Berechnung der Kapazitäten im TAG-Pipelinesystem
Die zur Berechnung der technischen (nominellen) Kapazität im TAG Pipelinesystem angewandte Methode stützt sich auf Formeln und Theoriemodelle für den Transport von Gas durch Rohrleitungen und berücksichtigt insbesondere die nachstehenden Faktoren:
- Lage und Topographie des Verlaufes des TAG Pipelinesystems
- Anwendung des maximal zulässigen Betriebsdruckes
- Anwendung der maximalen Leistung zum Betrieb der Verdichter
- Einhaltung der Druckbedingungen an der slowakisch-österreichischen und der österreichisch-italienischen Grenze
- Einhaltung der diesbezüglichen Standards für Sicherheit und Qualität der langfristigen Transportleistungen für die Kunden
FLUSSMODELL
1. DRUCKABFALLGLEICHUNGEN UND KORRELATIONEN
1.1. Allgemeine Gleichungen
Die Druckabfallgleichungen sind Momenteausgleichsgleichungen, welche drei Begriffe umfassen: Druckabfall durch Reibung, Druckabfall durch Beschleunigung und Höhendifferenz.
Die Druckabfallgleichung für die Rohrströmung ist:
1.1.1. ROHRSTRÖMUNG
Der Algorithmus setzt die Anwendung einer Reihe von einphasigen Reibungsfaktor-Korrelationen voraus:
f = Darcy-Weisbach Reibungsfaktor
Wirbelfreie (laminare) Strömung:
Verwirbelte (turbulente) Strömung (Colebrook-White Formel):
wobei:
2. ENERGIEAUSGLEICHSGLEICHUNG
Sie ist sehr allgemein gehalten und bezieht sich auf die Enthalpie H.
Die Gleichung berücksichtigt die Enthalpie aufgrund von Veränderungen der potentiellen und kinetischen Energie und aufgrund von Wärmeverlusten an die Umgebung.
Beim Herleiten des Temperaturwertes aus der Enthalpie, simuliert das Programm exakt die Joule-Thompson Effekte.
Für die Gas-Strömung gilt folgende Gleichung:
Der Ausdruck im Verhältnis zum Anteil der Wärme, übertragen vom Fluid zur Umgebung, beinhaltet den Wert des allgemein gültigen Wärmeübertragungskoeffizienten U.
2.1 Berechung des allegmeinen Wärmeübertragungskoeffizienten
Man ziehe den Querschnitt eines Rohres in Betracht, durch dessen Ebenen Wärme übertragen wird.
Jede Ebene hat einen Wärmeübertragungswiderstand. Der allgemeine Wärmeübertragungskoeffizient wird wie folgt berechnet:
Folgende Wärmeübertragungswiderstände werden berücksichtigt:
oder für vergrabene Rohre:
mit:
Für die Berechnung von αi in den oben angeführten Ausdrücken muss man einige Überlegungen anstellen.
2.1.1. Wärmeübertragungskoeffizient der Innenschicht
Der Ausdruck für diesen Koeffizienten setzt verschiedene Formen von verschiedenen Strömungstypen voraus; man sollte zwischen laminarer und turbulenter Strömung unterscheiden.
Newton'sche und Bingham'sche Fluide
Laminare Strömung
- Kern und Othmer Ausdruck
wobei:
Turbulente Strömung
- Sieder - Tate Ausdruck:
wobei die Bedeutung der oben angeführten Symbole anzuwenden ist.