Газонаполнительные станции (ГНС)

Для бесперебойного снабжения сжиженным газом в районах потребления создается система распределения сжиженных газов.

Основными производственными звеньями системы распределения являются кустовая база, газонапорная станция (ГНС) и транспортные средства.

Кустовые базы и ГНС сжиженного газа предназначены для приема, хранения и наполнения сжиженным газом баллонов и автоцистерн, а также для доставки их коммунально-бытовым и промышленным потребителям. На кустовых базах и ГНС сжиженного газа производятся следующие технологические операции:

Прием сжиженного газа;

Слив сжиженного газа;

Хранение сжиженных газов в емкостях хранилищ, автоцистернах, баллонах.

Пример 9.10.1.Определить количество слитого сжиженного пропана из автоцистерны АЦЖГ-12-200В. Степень наполнения φ=0,57; V”=6 м³; V’=8 м³; G=5000 кг; с=0,105 ккал(кг·°С); t’ = 0°С; t₀ = 0°С; р_н = 8,5 кгс/с²; р_к = 5,5 кгс/с²; α = 281,3·10^-4 ккал/(кгс·м); γ = 2360·10^-4 (ккал·м²)/кгс; q₀ = 2500 ккал;

Решение

Подставив цифровые значения величин в формулу, получим М’= 4643 кг.

Пример 9.10.2.Определить время истечения н-Бутана из горизонтального цилиндрического резервуара в такой же резервуар, имеющий D₁ = 2,6 м; L₁ = 10,1 м; Т₁ = Т₂ = 5°С; р_см = 7 кгс/см²; р₂ = 1,2 кгс/см²; γ_ж = 595 кг/м³; а=2; b = 3,24; f = 0,00785 м²; μ = 0,18.

Вытеснение производится метаном: G = 53 кг; R = 52,9 (кг·м)/(кг·К); Z = 0,98; α = 1,388; β = 1; γ = 2,12; n = 0,625; φ = 2,785; φ_н = 49°15’; φ_в =

По таблицам функций F(k, ) = 2,034; E(k, ) = 1,261; F(k, ) = =0,93; E (k, φ_н) = 0,7905.

Ответ: τ = 33,6 мин.

Расчет конструктивных примеров позволяет выявить зависимость времени освобождения резервуара от начального перепада давлений.

Анализируя эту зависимость, можно сделать вывод, что перепад давления выше 4-5 кгс/см² существенного сокращения времени слива не дает. Поэтому следует принимать перепад равным 2-4 кгс/см².

Рассмотрим компрессорный способ слива сжиженного газа из резервуара. Компрессор нагнетает пары сливаемого газа в паровое пространство емкости до определенного давления, одновременно происходит слив жидкости.

Для решения поставленной задачи необходимо рассмотреть уравнение теплового баланса системы пар – жидкость – металл емкости и уравнение материального баланса.

Уравнение теплового баланса системы связывает тепло, подведенное к системе извне, с изменением теплосодержания каждого элемента системы в отдельности.

Уравнение материального баланса устанавливает связь между количеством поданного в емкость пара, количеством слитой за время работы компрессора жидкости с изменением массы пара и жидкости в емкости.

При совместном решении уравнений теплового и материального баланса принято:

1) вследствие постоянства объема, емкости скорости изменения объемов жидкости и пара равны;

2) скорость изменения температуры металла равна скорости изменения температуры пара;

3) скорости изменения физических параметров жидкости и пара при помощи частных производных связаны со скоростью изменения давления в емкости.

В результате имеем:

где

М” и M’ – масса поданного пара и слитой жидкости; Т_М и Т₀ – температуры металла и окружающей среды; G и с – вес и теплоемкость металла емкости; F – поверхность резервуара; τ – время нагнетания.

Значение плотностей, объемов и энтальпий жидкости и пара являются первоначальными. Значение коэффициентов и в интервале температур от 0 до 30 °С могут быть приняты постоянными. Они легко определяются из соответствующих таблиц и диаграмм. Температура металла с достаточной степенью точности может быть принята равной среднеарифметической температуре пара за время нагнетания.

В формуле первый член равенства выражает расход пара на заполнение объема, ранее занятого жидкостью, второй и третий – на изменение теплосодержания жидкости и пара, четвертый – на теплоотдачу в окружающую среду. Если процесс слива производится таким образом, что прогреванию подвергается не вся масса жидкости, а только ее верхний незначительный слой, то, приняв =0 и =0, получим формулу:

Пример 9.10.3.Определить расход паров на слив пропана из автоцистерны АЦЖГ-12-200В. Степень заполнения цистерны f = 0,83; G = 5000 кг; с = 0,105 ккал/(кг·°С), температура t’ = 0° С; t₀ = -1° С; V”=2,18 м³; V’=12 м³; р_н = 4,9 кгс/с²; р_к = 8,5 кгс/с²; α = 260·10^-4 ккал/(кгс·м); β = 1503·10^-4 ккал(кгс·м); γ = 2260·10^-4 (ккал·м²)/кгс; q₀ = 1140 ккал;

Решение

.