امکان‌سنجی حذف از فرایند، خاموش نگه­داشتن و یا کاهش ظرفیت Gas Cooler در تأسیسات تقویت فشار گاز به‌منظور صرفه­جویی در مصرف انرژی با جایگزینی عایق­های جدید باهدف بهبود روش­ها و فنّاوری طراحی بهینه تجهیزات ایستگاه­ها

011
AZAD Logo JPG RGB.jpg

دانشگاه آزاد اسلامي

واحد همدان  

پردیس تحصیلات تکمیلی واحد علوم و تحقیقات همدان      

دانشکده  فنی و مهندسی، گروه مکانیک

«پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد رشته مهندسی مکانیک»

گرایش:  طراحی کاربردی

عنوان:

امکان‌سنجی حذف از فرایند، خاموش نگه­داشتن و یا کاهش ظرفیت Gas Cooler در تأسیسات تقویت فشار گاز به‌منظور صرفه­جویی در مصرف انرژی با جایگزینی عایق­های جدید باهدف بهبود روش­ها و فنّاوری طراحی بهینه تجهیزات ایستگاه­ها

استاد راهنما:

 

استاد  مشاور:

 

 دانشجو:

    تابستان ۱۳۹۶

چکیده

ایران یکی از بزرگ‌ترین مصرف‌کنندگان گاز طبیعی در جهان است. در حال حاضر انتقال گاز طبیعی به نقاط مختلف کشور با استفاده از چند خط لوله‌ی سرا سری و تعدادی خطوط اصلی منشعب از آن انجام می­شود. برای تأمین فشار لازم جهت انتقال گاز باید تأسیساتی برای تقویت فشار گاز در مسیر خط لوله ایجاد شود. تعداد این تأسیسات به شرایط طراحی و حداقل و حداکثر افت فشار مجاز در خط لوله بستگی دارد. خطوط انتقال گاز، گاز طبیعی را از منابع به دستگاه‌های توزیع گاز و به مصرف­کننده­هایی که حجم بالایی گـاز مصـرف می‌کنند، مانند نیروگاه‌ها حمل می­کنند. این خطوط قطر بالایی دارند و مسیرهای طولانی را طی می‌کنند. برای جبـران افت فشار در خطوط انتقال، گاز در ایستگاه‌های تقویت فشار توسط کمپرسور متراکم می‌شود و فشـار و دمـای آن در خروجی از کمپرسور افزایش می­یابد. سپس در کولرهای هوایی موجود در خروجی ایستگاه دما کاهش می‌یابد. مبدل‌های حرارتی (کولرهای هوایی) وظیفه تنظیم دمای گاز خروجی از ایستگاه را به عهده‌دارند تا از عـایق خطـوط انتقـال حفاظت نمایند.. با توجه به نتایج می‌توان نتیجه گرفت با افزایش با دمای خروجی ایستگاه هر ده درجه می‌تواند ۱۱ تا ۲۷ درصد افزایش طول را به همراه داشته باشد و هم‌چین می‌توان بیان کرد با افزایش طول دمای محیط به‌صورت نمای افزایش طول خواهیم داشت هرچه دمای محیط به دمای نقطه کاری عایق‌های با مقاومت حرارتی پایین نزدیک باشد این افزایش بیشتر و اگر خیلی نزدیک باشد شاید نیاز باشد کل لوله‌ها از این عایق استفاده شود و صرفاً استفاده از این عایق‌ها در محیط‌های با دمای پایین کارآمد است

واژه‌هاي كليدي:

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                     شماره صفحه

Contents

No table of contents entries found.

 فهرست شکل‌ها

عنوان                                                                                                   شماره صفحه

فهرست جداول

عنوان                                                                                                    شماره صفحه

 
فصل اول:
 کلیات تحقیق

۱-۱- مقدمه

ایران یکی از بزرگ‌ترین مصرف‌کنندگان گاز طبیعی در جهان است. در حال حاضر انتقال گاز طبیعی به نقاط مختلف کشور با استفاده از چند خط لوله‌ی سرا سری و تعدادی خطوط اصلی منشعب از آن انجام می­شود. برای تأمین فشار لازم جهت انتقال گاز باید تأسیساتی برای تقویت فشار گاز در مسیر خط لوله ایجاد شود. تعداد این تأسیسات به شرایط طراحی و حداقل و حداکثر افت فشار مجاز در خط لوله بستگی دارد. خطوط انتقال گاز، گاز طبیعی را از منابع به دستگاه‌های توزیع گاز و به مصرف­کننده­هایی که حجم بالایی گـاز مصـرف می‌کنند، مانند نیروگاه‌ها حمل می­کنند. این خطوط قطر بالایی دارند و مسیرهای طولانی را طی می‌کنند. برای جبـران افت فشار در خطوط انتقال، گاز در ایستگاه‌های تقویت فشار توسط کمپرسور متراکم می‌شود و فشـار و دمـای آن در خروجی از کمپرسور افزایش می­یابد. سپس در کولرهای هوایی موجود در خروجی ایستگاه دما کاهش می‌یابد. مبدل‌های حرارتی (کولرهای هوایی) وظیفه تنظیم دمای گاز خروجی از ایستگاه را به عهده‌دارند تا از عـایق خطـوط انتقـال حفاظت نمایند.

در ایستگاه‌های تقويت فشار گاز با استفاده از يك يا چند كمپرسور افت فشار ایجادشده در خطوط انتقال جبران می‌گردد. اما افزايش فشار گاز در کمپرسورها سبب افزايش دماي گاز می‌شود و اين افزايش دما به پوشش لوله‌ها آسيب خواهد رساند ، لذا لوله‌ها را عایق‌بندی کرده و دماي گاز را توسط برج‌های خنک‌کن كاهش داده و سپس به خط لوله انتقال تزريق می‌کنند.

۱-۲- ایستگاه‌های تقویت فشار گاز

ایستگاه‌های تقویت فشار در جهت تأمین فشار موردنیاز براي انتقال گاز از نقطه‌ای به نقطه دیگر طراحی‌شده‌اند و براي انجام هدف نهایی خود از یک پروسه از پیش طراحی‌شده تبعیت می‌کنند ایـن پروسـه بـه تجهیـزات و تأسیساتی نیاز دارد.

 توربوکمپرسورها، فشار گاز را افزایش داده و درنهایت باعث حرکت گاز در خطوط سرا سری می‌شوند. درنتیجه براي حفظ و نگهداري بهتر و البته بالا بردن راندمان آن‌ها، یک سري تجهیزات جانبی مانند اسکرابر هـا و فن‌های خنک‌کننده و… وجود دارند. تجهیزات فوق‌الذکر، تجهیـزات اصـلی هسـتند کـه مستقیماً با فرایند فشرده‌سازی گاز در ارتباط می‌باشند. تجهیزات دیگري در ایستگاه وجود دارد که بانام تجهیزات کمکی شناخته می‌شوند. این تجهیزات از تجهیزات اصلی پشتیبانی کرده و زمینه کار را براي آن‌ها فراهم می‌آورند.

۱-۲-۱- اتصال ایستگاه به خط سرا سری

خطوط سرا سری به‌وسیله دو شیر اصلی به ورودي و خروجی ایستگاه متصل‌اند. معمولاً این دو شیر ارتباط بین خط و ایستگاه را برقرار می‌نمایند ولی درصورتی‌که یک ایستگاه به دو خط سرا سری متصل باشد علاوه بر دو شیر فوق در ورودي و خروجی خط، دو شیر دیگر نیز در ورودي و خروجی ایستگاه نصـب می‌شوند و مـابین شـیرهاي ایستگاه و خط، اتصالات مربوط به ارتباط ایستگاه با دیگر خطوط تعبیه می‌گردند. ضمن اینکـه خطـوط سرا سری علاوه بر دو شیر جهت ارتباط با ایستگاه مجهز به شیر دیگري با عنوان شیر باي پاس[۱] هستند و درصورتی‌که بنا بـه هر دلیلی نیازي به استفاده از ایستگاه نباشد و یا ایستگاه با ESDI [2]متوقف گردد، این شیر باز بـوده و در غیـر ایـن و در زمان کارکرد ایستگاه بایستی بسته باشد. همچنین خطوط سرا سری به‌وسیله لوله‌ها و اتصـالاتی می‌توانند به یکدیگر متصل شوند.

توجه به این نکته ضروري است که ایستگاه‌هایی که در مجاورت۲ و یا چند خط سرا سری قرار دارند بـراي خـود شیرهاي ورودي و خروجی مجزا دارند. خطوط سرا سری علاوه بر شیرهاي فوق شیرهایی جهت دریافت و پرتاب پیگ دارند.

۱-۲-۲- ساختمان‌های ایستگاه

ساختمان ایستگاه تقویت فشار شامل موارد زیر هست.

۱-۲-۲-۱- اتاق کنترل

اتاق کنترل که محـل اسـتقرار بهره‌برداران نیـز هست اتـاقی اسـت کـه تـوان کنتـرل تجهیـزات ایسـتگاه و توربوکمپرسورها را به‌وسیله دریافت تمامی اطلاعات فرستاده‌شده توسط حسگرها بـه بهـره‌بـرداران خواهـد داد. اغلب تجهیزات فنی جهت کنترل و جمع‌آوری اطلاعات در اتاق کنترل جمع‌آوری می‌گردند. تجهیزاتـی کـه در اتاق کنترل وجود دارند عبارت‌اند از:

·         سیستم[۳] (scs ) و نمایشگر مربوطه که کنترل کل ایستگاه به‌وسیله این سیستم انجام می‌گردد.

·         سیستم [۴](ESD)که کنترل  shut downو شیرهاي آن (ESDV)[5]  را به عهده دارد.

·         پنل  MIMIC که در آن شماتیک عملکرد کلی ایستگاه با دیودهاي رنگی مشخص است در ضمن دکمـه کلیـه توقف‌های اضطراري نیز روي آن نصب‌شده است. از روي این پنل می‌توان پارامترهاي مختلـف ایسـتگاه را غیرفعال نمود.

·         سیستم [۶](UCP) و نمایشگر مربوطه که کنترل هر واحد توربوکمپرسور را به عهـده دارد. تمـامی پارامترهـاي متعلق به توربین گاز از طریق مانیتور این سیستم قابل‌کنترل و نظارت هست.

·         سیستم [۷](f&G) که وظیفه تشخیص آتش و گاز را به عهده دارد. حسگرها پس از تشخیص وجود گـاز، دود و یا شعله، سیگنال مربوطه را به سیستم فوق ارسال نموده و به‌صورت آلارم در اتـاق کنتـرل ظـاهر می‌شوند. معمولاً هر حسگر ناحیه خاصی از ایستگاه را نشان می‌دهد. که هم‌روی تابلوي مخصوص سیسـتم و هـم در مانیتور  scsقابل‌مشاهده است.

·         سیستم  [8](PMS) و نمایشگر مربوطه که سیستم برق ایستگاه را کنترل و اداره می‌کند. تمـامی بری کرها در قسمت ولتاژ قوي و ولتاژ ضعیف از طریق مانیتور این سیستم قابل‌کنترل‌اند.

·         سیسـتم [۹](RTU) کـه داده‌های مهـم ایسـتگاه را بـه دیسـپچر انتقـال می‌دهد و درصورتی‌که کنتـرل توربوکمپرسورها از روي پنل   UCPو سیستم  SCS روي حالت کنترلی  REMOTE باشد، دیسپچر مـی تواند  SET  POINT پارامترهاي فلوي ایستگاه، حداقل فشار ورودي ایستگاه و حداکثر فشار خروجی ایستگاه را تغییر دهد.

بنابراین بهره‌بردار با دستگاه‌های فوق می‌تواند اطلاعات ایستگاه و واحدها را هرلحظه مشاهده نموده و از طریـق مانیتورهاي مربوطه اقدام به اعمال کنترل ایستگاه نماید.

۱-۲-۲-۲- اتاق UPS

کلیه تجهیزاتی که نیاز به برق با فرکانس کنترل‌شده دارند در این اتاق نصب‌شده‌اند.

۱-۲-۲-۳- اتاق باتری‌ها

باتری‌ها در صورت قطع برق سرا سری تا مدت‌زمان مشخصی (بسته به نوع طراحی آن) برق ایسـتگاه را تأمین مـی­نماید.

۱-۲-۲-۴- اتاق برق فشارقوی[۱۰]

برق با ولتاژ ۲۰ کیلوولت وارد این اتاق شده و پس از ورود به‌وسیله بری‌ترهای مربوطـه و گـذر از ترانس‌ها جهـت کاهش ولتاژ تا ۳۸۰ ولت به اتاق ولتاژ پایین فرستاده می‌گردد. این بری کرها می‌توانند به‌صورت محلی و یا از طریق مانیتور PMS کنترل شوند.

۱-۲-۲-۵- اتاق برق فشار ضعیف[۱۱]

این اتاق بانام‌های[۱۲] (mcc) مرکز کنترل متورها و یا سویچ گیر نیز شناخته می‌شود. برق پس از اتاق ولتـاژ بـالا بـا  380ولت از طریق ترانسها وارد شمش‌هایی بانام بأس (bus) شده و مصرف‌کننده‌ها نیـز از طریـق بریکرهـاي مربوطه، برق مصرفی خود را تأمین می‌نمایند. برخی استارترهاي واحد نیز در این اتاق نصب‌شده‌اند.

۱-۲-۲-۶- اتاق  mcc خنک‌کننده‌های گاز

برق ۲۰کیلوولت از طریق دو عدد بریکر مستقیماً به سمت این اتاق رفته و در ورودي آن توسط ترانسهاي مربوطه ولتاژ  380آن تأمین می‌شود. در این اتاق بریکرها و استارترهاي هر کدام از فن ها نصب‌شده‌اند.

۱-۲-۲-۷- اتاق مولد برق اضطراري

مولد برق اضطراري و کلیه تجهیزات مربوطه اعم از نرم‌افزاری و سخت‌افزاری در آن نصب گردیده است. البته معمولاً خنک‌کننده‌های این مجموعه بیرون از اتاق نصب‌اند. این مولد وظیفه تأمین برق ایستگاه را در زمان قطع برق شبکه به عهده دارد.

۱-۲-۲-۸- اتاق کمپرسور هواي ابزار دقیق

که معمولاً شامل دو عدد کمپرسور هوا از نوع رفت و برگشتی و یا پیچشی، فیلترهاي هوا و روغن، واحـد خشک‌کننده جهت جدا نمودن رطوبت از هوا و کلیه شیرها و ابزارآلات مخصوص به خود هست و مخـزن ذخیـره آن نیز در کنار این اتاق قرار دارد.

۱-۲-۲-۹- مرکز تقلیل فشار

که وظیفه تأمین گاز مصرفی سوخت توربین گاز، مولد برق اضطراري، به ویلرها و گاز مصرفی ساختمان‌های ایستگاه را به عهده دارد. درصورتی‌که از به ویلر براي گرم کردن گاز استفاده شود اتاق بویلرها که معمولاً شامل دو عدد بویلر و پمپ‌های مربوطه، مخزن استنباطی و شیرآلات و تجهیزات مخصوص اندازه‌گیری می‌باشد نیـز در نزدیکـی ایـن مرکز وجود دارد.

۱-۲-۲-۱۰- محوطه توپک رانی pig launcher & receiver  

پیگ (pig) وسیله‌ای است دوار که روي لبه‌های آن برس هاي تمیزکننده نصب‌شده است و با فشار گاز پشت آن حرکت می‌کند. سرعت پیگ معمولاً حدود ۷ کیلومتر در ساعت است. حرکت پیک درون لوله مارپیچ بوده و وظیفه آن تمیز کردن داخل لوله هست. برخی از انواع پیگ ها هوشمند بوده که هم‌مکان خود را گزارش داده و هم بـا ضبط تصاویر مشکلات به وجود آمده درون لوله مانند کاهش ضخامت و پوسیدگی و نشـتی و… را مشـخص می‌کند.

۱-۲-۲-۱۱- قسمت تخلیه گاز[۱۳]

به‌منظور کاهش وقوع آتش‌سوزی و انفجار و یا هر وضعیت خطرناك دیگر طراحی می‌گردد. گازها به‌وسیله فرمـان شیرهاي تخلیه و توسط لوله‌های آن به محل تخلیه گاز هدایت می‌شوند. این محـل بایـد در یـک محوطـه ایمـن صورت گیرد که براي قسمت‌های مهم ایستگاه مشکل‌ساز نباشد. براي انتخاب این قسمت باید جهت وزش بـاد نیـز در نظر گرفته شود.

۱-۲-۲-۱۲- ستون‌های برق‌گیر

براي جلوگیري از صدمات صاعقه این ستون‌ها در قسمت‌های مختلف محوطه نصب می‌گردد.

۱-۲-۳- ارتباط خطوط سرا سری انتقال گاز با ایستگاه‌های تقویت فشار

هر ایستگاه تقویت فشار روي یک خط سرا سری ساخته می‌شود ولی جهت بالا بردن انعطاف کاري ایستگاه‌هایی که در مجاور هم‌روی خطوط موازي احداث‌شده‌اند ضـمن برقـراري ارتبـاط بـین خطـوط سرا سری مجـاور، ایستگاه‌ها را نیز توسط شیرها ولوله‌هایی به یکدیگر مرتبط می‌نمایند تا در شرایط مختلف هر ایسـتگاهی بتوانـد به‌طور مجزا روي خطوط کار کند و یا اینکه دو ایستگاه باهم از یک و یا دو خط بصورت همزمان تغذیه‌شده و بنـا به صلاح­دید خروجی مجزا و یا مشترك داشته باشند.

گاز پس از ورود از شیر ورودي خط سرا سری و شیر ورودي ایستگاه به سمت هدر [۱۴]ورودي اسکرابرها[۱۵] خواهـد رفت. هدر دو خاصیت بارز دارد:

·         اول اینکه واحدهاي مختلف هم‌زمان و به‌طور مساوي گاز را دریافت می‌کنند.

·         دوم اینکه هدر، تلاطم و آشفتگی جریان گاز را می‌گیرد.

سپس گاز، توسط شیرهاي ورودي اسکرابرها به داخل آن‌ها رفته و پس از تصفیه و پالایش توسط شیرهاي خروجی اسکرابرها به هدر خروجی هدایت‌شده و ازآنجا به سمت هدر ورودي واحدها می‌رود. معمولاً ایستگاه‌ها عـلاوه بر شیرهاي تخلیه گاز[۱۶] در مراکز تقلیل فشار و خروجی هر واحد که در ادامه خواهد آمد، دو شیر تخلیه دیگـر در محوطه ایستگاه دارند تا در شرایط اضطراري در کمترین زمان ممکن بتواند کاملاً گاز درون ایستگاه را تخلیه نمایند. یکی از این شیرها روي مسیري است که از هدر ورودي واحدها جداشده و به محل تخلیه گاز می‌رسد. گـاز از هدر ورودي واحدها توسط شیرهاي ورودي هرکدام از واحدها جهت فشار دار شدن به کمپرسور گاز می‌رسد.

این شیرهاي ورودي هرکدام مجهز به یک شیر باي پاس پس نیز می‌باشند. در خروجی کمپرسور ۳ مسیر در پیش روست:

·         اول که حالت معمول و نرمال آن است، گاز پس از عبور از شیر یک‌طرفه خروجی واحد، از شیر خروجی واحد نیز گذشته وارد هدر خروجی واحدها می‌شود.

·         دوم آنکه در شرایط ضروري که واحد به سرج نزدیک می‌شود و قبل از شیر خروجی واحـد از طریـق مسـیر دیگري به سمت شیر ضد سرج رفته و پس از عبور از این شیر وارد هدر ورودي واحد می‌گردد. طـول ایـن مسیر در ایستگاه‌های مختلف متفاوت است ولی در همه آنها خروجی کمپرسور گاز به ورودي آن وصـل می‌شود.

·         مسیر سوم، مسیر تخلیه اضطراري واحد هست که گاز پس از خروج از کمپرسور گاز، توسط یک شیر تخلیه اضطراري وارد هدر تخلیه گاز واحدها شده و از نقطه‌ای بنام vent stack در اتمسفر رهـا می‌شود. ایـن مسیر جهت حفظ امنیت و ایمنی در شرایط نزدیک به آتش‌سوزی و انفجار طراحی‌شده است.

درنهایت گاز پس از عبور از شیر خروجی واحد وارد خروجی واحدها شده، جهت تعدیل دمـا بـه سـمت واحـد خنک‌کننده[۱۷] می‌رود. در این مرحله نیز دو مسیر وجود دارد:

گاز وارد هدر ورودي خنک‌کننده شده و از طریق شیرهاي ورودي که معمولاً به تعداد واحدهاي آن هست توسط فن‌های تعبیه‌شده خنک می‌گردند و پس از عبور از شیرهاي خروجی واحـد خنک‌کننده بـه هـدر خروجی آن می‌رود.

درصورتی‌که بنا به هر دلیلی نخواهیم گاز وارد خنک‌کننده شود توسط شیر باي پـاس واحـد خنک‌کننده از هدر ورودي به هدر خروجی می‌رود. پس‌ازآن و قبل از خروج گاز از ایستگاه مسیري طراحی‌شده که طـی آن خروجی واحد خنک‌کننده را توسط شیر کنترلی ریسایکل[۱۸] ایستگاه به هـدر ورودي اسـکرابر متصـل می‌نماید. این مسیر قدرت انعطاف ایستگاه را در شرایط مختلف بالا می‌برد. درصورتی‌که این شیر کاملاً باز باشد. قسمتی از فلوي خروجی ایستگاه به سمت ورودي کمپرسور گاز برمی‌گردد.

معمولاً یکی از شیرهاي تخلیه ایستگاه در خروجی واحد خنک‌کننده تعبیه می‌شود تا بتواند در شرایط مقتضی گاز قسمت‌های خروجی را هر چه سریع‌تر تخلیه نماید.

 سپس معمولاً جهت اندازه‌گیری دقیق فلو، گاز، پس از گذر از اندازه‌گیری‌های دما و فشار و فلو و عبـور از شـیر یک‌طرفه خروجی ایستگاه از طریق شیر خروجی ایستگاه به سمت شیر خروجی خط سرا سری رفته و وارد خط شده و با توجه به فشار کمتر در ورودي ایستگاه بعد به همان سمت می‌رود.

۱-۳- بیان مسئله

افت فشار نسبتاً بالا و مصرف انرژی الکتریکی قابل‌توجه در الکتروفن­های کولرهای هوایی در ایستگاه­های تقویت فشار گاز موجب شده است تا بسیاری از کشورهای اروپایی در ایستگاه­های جدید تاسیس خود از روشهای متفاوت برای کاهش دمای گاز خروجی از کمپرسور استفاده می­کنند. این در حالی است که اغلب ایستگاه­های تقویت فشار گاز در کشور (به‌جز   ایستگاه­های واقع بر خط لوله سرا سری اول واحدهای نیوفسکی) مجهز به کولرهای هوایی برای کاهش دمای گاز است.  استفاده از کولرهای هوایی اگرچه در بسیاری از شرایط اقلیمی کاملاً منطقی است، اما طراحی و روش بهره­برداری غلط موجب می‌گردد تا در این بخش از ایستگاه تقویت فشار اتلافات و تخریب اکسرژی به میزان قابل توجیهی افزایش یابد.

یکی از روش­هایی که برای کاهش ظرفیت کولر هوایی پیشنهادشده اصلاح عایق بعد از ایستگاه تقویت فشار است. یکی از دلایل اصلی برای کاهش دمای گاز خروجی از کمپرسور عدم تحمل دمای بالا برای عایق­های موجود است این امکان وجود دارد که تا طولی که بایستی مقدار آن مشخص شود از عایق­هایی استفاده شود که تحمل دمای بالا حتی تا ۱۶۰ درجه سانتی‌گراد رادارند. با عبور گاز در داخل لوله و تبادل حرارت با عایق و عایق با محیط دمای گاز آن به حد مجاز می­رسد که عایق­های فعلی جواب­گو آن می­باشند. ایستگاه­های تقویت فشار از حیث دمای خروجی گاز به دودسته تقسیم‌بندی می­شود. در دسته اول دمای گاز خروجی در حدود ۵۰ الی ۵۵ درجه سانتی‌گراد بوده که عموماً نیازی به کولر هوایی نیست و مشکلی از حیث استفاده از عایق­های موجود نیست.در دسته دوم ایستگاه­هایی قرار می­گیرد که دمای گاز خروجی بالا و در حدود ۸۰ الی ۱۱۰ درجه سانتیگراد می­باشد. این دما برای عایق­های موجود مضر بوده و باعث صدمه رسیدن به آن می­شود. همان­طور که اشاره شده می­توان امکان‌سنجی استفاده از عایق­های جدید موردبررسی قرار گیرد.

کولرهای هوایی عموماً مقرون‌به‌صرفه نیستند و بایستی روش­های دیگر هم در کشور مورد آزمون قرار گیرد.

۱-۴- ضرورت و اهمیت تحقیق

بحث بهینه­سازی مصرف انرژی در کنار هزینه بسیار بالا کولرهای هوایی و راندمان پایین این کولرها مهم‌ترین دلایل طرح این پروژه هست.  شایان‌ذکر است که افزایش، طرح و توسعه در خطوط انتقال گاز کشور از یک‌سو و نیز افزایش نرخ حاملهای انرژی از سوی دیگر ایجاب می­کند تا استفاده از فنّاوری‌های نوین و پربازده در این بخش از صنعت بیش‌ازپیش موردتوجه واقع گردد. با توجه به اینکه در اکثر موارد، مبدل‌های هوایی در ایستگاه­های تقویت فشار کشور توسط پیمانکاران داخلی طراحی و ساخته می­شود متأسفانه کمتر به سایر روش­های بهره­برداری توجه شده است. این در حالی است که در کشورهای اروپایی، روسیه و امریکا، در خطوط انتقال خود به‌تناسب اقلیم متفاوت، از روش­های مختلف جهت خنک‌کننده گاز استفاده می‌نمایند.

۱-۵- هدف از مسئله

عمده عایق­های مورداستفاده در ایستگاه­های تقویت فشار دارای حد مقاومت پایینی در برابر دما می­باشند به‌عنوان‌مثال عایق­های کلتار نفتی و پلی­اورتان تا حداکثر دمای ۵۰ درجه سانتی‌گراد تحمل می­کنند پس دمای خروجی از کمپرسور بایستی خنک شود که لاجرم در ایستگاه­های تقویت فشار از کولرهای هوایی استفاده می­گردد اما طراحی غلط و بهره­برداری نامناسب از این کولرها در تعدادی از ایستگاه­های تقویت فشار گاز باعث هدر رفت انرژی به میزان قابل‌توجهی بوده است. کولرهای هوایی هم در حالت کلی مشکلات خاص خود را دارد که ازجمله مهم‌ترین آن‌ها می­توان به بحث تنظیم زاویه پره­ها، هزینه­های بالا تعمیر  و نگهداری آن در کنار سرویس دوره­ای یک سال در میان آن نیز اشاره کرد. یکی از بهترین روش­ها برای استفاده بهینه از کولرهای هوایی استفاده از عایق­های جدید است. عایق­های جدید گاهی توان تحمل دمای بالا حتی تا ۱۶۰ درجه سانتی‌گراد را دارا می¬باشند. هدف از انجام این پژوهش ارائه راهکاری جدید بر اساس تغییر عایق برای حذف از فرایند، خاموش نگه­داشتن و یا کاهش ظرفیت کولر هوایی است. به عبارتی اگر عایق بعد از کمپرسور با عایق­های جدید با حد تحمل دمای بالا تعویض شود این امکان وجود دارد که از ظرفیت کولر هوایی به‌طور بهینه استفاده شود. اما دقیقاً بایستی بررسی شود که تا چه طولی باید این اصلاحات صورت گیرد.

۱-۶- فرضیات مسئله

از اثرات تابش صرف‌نظر شده است. از فرضیات سیال نیوتنی، تراکم ناپذیر، خواص سیال ثابت، جریان آرام، حالت دائم و تقریب بوزینسک در استخراج معادلات استفاده‌شده است.

۱-۷- ساختار تحقیق

در این تحقیق، ابتدا در فصل اول مقدمه‌ای بر ایستگاه‌های تقویت فشار گاز داده شد. در فصل دوم پیشینه‌ی تحقیق و فعالیت‌های صورت گرفته درزمینهٔ تحقیق بیان می‌شود. فصل سوم به نحوه انتقال گاز در ایستگاه‌های تقویت فشار گاز، کمپرسورهای ایستگاه تقویت فشار، شرایط عملکرد کمپرسور، شرایط محیط، کولرهای هوایی و مشکلات آن، استفاده از عایق‌های جدید، تعریف مواد و نحوه شبیه‌سازی مسئله  می‌پردازد. در فصل چهارم نتایج حاصل از شبیه‌سازی مسئله موردبحث و بررسی قرار می‌گیرد. در انتها، در فصل پنجم نتیجه‌گیری کلی و پیشنهادهایی برای ادامه کار ارائه می‌گردد.

 
فصل دوم:
 مروری بر ادبیات و پیشینه تحقیق

۲-۱- مقدمه

در این فصل به پیشینه تحقیق اختصاص دارد و در این قسمت مقالات معتبری داخلی و خارجی که درزمینهٔ عایق‌کاری و خوردگی خطوط لوله گاز انجام‌شده آورده شده است.

۲-۲- مروری بر پژوهش­های گذشته

سوک جوی و همکاران[۱۹] ]۱[ در سال ۲۰۰۴ اثرات تنش سیلیکونی و عایق‌بندی را روی خاصیت خستگی کرنش خطوط لوله عایق حرارتی بررسی کردند. در شکل(۲-۱ ) هندسه‌ای که آن‌ها برای آزمودن خستگی استفاده کردند، نشان داده‌شده است. آن‌ها نتیجه گرفتند که مقاومت عایق‌بندی فولاد نسبت به عایق‌بندی غیر فولادی بیشتر است.

شکل۲-۱- هندسه به کاررفته برای آزمودن خستگی سوک جوی و همکاران ]۱[

در سال ۲۰۱۱ گلدبراندسن و همکاران[۲۰]]۲[ مدل انتقال حرارتی را روی عایق متخلخل اطراف لوله های سرد بررسی کردند. در شکل(۲-۲) برشی از لوله مورد استفاده در این تحقیق نشان داده‌شده است. آن‌ها نتیجه گرفتند که انتشار برگشتی بسته به شرایط جذب محیط، تنها جند درصد افزایش می­یابد.

شکل۲-۲- برش قسمتی از لوله سرد به کار رفته در کار گلدبراندسن و همکاران]۲[

 در سال ۱۳۸۹ خلجی و سمیع پور]۳[ به بررسی تأثیر خنک کاری بیشتر گاز در برج­های خنک‌کن ایستگاه تقویت فشار گازبر کاهش مصرف انرژی در خطوط انتقال گاز پرداختند. آن‌ها انواع خنک‌کننده خشک و تر را بررسی و نتیجه گرفتند که سردسازی بيشتر گاز خروجي از ايستگاه علاوه بر كاهش افت فشار گاز در خط لوله ميزان مصرف سوخت در كمپرسورهاي ايستگاه بعدي را نيز كاهش خواهد داد.

در سال ۱۳۸۸ امین خواجه مبارکه و ذوالفقاری]۴[ تأثیر بهای گاز طبیعی را در اقتصاد خنک‌کننده گاز خروجی در ایستگاه­های تقویت فشار بررسی کردند. آن‌ها محاسبات را برای یک نیروگاه برای فصول سرد، معتدل و گرم موردبررسی قراردادند و نتیجه گرفتند که خنک‌کننده  در فصول گرم خنک کاری به‌صرفه نبوده و خنک کاری بیشتر موجب افزایش هزینه مصرف انرژی می‌شود. همچنین آن‌ها در مقاله‌ای دیگری]۵[ کاهش مصرف انرژی در ایستگاه­های تقویت فشار را با کاهش دمای گاز خروجی بررسی کردند.

در سال ۲۰۱۶ وانگ و همکاران[۲۱] ]۶[ به مطالعه عددی و آزمایشگاهی روی خستگی خوردگی لوله‌های سه راهه گاز طبیعی پرداختند. شما تیک لوله سه راهه به‌کاررفته در شکل (۲-۳) نشان داده‌شده است. آن‌ها حل عددی را به‌وسیله دینامیک سیالات محاسباتی انجام دادند و درون از سیال گاز طبیعی استفاده کردند.

شکل ۲-۳ محفظه به کار وانگ و همکاران]۶[

در سال ۲۰۱۶ مصطفی ایرترک[۲۲]]۷[ ضخامت بهینه عایق‌بندی لوله‌ها با مواد مختلف با توجه به شرایط آب و هوایی ترکیه موردبررسی قراردادند. ایشان عمر مفید لوله‌ها و صرفه اقتصادی را برای لوله‌های با قطر متفاوت بررسی کردند. در شکل (۲-۴) برشی از لوله عایق‌بندی شده از کار ایشان نشان داده‌شده است.

شکل ۲-۴ خطوط لوله آب گرم و عایق‌بندی در کار مصطفی ایرترک]۷[

در سال ۲۰۱۶ لوند و محمدی[۲۳] ]۸[ عایق استاندارد برای شبکه‌های لوله در دستگاه‌های حرارتی انتخاب و بررسی کردند. آن‌ها با سعی داشتند با استفاده از یک عایق مناسب اتلافت حرارتی لوله را کاهش دهند. لوله به‌کاررفته در آن‌ها در شکل (۵-۲) نشان داده‌شده است.

شکل ۲-۵ عایق بندی به‌کاررفته در کار لوند و محمدی ]۸[

در سال ۲۰۱۲ مجید و همکاران ]۹[ به بررسی عددی و آزمایشگاهی شکست در لوله­های گاز پرداختند. آن‌ها محاسباتشان را بر اساس حل دینامیک سیالات محاسباتی(CFD) انجام دادند و الگوهای جریان، توزیع سرعت و نرخ کرنش را به‌خوبی مدل­سازی کردند. علاوه بر نتایج تجربی از مدلی که در شکل (۶-۲) نشان داده‌شده برای حل عددی استفاده کردند.

شکل ۲-۶ مدل استفاده‌شده در کار مجید و همکاران]۹[

در سال ۲۰۱۰ مجید و همکاران]۱۰[ شکست درون لوله­های گاز طبیعی را بررسی کردند. آنها از مدل شکل(۷-۲) برای کارشان استفاده کردند. آن‌ها مدل­سازی را با نرم‌افزار فلوئنت و نسترن انجام دادند.

شکل۲-۷ مدل استفاده‌شده در کار مجید و همکاران]۱۰[

در سال ۲۰۱۷ دسدمیر و همکاران[۲۴] ]۱۱[ به بررسی ضخامت بهینه اقتصادی عایق‌بندی لوله­های مورداستفاده در صنعت HVAC با مواد مختلف پرداختند. آن‌ها از لوله­های از جنس فولاد، پلاستیک و مس  و همچنین از عایق­های متفاوت در شرایط آب‌وهوای ترکیه استفاده کردند.آن‌ها از سوخت­ زغال‌سنگ، گاز طبیعی و روغن استفاده کردند.

شکل۲-۸ لوله مورداستفاده در کار دسدمیر و همکاران]۱۱[

 
فصل سوم:
 مواد و شبیه‌سازی

۳-۱- مقدمه

در این فصل سوم به نحوه تقویت فشار گاز، دستگاه‌های مورداستفاده، حرارت سیال و مشکلاتی که ایجاد می‌کند، مشکلات gas cooler، عایق‌های جدید، کاهش مصرف انرژی با حذف کولر هوایی و جایگزینی عایق‌های جدید، انتقال حرارت در لوله، معادلات حاکم، تعریف مسئله، مدل مسئله، نحوه شبیه‌سازی مسئله، شرایط مرزی پرداخته می‌شود.

۳-۲- اجزاء اصلی ایستگاه تقویت فشار گاز

۳-۲-۱- اسکرابرها:

به منظور جلوگیري از ورود ذرات و قطرات کوچک مایع به کمپرسورهاي گاز، اسکرابرها در نظر گرفته شده‌اند. گاز ورودي به ایستگاه از طریق هدر ورودي اسکرابرها توزیع‌شده و به تمیزکننده‌های گاز وارد می‌شود.

اسکرابرها که معمولاً تعدادشان به تعداد واحدهاي ایستگاه است به‌صورت موازي نصب می‌شوند. اسکرابرها انواع مختلفی دارند برخی انواع قدیمی‌تر، از صفحات فلزي مشبک جهت فیلتر کردن گاز استفاده می‌نمایند. بدین ترتیب که گاز از وسط اسکرابر واردشده و در اثر برخورد با این صفحات ذرات جامد و مایع گاز به سمت پایین جریان یافته و از طریق شیر تخلیه به بیرون هدایت می‌شوند.

نوع دیگر این اسکرابرها از نوع سیکلو تیوپی بوده و داراي مزایاي زیر می‌باشند:

·         کارایی بالا در جذب و جداسازی ذرات خارجی، بازدهی ۹۹% در جذب ذراتی که بزرگ‌تر از ۱۰ میکرون هستند.

·         داراي هزینه تعمیراتی پایین بوده به‌طوری‌که خود تمیزکننده بوده و مصرفی نمی‌باشند.

به دلیل آنکه ذرات جامد توسط مایعات جذب می‌شوند گاز در این فیلترها دائمی و بدون مانع جریان دارد. گاز واردشده به اسکرابر به‌وسیله سیکلوتیوپ‌ها داراي جریانی چرخشی می‌شود. این چرخش باعث ایجاد نیروي گریز از مرکز شده که درنتیجه آن ذرات و مایعات به‌طرف دیواره سیکلوتیوپ پرتاب می‌شوند. این ذرات سپس در طول دیواره تیوپ‌ها حرکت کرده و از دو خروجی (خروجی مرحله اول و دوم) که به‌منظور خارج شدن این ذرات در دیواره تیوپ‌ها تعبیه‌شده است خارج می‌شوند. ذرات جامد و مایعی که از تیوپ‌ها خارج‌شده‌اند در ته اسکرابر جمع شده و سپس توسط شیر تخلیه‌اي که در آنجا تعبیه‌شده است تخلیه می‌شوند.

لازم به ذکر است که تخلیه این ذرات برحسب سطح مایع جمع شده در ته اسکرابر صورت می‌گیرد. این سطح توسط سنسورهایی که سطح حداقل و حداکثر را تشخیص می‌دهند شناسایی‌شده و بر این اساس فرمان باز یا بستن به شیرهاي تخلیه داده خواهد شد. مایعات جمع‌آوری‌شده از طریق شبکه تخلیه هیدروکربن‌ها به سمت چاه تخلیه هدایت می‌گردند.

در برخی اسکرابرها در جهت بالا بودن بازده و نتیجه بهتر علاوه بر عمل چرخش گاز داخل مخزن، جداسازي ذرات، به‌وسیله فیلترهاي عمودي که به‌صورت لوله نصب‌شده‌اند انجام می‌گیرد تا عمل تصفیه بهتر انجام شود. ضمن اینکه براي اطمینان از جذب ذرات جامد و مایع باقی‌مانده در قسمت خروجی لایه‌اي توري مانند نصب می‌شود تا این مقدار ذرات باقی‌مانده را نیز به دام اندازد.

علاوه بر سیستم فیلترینگ اسکرابرها معمولاً در ورودي کمپرسور گاز از یک نوع فیلتر با نام ” strainer” استفاده می‌شود تا مانع از ورود ذرات ریزي که از اسکرابر عبور کرده‌اند به داخل کمپرسور گاز شود. در نظر گرفتن اختلاف فشار دو طرف strainer از وظایف روزانه بهره‌بردار هست.

شکل ۳-۱: نماي شما تیکی از یک اسکرابر گاز

شیرهاي ورودي و خروجی اسکرابرها در زمان موردنیاز آن‌ها را از خط لوله سرا سری و ارتباط با کمپرسورهاي گاز جدا می‌کند. علاوه بر این شیر تخلیه گاز نیز در انتهاي هدر ورودي در نظر گرفته‌شده است تا در زمان‌هاي موردنظر و اضطراري بتوان در سریع‌ترین زمان ممکن گاز را تخلیه نمود. ضمن اینکه هر اسکرابر نیز مجهز به یک شیر تخلیه گاز دستی هست که به شبکه تخلیه گاز متصل هست.

به‌منظور محافظت از اسکرابر در فشارهاي بالا یک شیر اطمینان فشار در بالاي اسکرابر در نظر گرفته‌شده است. البته این شیر درصورتی‌که فشار گاز اسکرابر بیش‌ازحد بالا رود نیز عمل کرده و مقداري از گاز اضافی را تخلیه می‌نماید. نحوه نصب این اسکرابرها به‌گونه‌ای است که بدون توقف ایستگاه بتوان آن‌ها را تعمیر و نگهداري کرد.

۳-۲-۲- توربوکمپرسورها

گاز تصفیه‌شده در اسکرابرها وارد هدر ورودي واحدها شده، جهت افزایش فشار از طریق شیر ورودي واحد به سمت کمپرسورهاي گاز که به‌طور موازي نصب‌شده‌اند می‌رود. هر واحد توربوکمپرسور را می‌توان به دو بخش توربین گاز و کمپرسور گریز از مرکز گاز تقسیم نمود که در زیر به‌طور مختصر از آن‌ها و تجهیزات مربوطه می‌پردازیم.

هر واحد در این بخش از قسمت‌هاي زیر تشکیل‌شده است:

۱) یک توربین گازي (توربوکمپرسور) به‌عنوان محرك، همراه با دستگاه‌های کمکی آن شامل؛ روغن روغن‌کاری، خنک‌کننده روغن، فیلتر هواي ورودي، سیستم اگزوز، سیستم کنترل و… است.

۲) یک کمپرسور گاز از نوع گریز از مرکز

۳) یک خط برگشت گاز به‌منظور جلوگیري از سرج کمپرسور گاز

هر توربین گاز از دو مجموعه پره مستقل تشکیل‌شده است. به توربین مرحله اول توربین فشارقوی (HPT) گفته می‌شود که به رو تور کمپرسور هوا متصل بوده و آن را می‌چرخاند و در ضمن باعث چرخش شفت تجهیزات فرعی نیز می‌شود. توربین مرحله دوم یا توربین فشار ضعیف (LPT) نیز کمپرسور گاز را می‌چرخاند.

طراحی دومرحله‌ای توربین‌ها موجب عملکرد دو توربین در دورهاي مختلف و دلخواه شده درنتیجه می‌توان بارگذاري دلخواهی را بر روي کمپرسور گاز نمود.

شکل ۳-۲: نماي شما تیکی از یک توربوکمپرسور

هر توربوکمپرسور داراي یک سیستم روغنکاري یکپارچه شامل؛ پمپ هاي روغن، فیلترها، سیستم حفاظت در برابر دماي بیش‌ازحد، تانک ذخیره روغن و یک خنک‌کننده روغن که در خارج از توربوکمپرسور قرار دارد هست.

علاوه بر موارد فوق هر توربوکمپرسور داراي فیلتر هواي ورودي خود تمیز کن، شیر آنتی سرج مجزا، عایق‌هاي صوتی در خروجی به‌منظور به حداقل رساندن سروصدا و راهروها و نردبان‌هایی براي بازدید و چک کردن واحد هست.

هر مجموعه توربو کمپرسور داراي یک پردازشگر می‌باشد، که اساس سیستم کنترل را تشکیل داده و به نام پانل شناخته می‌شود. این پانل به‌منظور حفاظت، نمایش و کنترل پارامترهاي وابسته به واحدها به (UCP) کنترل واحد طور کامل تجهیز شده است. بر روي هر واحد یک شیر کنترلی ضد سرج به‌منظور حفاظت از کمپرسور در مقابل پدیده خطرناك سرج نصب شده است.

خط ضد سرج، خروجی و ورودي کمپرسور را از طریق یک خط لوله ارتباط می دهد که در آن فلوي خروجی کمپرسور به ورودي متصل می‌شود. ابتداي استارت، شیر ورودي باز می‌شود ولی شیر خروجی تا رسیدن به دور خاصی بسته می‌ماند و گاز از طریق شیر آنتی سرج از خروجی به ورودي می‌رود. سرج پدیده خطرناکی است که در صورت کمبود فلو با توجه به دور توربین، بوجود آمده و در صورت وقوع موجب لرزش هاي شدید کمپرسور و در نتیجه توربین خواهد شد سیستمهاي حفاظت توربین در صورت نزدیکی به شرایط سرج به صورت اتوماتیک به شیر آنتی سرج فرمان باز شدن خواهد داد تا فشار و در نتیجه فلوي ورودي را تقویت کرده و از بروز این پدیده خطرناك جلوگیري نماید. در صورتیکه به هر دلیلی این شیر نتواند از سرج جلوگیري کند و یا در سرویس نیاید سیستم‌هاي حفاظت از واحد، فرمان توقف اضطراري را خواهند داد. در تمام طول کار کمپرسور، دماي گاز ورودي و خروجی کمپرسور به منظور جلوگیري از بیش از حد گرم شدن کمپرسور اندازه گیري و کنترل می‌شود. در کمپرسورهاي گاز از سیستم آب بندي گازي به منظور آب‌بندي کمپرسور و در توربین گازي از سیستم هوا براي آب بندي و خنک کاري استفاده می‌شود.

۳-۲-۳- خنک کننده گاز

گاز پس از فشار دار شدن و گذر از شیر خروجی واحد، وارد هدر خروجی واحدها شده سپس به سمت هدر ورودي خنک کننده هدایت می‌شود تا به دماي مطلوب برسد. به دلیل محدودیت‌هاي موجود در متریال خط لوله سراسري و البته بالا بردن راندمان گاز فشرده خروجی واحدها را خنک می‌کنند.

این سیستم به چند قسمت مختلف جهت خنک کردن گاز خروجی از کمپرسورها مجهز شده است. هر قسمت آن شامل چند فن خنک کننده است. تعداد قسمتها و در نهایت فن ها به تعداد توربو کمپرسورها و البته شرایط محیطی منطقه‌اي که ایستگاه در آن قرار دارد، بستگی دارد.

شکل ۳-۳: نماي شماتیکی از خنک کننده هاي گاز

بسته به شرایط منطقه کولرهاي گازی از نوع جریان اجباري می‌باشند. حداکثر دماي خروجی مجاز در حدود ۵۰ می‌باشد، که بوسیله یک عدد ترانسمیتر دما که در خروجی هر قسمت واحد خنک کننده نصب شده کنترل و بر همین اساس هم فن‌ها بصورت اتوماتیک روشن و خاموش می‌شوند. این کولرها در دو حالت اتوماتیک و دستی قابل استفاده هستند.

در حالت اتوماتیک دماي پایین دست کولرهاي گاز از طریق یک اندازه گیر دما اندازه گیري و کنترل شده و بر اساس این مقدار فرمان استارت یا توقف موتورهاي الکتریکی فن ها به سوئیچ هاي آنها فرستاده می‌شود. به منظور (scs) کارکرد یکسان فن‌هاي هر واحد، یک ترتیب در استارت و توقف فن‌ها از طریق سیستم کنترل و نظارت صورت می‌گیرد. اما در حالت دستی از اتاق کنترل و با فرمان بهره بردار می‌توان آنها را روشن یا خاموش نمود.

کولرها را می‌توان از طریق دکمه‌هایی که در محل قرار دارد نیز روشن و خاموش کرد. ضمنا هر یک از این فن‌ها داراي یک حفاظت در برابر ارتعاشات می‌باشند. هر چند در طراحی این واحدها مود اتوماتیک نیز در نظر گرفته شده است، اما با وجود کارآمدي سیستم کنترلی واحدهاي خنک کننده گازي با تصور به حداقل رساندن تعداد استارت‌ها و جلوگیري از روشن و خاموش شدن پی در پی واحدهاي خنک کننده به صورت دستی کنترل می‌شوند. در صورت افزایش بیش از حد دما، ترانسمیترهاي دمایی که در خروجی بنک‌ها قرار داده شده‌اند واحدها را متوقف می‌کنند. هر کدام از موتور فن‌ها بوسیله یک ارتعاش سنج در برابر لرزش بیش از حد محافظت شده‌اند. خنک کننده‌هاي گاز به دریچه‌هایی که میزان باز و بسته بودن آنها توسط بهره‌بردار بصورت اتوماتیک یا بصورت محلی تعیین می‌گردد مجهز شده‌اند. چنانچه جهت تعمیرات یا کارهاي متفرقه نیاز به از سرویس خارج کردن آنها باشد می‌توان توسط یک شیر باي پاس گاز را بدون وارد کردن به سیستم خنک کننده به خط خروجی ایستگاه منتقل کرد. در این حالت گاز بدون عبور از کولرهاي گاز توسط خط باي پاس آن به خط لوله سراسري هدایت می‌شود.

به دنبال توقف ایستگاه بخش کولرهاي گاز از طریق بسته شدن شیرهاي ورودي و خروجی هر واحد، از ایستگاه و همچنین خط لوله سراسري جدا می‌شود. فشار زدایی اضطراري و اتوماتیک ایستگاه از طریق شیرهاي تخلیه‌اي که در هدر خروجی کولرها قرار دارد صورت می‌گیرد.

همچنین فشارزدایی هر واحد از کولرها را می‌توان به صورت دستی و از طریق شیري که در خط ورودي گاز قرار دارد انجام داد. در این حالت گاز به شبکه تخلیه هدایت می‌شود.

۳-۳- حرارت سیال و مشکلاتی که ایجاد می‌کند

در ايستگاههاي تقويت فشار گاز از سيكل توربين گازي جهت افزايش فشار گاز استفاده ميشود. افزايش فشار سبب افـزايش دماي گاز خواهد شد كه اين افزايش دما موجب آسيب رسـي به پوشش خط مي شود. جهت كاهش دماي گاز از كولرهـاي هوايي در ايستگاه­هـاي تقويـت فشـار اسـتفاده مـيشـود. از طرفي خنك كاري گاز خروجي باعث كاهش سرعت متوسط و كاهش افت فشار اصطكاكي گاز در خط ميشود كه ايـن امـر كاهش مصرف گاز در توربين­هاي گازي ايستگاه مقصـد را در پي دارد. عبور گاز از مبدلهاي هوايي سبب افت فشار گاز و خنك كـاري آن سـبب افزايش مصرف برق ميگردد.

۳-۴- مشکلات gas cooler

ازآنجایی‌که گازهاي خروجي توربوكمپرسورها داراي دما و فشار بسيار بالا می‌باشند و امكان آسيب ديدن مجراهاي خروجي توربوكمپرسورها وجود دارد. لذا در خروجي توربوكمپرسورها، كولرهاي هوايي نصب می‌گردد كه وظيفه اصلي آن‌ها خنك كردن گازهاي خروجي از توربوكمپرسورها مي­باشد.

کولرای گازی داری مشکلاتی مانند نصب و نگهداری می­باشند که برای نگهداری نیاز به اپراتور است که روزی سه بار کولرگازی را جک کند از دیگر معایب کولرگازی می‌توان به مصرف بالای انرژی آن اشاره کرد که برای خنک کردن به میزان زیادی برق نیاز است و مهندسین درصدد کاهش مصرف سوخت کولر­های گازی هستند.

۳-۵- عایق‌های بندی

عمليات عایق‌کاری در مراحل مختلفي بايد انجام گيرد. اولين عایق‌ها در كارخانه سازنده روي لوله انجام می‌شود ولوله‌ها به‌صورت عايق شده به پيمانكار (خريدار) تحويل داده می‌گردد. در مواردي كه پيمانكار لوله را بدون عايق خريداري كند، بايد با روش‌های استاندارد اقدام به عایق‌کاری لوله نمايد كه امري بسيار حساس و دشوار هست. امروزه اغلب از عايق سه لايه پلی‌اتیلنی استفاده می‌شود و با توجه به اينكه عایق‌کاری به اين روش بايد در كارخانه انجام شود، پيمانكار لوله‌های عايق شده را خريداري می‌کند. لذا نيازي به عایق‌کاری كل لوله در كنار خط نخواهد بود.

در جدول ۳-۱ برخی از مواد عایق حرارتی همراه با حداقل و حداکثر دمای مجاز برای کاربردشان و همچنین میزان رسانایی آن‌ها آورده شده است.

جدول ۳-۱ خواص مواد عایق حرارتی

عایقحداقل دما Cحداکثر دما Cرسانایی حرارتی (W/m.k)حداقل ضخامت (mm)حداکثر ضخامت (mm)
سیلیکات کلسیم۲۰-۸۰۰۰۰۶/۰۲۵۱۰۰
شیشه سلولی۲۶۰-۴۳۰۰۵/۰۴۰۱۲۰
لاستیک انبساط یافته۴۰-۱۱۶۰۳۶/۰۶۳۲
پلی استرین انبساط یافته۱۰۰-۸۰۰۳۳/۰۱۲۶۱۰
رزین تزریقی پلی استرین۱۸۰-۷۵۰۲۷/۰۳۰۱۰۰
رزین انعطاف پذیر پلی اورتان۲۰۱۰۵۰۴۸/۰۱۹۱۰۰
پشم شیشه معدنی۱۶۰-۲۳۰۰۴/۰۱۹۱۰۰
اکسید منزیم۲۰-۳۱۵۰۶/۰۲۵۸۸
رزین ملامین۲۰۲۲۰۰۴/۰۶۲۵۰
رزین پلی ورتان۲۰-۱۰۰۰۳۷/۰۹۳۸
رزین صلب پلی اورتان۱۸۵-۱۱۰۰۲۳/۰۱۵
پشم سنگ معدنی۱۶۰-۸۵۰۰۴/۰۱۹۱۰۰

پیمانکار تعهد دارد عایق‌بندی‌های زیر را در طول فرایند اجرا انجام دهند.

۱)   عایق‌کاری سر جوش­ها

۲)   تعمیر قسمت­های صدمه دیده عایق

۳)   عایق کاری سیر آلات و اتصالات

۳-۶- معادلات حاکم

در این تحقیق عمده عایق­های مورداستفاده در ایستگاه­های تقویت فشار دارای حد مقاومت پایینی در برابر دما می­باشند به‌عنوان‌مثال عایق­های کلتار نفتی و پلی­اورتان تا حداکثر دمای ۵۰ درجه سانتیگراد تحمل می­کنند پس دمای خروجی از کمپرسور بایستی خنک شود که لاجرم در ایستگاه­های تقویت فشار از کولرهای هوایی استفاده می­گردد اما طراحی غلط و بهره­برداری نامناسب از این کولرها در تعدادی از ایستگاه­های تقویت فشار گاز باعث هدر رفت انرژی به میزان قابل توجهی بوده است. کولرهای هوایی هم در حالت کلی مشکلات خاص خود را دارد که از جمله مهمترین آنها می­توان به بحث تنظیم زاویه پره­ها، هزینه­های بالا تعمیر  و نگهداری آن در کنار سرویس دوره­ای یک سال در میان آن نیز اشاره کرد. یکی از بهترین روش­ها برای استفاده بهینه از کولرهای هوایی استفاده از عایق­های جدید است. عایق­های جدید گاهاً توان تحمل دمای بالا حتی تا ۱۶۰ درجه سانتیگراد را دارا می­باشند. هدف از انجام این پژوهش ارائه راهکاری جدید براساس تغییر عایق برای حذف از فرایند، خاموش نگه­داشتن و یا کاهش ظرفیت کولر هوایی است. به عبارتی اگر عایق بعد از کمپرسور با عایق­های جدید با حد تحمل دمای بالا تعویض شود این امکان وجود دارد که از ظرفیت کولر هوایی به طور بهینه استفاده شود. اما دقیقاً بایستی بررسی شود که تا چه طولی باید این اصلاحات صورت گیرد.همان طور مشخص است هدف غایی و نهای این تحقیق این است تا بتوانیم با حذف گاز کولر یک  و عوض کردن عایق هاری خوردگی قدیم با جدید یک طرح جدید رائه دهیم به این صورت که اگر گاز کولر حذف شود با فرض اینکه عایق خوردیگی جدید تحمل بار دمای بالا را داشته باشد تا چ مقدار طولی از این عایق استفاده کنیم با توجه به شرایط محیط به دمای  مورد نظر میرسد.

یک لوله ۵۶ اینچی با دمای ورودی ۱۱۰ درجه سانتی گراد برای بدترین شرایط دمای و فشار تزریق ۱۱۰۰psi در وردی درنظر گرفته شده و در طراحی اینجور مسایل شرط مرزی خروجی چون مشخص نیست و دیتای درستی از خروجی نداریم باید یا افت فشار در طی لوله حساب کنیم و برای انهتای لوله اون افت فشار برای فشار خروجی در نظر بگیریم که کار سخت و کمی غیر حرفه ای است در این تحقیق ما شرط مرزی توسعه یافتگی را برای خروجی درنظر گرفته ایم یا همان شرط مرزی اوت فلو در این شرط مرزی باید حتما سیال به حالت توسیه یافته برسید ولی با توجه به سوابق تحلیل اگه ما بتوانیم خروجی را مش بسیار ریزی بزینم این شرط با طول کمتر قابل حل است و خروجی در مش رزی زده شده همگرا و جواب ها کاملا هم پوشانی و دقیق هستن در شکل ۳-۴ میتوانید شماتیک مسلئه رامشاهده کنید که هدف تحقیق بدست اوردن طول l با عایق جدید است که برای حل در نظر گرفته ایم در جدول ۳-۱ مشخص است

شکل ۳-۴٫ نمایی از لوله

جدول ۳-۱ کیس های حل
ضریب هدایت محیطدمای محیطدمای وردی گاز
۳۳۸۱۱۰
۳۴۷۱۱۰
۳۵۲۱۱۰
۳۳۸۱۰۰
۳۴۷۱۰۰
۳۵۲۱۰۰
۳۳۸۹۰
۳۴۷۹۰
۳۵۲۹۰

در این مطالعه، فرضیات زیر در نظر گرفته شده است:

–         جریان به عنوان جریان تراکم پذیر، پایا فرض می‌شود.

–         از اتلاف حرارتی ناشی از تشعشع صرف‌نظر می‌شود.

–         از نیروهای بدنی صرف نظر می‌شود.

–         تمام خواص مواد ثابت‌اند به‌جز ویسکوزیته سیال که با دما تغییر می‌کند.

–         توزیع سرعت یکنواخت در ورودی جریان کاملاً توسعه یافته در خروجی در نظر گرفته شده.

–         در دیواره‌ها شرط عدم لغزش برقرار است.

۳-۶-۱- قید‌های بعد دار

قید‌های بعد دار مسئله حاضر در جدول ۳-۲ بیان شده‌اند.

جدول ۳-۲٫ قید‌های بعد دار

طول کانال
قطر کانال
فشار وردی سیال
ضریب حرارتی ناحیه جامد
شرایط دمای محیط اطرف لوله

۳-۶-۲- معادله پیوستگی

اصل اساسی که از آن در مکانیک سیالات استفاده می­شود اصل بقاء جرم است. این اصل بیان می­دارد که جرم نه تولید می­شود و نه از بین می­رود و توسط معادله پیوستگی بیان می­گردد :

(3-1)برای سیالات تراکم پذیر:

(3-2)برای سیالات تراکم ناپذیر:

۳-۶-۳- معادله مومنتوم

مکانیک سیالات تنها با داشتن معادله پیوستگی مشخص نمی­شود بلکه باید اصل بقاء اندازه حرکت یا قانون دوم نیوتون را درباره آن بیان کرد. اندازه حرکت حاصلضرب جرم در سرعت است. قانون دوم نیتون بیان می­کند که برایند نیروهاییکه بر یک جسم اثر می­کند برابر است با تغییرات خالص مومنتوم.

(3-3)با در نظر گرفتن جریان غیرقابل تراکم و ثابت فرض کردن ضریب ویسکوزیته، شکل معادله ناویر استوکس به صورت زیر می­باشد:

که در آن  بردار سرعت،  بیانگر فشار،  نیروهای حجمی و  ویسکوزیته می­باشد.

 بیانگر مشتق مادی بوده و به صورت  تعریف می­گردد.

۳-۶-۴- معادلات حاکم برای جریان آرام

(3-4)معادلات ناویراستوکس نیمه بیضوی حاکم بر جریان پایدار، تراکم ناپذیر و دوبعدی در حالت آرام به صورت زیر می­باشد:[۱۲]

(۳-۷)
(3-6)
(3-5)

۳-۶-۵- معادلات حاکم برای جریان آشفته

با توجه به اینکه جریان مورد بررسی در این کار جریان آشفته میباشد، لازم است شکل معادلات در قالب آشفته بررسی گردد. در ادامه ابتدا به بررسی اجمالی نحوه شکل گیری معادلات جریان آشفته میپردازیم و سپس شکل آشفته هر کدام از معادلات را معرفی میکنیم.

۳-۶-۵-۱- روش آماری بررسی جریانات آشفته

در روش آماری، در ابتدا مقداری میانگین زمانی را برای کمیت f به صورت زیر تعریف میکنیم[۱۲]:

(3-8)

که در آن  آنقدر بزرگ انتخاب میشود که برای مقادیر زمانی بزرگتر از  تغییر در اندازه انتگرال مذبور مشاهده نشود. به عبارت دیگر  مستقل از زمان انتخاب شده  در می آید.

 در این روش آماری متغیرهای جریان که به صورت اتفاقی تغییر میکنند، به صورت حاصل جمع میانگین زمانی با مقادیر نوسانی بیان میگردند.

(3-9)

مطابق تعریف، میانگین زمانی متغیرهای نوسانی صفر است.

(3-10)

 ارتباطات ریاضی نیز بین دو کمیت فرضی  و  در این روش آماری حاکم می­باشد:

(3-11)

۳-۶-۵-۲- نوشتن معادلات حرکت در جریان آشفته

ابتدا معادلات را برای کمیتهای لحظه ای، یعنی کمیت های متوسط بعلاوه کمیت های  نوسانی مینویسیم. آنگاه از طرفین هر معادله متوسط گیری زمانی به عمل می آوریم. البته در این رابطه باید به این نکته توجه نمود که چنانچه تساوی برای معادلات لحظه ای برقرار باشد، این تساوی برای متوسط زمانی آن (برای دامنه مشخصی از زمان) نیز برقرار خواهد بود. در نهایت معادلات را ساده سازی کرده تا جایی که کمیت های متوسط زمانی ظاهر گردند.

۳-۶-۵-۳- معادله پیوستگی برای جریان آشفته

برای جریان تراکم پذیر داریم:

(3-12)(3-13)برای جریان تراکم ناپذیر از آنجایی که  می­باشد، معادله فوق به صورت زیر در خواهد آمد:

۳-۶-۵-۴- معادلات مومنتوم برای جریان آشفته

(3-14)تنها تفاوت معادله مومنتوم فوق با معادله مومنتوم با کمیت های لحظه ای، اضافه شدن عبارت آخر در سمت راست معادله یعنی  میباشد. این عبارت را اصطلاحا تنش آشفتگی یا تنش رینولدز میگوییم. تنها تفاوت معادلات جریان آرام با آشفته نیز فقط حضور همین عبارت میباشد. به طور کلی این عبارت از لحاظ فیزیکی یک تنش نمیاشد بلکه بیانگر اثر تبادل اینرسی (مومنتوم) میباشد. فراموش نکنیم که این عبارت از سمت چپ معادله مومنتوم یعنی جایی که با عبارت های اینرسی سر و کار داریم به سمت راست منتقل شده است. بنابراین ریشه و بنیان این عبارت از جنس اینرسی مومنتوم می­باشد[۱۲].

۳-۷- مدل سازی جریان های آشفته

اگر از دیدگاه امروزی به مساله آشفتگی بپردازیم، شاید بیشترین پیشرفت نسبت به دهه های ۱۹۷۰ و ۱۹۸۰ میلادی، پیشرفت در روش های محاسباتی باشد(و سخت افزار لازم برای اجرای آنها). اولین آنها LES  بود که به وسیله دردورف[۲۵] در سال ۱۹۷۰ ارائه شد [۱۳]. به دنبال آن به سرعت روش DNS به وسیله اورساگ[۲۶] و پترسون[۲۷] در سال ۱۹۷۲ ارائه شد [۱۴]. همچنین گستره ی وسیعی از روش RANS در آن سال مورد بررسی قرار گرفت [۱۵]. از آن زمان تا دهه ۱۹۹۰ به دلیل کمبود امکانات محاسباتی برای روش های LES و DNS ، روش RANS به طور گسترده ای مورد استفاده قرار گرفت.

از نظر ماهیت محاسبات، روش LES  بین روش RANS و DNS محسوب میشود. در روش RANS با متوسط گیری زمانی، مقادیر متوسط متغیرها محاسبه میشود. اما روش DNS بدون هیچگونه مدلسازی و با اعمال شبکه بندی در حد کوچیکترین مقیاس ها به حل جریان میپردازد. در روش RANS  ، پارامترها به دو جمله نوسانی و متوسط که شامل تمامی مقادیر نوسان است مدلسازی میشوند. مزیت LES نسبتت به RANS در آنست که ابتدا مقیاس های بزرگ از مقیاس های کوچک جدا شده و سپس نوسان موجود در مقیاس های کوچک مدل سازی میشود.

در LES میتوان مطمئن بود که هرگونه حرکتی در مقیاس های شامل انرژی های بزرگ، به صورت مستقیم، مانند روش DNS محاسبه میشود.

۳-۷-۱- مروری بر روش های RANS

معادلات RANS، معادلات متوسط زمانی برای حرکت جریان سیال هستند. ایده تشکیل دهنده این معادلات، تجزیه رینولدز است که به وسیله آن یک مقدار لحظه ای، به مقادیر متوسط زمانی و نوسانی خود تجزیه شده است. از معادلات RANS برای توصیف جریان های آَشفته استفاده میشود. این معادلات بر اساس خواص جریان آشفته، تقریبی از حل های متوسط زمانی معادلات ناویرستوکس ارائه میدهند. سمت چپ این معادله تغییراتی را در مومنتوم اجزای سیال با توجه به ناپایداری و جابجایی در جریان متوسط نمایش میدهد. این تغییرات به وسیله نیروهای جسمی، تنش های ایزوتروپیک مربوط به میدان فشار، تنشهای لزجی و تنش های ظاهری مربوط به سرعت نوسانی(که به تنهاش رینولدز معروفند) متوازن میشوند. این عبارت تنش رینولدز غیرخطی، نیاز به مدلسازی اضافی به منظور نزدیکی به معادله RANS برای حل شدن دارد و مدل های آشفتگی مختلفی را ایجاد میکنند. در اینجا به معرفی مختصر چهار مدل آشفتگی اسپالارت آلماراس، اس اس تی کا اومکا، کا اپسیلون، آر ان جی کا اپلیسون میپردازیم و از ارائه مدل های ریاضی آنها به دلیل اینکه خارج از هدف اصلی این پایان نامه است، و نیز حجم زیادی را در بر میگیرد خودداری میکنیم و خوانندگان محترم را به خواندن مرجع [۱۵] راهنمایی میکنیم.

مدل آشفتگی کا اپسیلون: این مدل یکی از مدل های آشفتگی متداول است، اگرچه عملکرد مناسبی در گرادیان های فشار معکوس بزرگ ندارد[۱۲]. مدل کا اپسیلون یک مدل دو معادله ای است، به عبارتی شامل دو معادله انتقالی اضافی برای محاسبه خواص آشفتگی جریان میباشد. از این معادلات میتوان برای محاسبه تاثیرات جابجایی و پخش در انرژی آشفتگی بهره برد. اولین متغیر انتقالی، انرژی آشفتگی جنبشی یا همان کا است و دومین متغیر انتقالی در این مدل، اتلاف آشفتگی یا همان اپسیلون است. به عبارتی میتوان گفت که کا، انرژی را در آشفتگی و اپسیلون مقیاس آشفتگی را معین میکند. روابط مربوط به کا و اپسیلون در مرجع پیوست الف موجود میباشد. همچنین لاندر[۲۸] و شارما[۲۹] نیز در تحقیقات خود مدل کا اپسیلون استاندارد را به نمایش گذاشتند[۱۶]. هدف اصلی مدل کا اپسیلون را میتوان بهبود مدل طول مختلط[۳۰] دانست، به گونه ای که بتواند یک توصیف جبری برای مقیاس طول آشفتگی در جریان های با پیچیدگی زیاد بیان کند. مدل کا اپسیلون برای جریان های داخلی و خارجی و جریان های با دیواره محدود با گرادیان فشار نسبتا کوچک دقت و عملکرد خوبی دارد. متعاقبا، دقت این مدل برای جریان های با فشار معکوس زیاد، کاهش میابد.

۳-۷-۲- مدل آشفتگی RNG

مدل RNG منظور مدل کردن حرکت در مقیاس های کوچکتر و تاثرات آنها به وسیله نرمالسازی مجدد معادلات ناویرستوکس گسترش داده شده است[۱۷]. در مدل استاندارد کا اپسیلون، لزجت گردابی به وسیله یه مقیاس طول آشفتگی منفرد تعیین میشود، بنابراین پخش آشفتگی محاسبه شده تنها در مقیاس های مخصوصی اتفاق می افتند. در حالی که در واقعیت، همه مقیاس های حرکت در پخش آشفتگی شرکت دارند. روش RNG یک ابزار ریاضی برای استخراج مدل آشفتگی شبیه به مدل کا اپسیلون است، منجر به یک قالب اصطلاح شده از معادلات اپسیلون میشود که برای محاسبه مقیاس های متفاوت حرکت، از طریق تغییرات در عبارت های معادله اپسیلون مورد استفاده قرار میگیرد. شرح این روش را میتوان در منبع [۱۲] مطالعه نمود.

۳-۷-۳- مدل آشفتگی SST

مدل آشفتگی SST یک مدل دو معادله ای لزجت گردابی است که بسیار متداول است[۱۸]. کاربرد روابط کا اومگا در بخش درونی لایه مرزی باعث میشود که این مدل در تمام ناحیه زیر لایه لزج نزدیک دیواره عملکرد بسیار مناسبی داشته باشد و لذا مدل SST میتواند به عنوان یک مدل آشفتگی رینولدز پایین بدون هیچ گونه تابع میرایی اضافی مورد استفاده قرار گیرد. روابط SST در جریان آزاد به رفتار کا اپسیلون گرویده میشود و از مشکلات کا اپسیلون که به خواص آَشفتگی جریان آزاد ورودی بسیار حساس است، جلوگیری میکند. پژوهشگرانی که از مدل آشفتگی SST استفاده میکنند، عقیده دارند که این مدل رفتار بسیار مناسبی در جدایش جریان و گرادیان فشار معکوس از خود بروز میدهد. مدل SST یک سطح آشفتگی بزرگی را در نواحی با تنش نرمال زیاد(شبیه نواحی سکون و یا نواحی با شتاب زیاد) تولید میکنند. این توانایی مدل SST، یک مزیت و برتری را نسبت به مدل کا اپسیلون بیان میکند.

۳-۷-۴- مدل آشفتگی اسپالارات آلماراس

این مدل یک مدل تک معادله ای است که به خصوص برای کاربردهای هوافضایی طراحی شده است. این مدل، معادله انتقال را برای لزجت گردابی جنبشی و بدون محاسبه مقیاس طولی مربوط به ضخامت لایه برشی حل میکند. متغیر انتقالی در مدل اسپالارات آلماراس، سرعت است که در نواجی که به وسیله تاثیرات لزجی قوی از قبیل نواحی نزدیک دیوار متثر نشده است، به لزجت حرکتی آشفته مدل میشود. [۱۸].

در حالت کلی می­توان مدل­های آشفتگی را به­صورت زیر تقسیم­بندی کرد:

الف) مدل های جبری آشفتگی:

·         مدل طول اختلاط پرانتل

·         مدل کبکی- اسمیت

·         مدل بالدوین- لوماکس

ب) مدل های تک معادله ای آشفتگی:

·         مدل اسپالارات – آماراس

·         مدل بالدوین – بارس

ج) مدل های دو معادله ای آشفتگی:

·         مدل کا- اپسیلون

·         مدل کا – امگا

·         مدل کا – تاو

د) مدل تنش های رینولدز

مدل­های جبری جواب­های دقیقی برای جریان­های ساده مانند جریان بر روی صفحه صاف و جت­ها می­دهند. همچنین دارای سرعت حل بالا می­باشند. اما به­صورت عمومی نمی­توان از آن­ها استفاده کرد، برای شبیه­سازی جدایش مناسب نیستند و معمولا نیاز به اطلاعاتی راجع به لایه مرزی دارند. در مقابل مدل­های یک معادله­ای و دو معادله­ای با داشتن سرعت حل کمتر، دقت بالاتر را دارا می­باشند.

تاکنون صدها مدل آشفتگی ارائه شده است که هر یک برای رژیم های خاص جریانی و حتی در ناحیه ای خاص از میدان جریان معتبر و دقیق میباشند. هدف نهایی تمام مدل های آشفتگی، محاسبه اندازه تنش رینولدز  در نقاط مختلف جریان میباشد. مدل های آشفتگی موجود را میتوان از دو منظر نگریست:

منابع و مآخذ

 

منابع فارسی:

  1. Choi, Y.S., Chung, M.K. and Kim, J.G., 2004. Effects of cyclic stress and insulation on the corrosion fatigue properties of thermally insulated pipeline. Materials Science and Engineering: A384(1), pp.47-56.
  2. Guldbrandsen, T., Karlsson, P.W. and Korsgaard, V., 2011. Analytical model of heat transfer in porous insulation around cold pipes. International Journal of Heat and Mass Transfer54(1), pp.288-292.
  3.  خلجي, شقایق. و م. سمیع. پور (۱۳۸۹). “بررسي تاثير خنك كاري بيشتر گاز در برج هاي خنك كن ايستگاه تقويت فشار گاز بر كاهش مصرف انرژي در خطوط انتقال گاز.” نخستين همايش بين المللي چيلر و برج خنك كن ايران.
  4. خواجه مباركه, ع. و ذوالفقاري ا. (۱۳۸۸). “تاثير بهاي گاز طبيعي در اقتصاد خنك­كاري گاز خروجي در ايستگاههاي تقويت فشار.” هفتمین همایش ملی انرژی.
  5. خواجه مباركه, ع. و ذوالفقاري ا (۱۳۸۸) كاهش مصرف انرژي در ايستگاههاي تقويت فشار با كاهش دماي گاز خروج.” هفتمین همایش ملی انرژی.
  6. Wang, Z., Liu, B., Yang, Y., Han, N., Zeng, G., Ren, A. and Zhang, T., 2016. Experimental and numerical studies on corrosion failure of a three-limb pipe in natural gas field. Engineering Failure Analysis62, pp.21-38.
  7. Ertürk, M., 2016. Optimum insulation thicknesses of pipes with respect to different insulation materials, fuels and climate zones in Turkey. Energy113, pp.991-1003.
  8. Lund, R. and Mohammadi, S., 2016. Choice of insulation standard for pipe networks in 4 th generation district heating systems. Applied Thermal Engineering98, pp.256-264.
  9. Majid, Z.A., Mohsin, R. and Yusof, M.Z., 2012. Experimental and computational failure analysis of natural gas pipe. Engineering Failure Analysis19, pp.32-42.
  10. Majid, Z.A., Mohsin, R., Yaacob, Z. and Hassan, Z., 2010. Failure analysis of natural gas pipes. Engineering failure analysis17(4), pp.818-837.
  11. Daşdemir, A., Ural, T., Ertürk, M. and Keçebaş, A., 2017. Optimal economic thickness of pipe insulation considering different pipe materials for HVAC pipe applications. Applied Thermal Engineering, (121), pp.242-254.
  12. Versteeg, H.K. and Malalasekera, W., 2007. An introduction to computational fluid dynamics: the finite volume method. Pearson Education.
  13. Deardorff, James W. “A numerical study of three-dimensional turbulent channel flow at large Reynolds numbers.” Journal of Fluid Mechanics 41, no. 2 (1970): 453-480.
  14. Magnusson, S., Sottrup-jensen, L., Petersen, T.E., Morris, H.R. and Dell, A., 1974. Primary structure of the vitamin K-dependent part of prothrombin. FEBS letters44(2), pp.189-193.
  15. Walko, R.L., Cotton, W.R., Meyers, M.P. and Harrington, J.Y., 1995. New RAMS cloud microphysics parameterization part I: the single-moment scheme. Atmospheric Research38(1), pp.29-62.
  16. Chen, Y.S. and Kim, S.W., 1987. Computation of turbulent flows using an extended k-epsilon turbulence closure model.
  17. Wang, J.Y. and Hu, X.J., 2012. Application of RNG k-ε turbulence model on numerical simulation in vehicle external flow field. In Applied Mechanics and Materials (Vol. 170, pp. 3324-3328). Trans Tech Publications.

Menter, F.R., Kuntz, M. and Langtry, R., 2003. Ten years of industrial experience with the SST turbulence model. Turbulence, heat and mass transfer4(1), pp.625-632.منابع انگلیسی:

Feasibility of bypass, turn off and reduced capacity gas cooler in the gas compression facility in order to save energy by with replacement of new insulator to improve the methods and technologies to optimal deign equipment of stations

Abstract

Key words:

  name

Description: azad

Islamic Azad University

 Hamedan Branch

Hamedan Science and Research Campus

Faculty of  Technical and Engineering -Department   Mechanical Engineering

Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Mechanical engineering

Title:

Feasibility of bypass, turn off and reduced capacity gas cooler in the gas compression facility in order to save energy by with replacement of new insulator to improve the methods and technologies to optimal deign equipment of stations

Thesis Advisor:

...

Consulting Advisor:

By:

Summer 2017


[۱] By pass valve

[۲] Emergengy shut down

[۳] Station control system

[۴] Emergency shut down

[۵] ESD Valve

[۶] Unit control system

[۷] Fire& gas hetector

[۸] POWER MANAGEMENT SYSTEM

[۹] REMOTE TERMINAL UNIT

[۱۰] HIGH VOLTAGE

[۱۱] LOW VOLTAGE

[۱۲] Motor control center

[۱۳] Vent stack

[۱۴] Anti surge valve

[۱۵] header

[۱۶] Blow down valve

[۱۷] Gas cooler

[۱۸] Recycle valve

[۱۹] Seok Choi et al.

[۲۰] Guldbrandsen et al.

[۲۱] Wang et al.

[۲۲] Mustafa Ertürk

[۲۳] Lund and Mohammadi

[۲۴] Daşdemir et al.

[۲۵] Deardorff

[۲۶] Orszag

[۲۷] Peterson

[۲۸] Launder

[۲۹] Sharma

[۳۰] Mixing-Length Model

برچسبها
مطالب مرتبط

دیدگاهی بنویسید.

بهتر است دیدگاه شما در ارتباط با همین مطلب باشد.

0