E):

1,000


Kapott Mach szám (M'1E):

0,089

(A keresztmetszet csökenés miatt módosuló Mach-szám az E csomópontban)

κ 1 2   M  l 1 1  M 2 κ  1 2 λ    ln  2 κ 1 2 D κ M 2 M  1 2  


A2 1  2 κ 1 2    M2   A 3 M2  κ  1 κ  1 

12

κ 1 2 κ 1

κ 1 2   2 2 M2  1  l 1  M22  M' 1 κ  1 M' 1 2 λ    ln 2  D κ  M' 12 M22 2 2 M2 κ  1 M' 1 1 2  

Harmadik fél által történő vezetékszakítás során kiáramló gázmennyiségek meghatározása Bemenő adatok A hálózat kialakítása:

Recommend Documents