Эффективный метод расчета утечек газа через сквозные отверстия в стенках газопроводов и сосудов высокого давления

摘要

Рассматривается вопрос о расчете объема газа, вытекающего из сосудов высокого и сверхвысокого (более 10 МП , давления через сквозные отверстия в их стенках. Основная особенность выполненного исследования состоит в том, что процесс истечения рассматривается в рамках модели реального газа, что существенно сказывается на количественных результатах. Показано, что учет реальных свойств природного газа, описываемых, наприме , уравнением состояния Пенга - Робинсона, и прежде всего эффекта Джоуля - Томсона, приводит к тому, что действительные объемы газа, выбрасываемого через отверстие, на 15-20 % превышают значения соответствующих объемов, рассчитанных на основе модели совершенного газа с уравнением состояния Менделеева - Клапейрон , Предложен простой и эффективный метод расчета параметров адиабатического течения реального газа, происходящего внутри сосуда высокого давления (в т.ч. газопровода) от места, удаленного от отверстия, до само ) отверстия и далее до наиболее сжатого сечения газовой струи, в котором достигается местная скорость звука. Этот метод позволяет определить все параметры (давление, температуру, плотность и скорость) газа в наиболее сжатом сечении вытекающей струи, найти коэффициент сжатия струи и расход вытекающего газа. Показано, что благодаря эффекту Джоуля - Томсона газ, двигаясь по направлению к отверстию, охлаждается значительно сильнее, чем предсказывает модель совершенного газа. Помимо этого существенно отличаются и значения давл -ния, плотности и скорости газа в наиболее сжатом сечении струи, а следовательно, и расход утечки. Приводятся данные расчета удельного (на 1 см2 площади отверстия) расхода природного газа (метана) для широкого диапазон а начальных давлений и температур.