Тепловой расчет трубопровода

Проектирование трубопровода (газопровода) связано с всевозможными расчетами. Одним из основных и базовых типов расчетов является тепловой расчет. Определение температуры транспортируемого продукта (газ, жидкость) по траектории проектируемого трубопровода необходимо для выбора его конструкции и обоснования применения дополнительных строительных материалов. Температурный режим эксплуатации и его оптимизация важны при проектировании технологических линий, соединяющих производственные сосуды и аппараты, что напрямую сказывается на технологии производства.

Кроме того, распределение температуры важно знать при проектировании магистральных и других видов трубопроводов, что влияет на их дальнейшую эксплуатацию (гидратообразование, растепление грунта и пр.).

Тепловой расчет трубопровода

Тепловой расчет участка трубопровода - визуализация программы ITM Flow


Свойства транспортируемого продукта сильно сказываются на конечных результатах расчета и полученных при этом значениях. Поэтому тепловой расчет трубопровода сопряжен с расчетом параметров и характеристик движущегося потока. Это может быть моно- или многокомпонентный поток, находящийся в одном фазовом состоянии, например, смесь газов или смесь жидкостей, либо многофазная смесь, например, газ с жидкостью.

Основные расчетные параметры газовых смесей:

1. Коэффициент сверхсжимаемости газа;
2. Вязкость;
3. Плотность;
4. Относительная плотность;
5. Псевдокритические температура, давление, плотность, удельный объем;
6. Приведенные температура, давление, плотность, удельный объем;
7. Число Рейнольдса;
8. Молекулярная масса;
9. Теплоемкость;
10. Газовая постоянная;
11. Температура;
12. Давление.

Основные расчетные параметры жидких смесей:

1. Вязкость;
2. Плотность;
3. Теплоемкость;
4. Число Рейнольдса;
5. Температура;
6. Давление.

Кроме того, на результат теплового расчета влияют коэффициент Джоуля-Томпсона (изменение температуры вследствие дроссель-эффекта, вызванного потерями давления на трение).

На разницу температур между исследуемыми точками трубопровода также оказывает влияние наличие на поверхности трубопровода дополнительных материалов, таких как теплоизоляционный материал с его свойствами. К основным таким свойствам относятся:

1. Толщина;
2. Коэффициент теплопроводности материала;
3. Диаметр;
4. Наличие дополнительных камер (воздушных, вакуумных).

Процесс теплопотерь характеризуется общим коэффициентом теплопроводности (теплопередачи), на значение которого так же оказывает влияние состояние окружающей среды и теплообмен с ней. К ним основным параметрам относятся:

1. Конвективный теплообмен;
2. Лучистый теплообмен;
3. Коэффициент теплоотдачи;
4. Температура окружающего воздуха;
5. Прокладка трубопровода (наземная, подземная).

Программный комплекс ITM Flow позволяет произвести тепловой расчет трубопровода и определить значение температур вдоль трубопровода и в любой исследуемой точке. Графический модуль позволяет наглядно увидеть как градиент температур вдоль трубопровода в виде цветовой гаммы, так и изменение значений температуры в виде диаграммы.

Компьютерное моделирование трубопровода
Гидравлический расчет трубопровода