Число Рейнольдса

Число Рейнольдса
Число Рейнольдса (Re) - это величина, которая характеризует режим
течения газа в трубе. Численно Re может принимать значения от сотен единиц (при
ламинарном течении газа) до десятков тысяч (при квадратичном режиме течения).
Пройдем всю расчетную цепочку, которая позволит определить число
Рейнольдса.
Относительная плотность газа:
Δ=
ρ
1,2044
ρ - абсолютная плотность газа, кг/м3.
В зависимости от соотношения давления и температуры, природный газ
имеет два устойчивых физических состояния - жидкое (сжиженный газ) и
газообразное, когда его свойства приближаются к свойствам идеального газа.
Между этими двумя фазами находится зона, в которой жидкость готова
превратиться в пар, а газ готов конденсироваться во влагу. Эта зона имеет
некоторую протяженность, ограниченную точкой закипания сжиженного газа с
одной стороны и точкой росы с другой. При некоторых соотношениях значений
давления и температуры эта неравновесная зона начинает сужаться, и при
достижении неких критических значений давления и температуры у газа исчезает
различие между насыщенным паром и жидкостью, и весь объем газа приходит к
единому однообразному состоянию.
Псевдокритические значения давления и температуры можно рассчитать
с помощью следующих выражений (взятых из советской эпохи газовой динамики,
но на самом деле вариантов несколько):
Псевдо-критическое давление:
Pcrit =1, 808⋅(26 , 831−1, 205⋅Δ)
Δ - относительная плотность газа.
Псевдо-критическая температура:
T crit=155 , 24⋅(0, 564+1, 205⋅Δ)
Δ - относительная плотность газа.
Приводим давление и температуру к условиям нашей газовой среды:
Приведенное давление:
Paverage
Pres=
P crit
Приведенная температура:
T res=
T average
T crit
Следующий этап расчета - определение динамической вязкости газа:
Динамическая вязкость:
2
1+ Pres
μ=5,1⋅10 ⋅(1+ ρ⋅( 1,1−0, 25⋅ρ ))⋅( 0,037+ T res⋅(1−0, 104⋅T res ))⋅
294 ,3⋅(T res−1 )
−6
ρ - абсолютная плотность газа, кг/м3.
И, наконец, искомое число Рейнольдса:
Число Рейнолдса:
Q⋅Δ
Re=1810⋅
d⋅μ
Q - объем транспорта газа, млн.м3/сут;
Δ - относительная плотность газа;
d - внутренний диаметр трубы, мм;
μ - динамическая вязкость.
Обратите внимание - для расчета расхода газа при критическом режиме
истечения необходимо рассчитать число Рейнольдса, а число Рейнольдса можно
определить, только зная расход газа.
Предлагаю следующий алгоритм расчета числа Рейнольдса и расхода
газа при критическом истечении:
· Делается некоторое предположение об объемах расхода газа. Я брал
давление около 30 кгс/см2 и температуру около 20 градусов Цельсия,
проводил расчет расхода газа для разных диаметров свечной трубы по
формуле из старого РД-153-39.0-112-2001, после чего находил
функциональную зависимость от диаметра через полиномиальный ряд
третьей степени. Полученный предполагаемый расход газа, естественно,
очень далек от истины, но это на данном этапе не сильно важно;
· Полученный расход газа подставляется в выражение для расчета числа
Рейнольдса;
· Рассчитанное число Рейнольдса подставляется в формулу расчета расхода
газа при критическом истечении (формула приведена в предыдущей заметке)
…
Последние два пункта выполняются поочередно требуемое количество
раз, приближая полученный результат к реальности. Могу утверждать, что на
практике достаточно повторить цикл пару раз.
GasCount.ru