ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ В АППАРАТАХ ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ГАЗА С УЧЕТОМ ВЛИЯНИЯ ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ
DOI:
https://doi.org/10.5281/zenodo.20800050Ключевые слова:
аппараты воздушного охлаждения, теплопередача природный газ, моделирование, солнечное излучение, компрессорная станцияЛицензия
Аннотация
В данной работе исследован процесс охлаждения в аппаратах воздушного охлаждения природного газа (АВОг). Разработана программа инструментального обследования, которая представляет собой доработки ранее существующей программы оценки эффективности. Объектом исследования явилась установка охлаждения газа, состоящая из 16 АВОг образца «2АВГ-75», расположенных на компрессорной станции «Арская», ООО «Газпром Трансгаз Казань». На основе технической документации, анкетирования персонала и анализа данных из программы инструментального обследования проведено моделирование процесса охлаждения природного газа. Приведено математическое моделирование, которое позволяет глубже понять механизмы, влияющие на процесс охлаждения природного газа. Полученные результаты направлены на оптимизацию процесса охлаждения и на повышение эффективности работы компрессорных станций.
Скачивания
Библиографические ссылки
1. Карпов, Е. В. Обоснование выбора критерия для мониторинга эффективности охлаждения установок и аппаратов воздушного охлаждения газа / Е. В. Карпов, Р. Р. Сагитов // Энергосбережение и водоподготовка. – 2014. – № 1. – С. 51–55.
2. Шибитова, Н. В. Аппараты воздушного охлаждения / Н. В. Шибитова, Н. С. Шибитов, А. Б. Голованчиков. – Волгоград: ВолгГТУ, 2019. – 96 с.
3. Установки и аппараты воздушного охлаждения газа. Технические требования : СТО Газпром 2-3.5-510-2010 / разраб. ООО «ВНИИГАЗ» ; утв. и введ. в действие распоряжением ОАО «Газпром» от 14 окт. 2010 г. № 31. – М. : ООО «ИРЦ Газпром», 2011. – 35 с.
4. Методика проведения энергоаудита компрессорной станции, компрессорных цехов с газотурбинными и электроприводными ГПА : СТО Газпром 2-1.20-122-2007 / разраб. ООО «ВНИИГАЗ» ; утв. и введ. в действие распоряжением ОАО «Газпром» от 5 марта 2007 г. № 31. – М. : ООО «ИРЦ Газпром», 2007. – 115 с.
5. Кунтыш, В. Б. К задаче расчета вибрационной надежности пучков из биметаллических ребристых труб аппаратов воздушного охлаждения / В. Б. Кунтыш, А. Б. Сухоцкий // Вестник международной академии холода. – 2013. – № 2. – С. 46–50.
6. Галимов, Д. И. Повышение энергоэффективности компрессорной станции путем совершенствования аппаратов воздушного охлаждения газа: дис. … канд. техн. наук: 05.14.04 / Галимов Денис Ильдарович ; Уфимский государственный нефтяной технический университет. – Уфа, 2022. – 145 с.
7. Ванчин, А. Г. Методы оценки работы аппаратов воздушного охлаждения газа при разных вариантах включения вентиляторов / А. Г. Ванчин // Нефтегазовое дело : электрон. науч. журн. / УГНТУ. – 2012. – № 5. – С. 279–286.
8. Абед, А. Х. Интенсификация теплообмена энергетического оборудования АЭС с использованием водовоздушного аэрозоля: дис. … канд. техн. наук: 05.14.03 / Абед Ахмед Хамди; УрФУ им. первого Президента России Б.Н. Ельцина. – Екатеринбург, 2020. – 188 с.
9. Терехов, В. И. Аэродинамика и теплообмен в каналах с сотовыми поверхностями и вихревыми матрицами : дис. … канд. техн. наук : 01.02.05 / Терехов Владислав Игоревич ; Новосиб. гос. техн. ун-т. – Новосибирск, 2022. – 145 с.
10. Романюк, Д. А. Нестационарные двухфазные течения газа с частицами в решетках профилей / Д. А. Романюк, Ю. М. Циркунов // Известия РАН. Механика жидкости и газа. – 2020. – № 5. – С. 33–45.
11. Гладышев, Н. Н. Инновационные технологии использования тепловой и электрической энергии / Н. Н. Гладышев, Т. Ю. Короткова, И. С. Базулин. – СПб. : ВШТЭ СПбГУПТД, 2021. – 154 с.
12. Чистяков, А. Е. Разностная схема с улучшенной аппроксимацией на границе для уравнения теплопроводности с граничными условиями третьего рода / А. Е. Чистяков, И. Ю. Кузнецова // Computational Mathematics and Information Technologies. – 2025. – Т. 9, № 2. – С. 7–21.
13. Басов, А. А. Децентрализованная бортовая система терморегулирования пассивного типа с автономным управлением: дис. … канд. техн. наук 01.04.14 / Басов Андрей Александрович; ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (НИУ)», 2018. – 181 с.
14. Апфельбаум, Е. М. Универсальное уравнение состояния для критической и сверхкритических областей / Е. М. Апфельбаум, В. С. Воробьев // Теплофизика высоких температур. – 2021. – Т. 59, № 6. – С. 852–859.
15. Tsonopoulos, C. An Empirical Correlation of Second Virial Coefficients / C. Tsonopoulos // AIChE Journal. – 1974. – Vol. 20, No. 2. – P. 263–272.
16. Tan, K. Computational fluid dynamic modeling of methane-hydrogen mixture transportation in pipelines: Estimating energy costs / K. Tan, D. Mahajan, T. A. Venkatesh // MRS Advances. – 2022. – Vol. 7, No. 19. – P. 388–393.
17. Arroyo, J. CFD modeling and validation of blast furnace gas/natural gas mixture combustion in an experimental industrial furnace / J. Arroyo, L. Perez, V. Cuervo-Pinera // Processes. – 2023. – Vol. 11, No. 2. – P. 332.
18. CFD-based erosion and corrosion modeling of a pipeline with CO2-containing gas–water two-phase flow / W. Wang [et al.] // Energies. – 2022. – Vol. 15, No. 5. – P. 1694.
19. Syafiq, R. N. Cooling Energy Harvesting from Liquefied Natural Gas Vaporizer Using Computational Fluid Dynamics (CFD) Technique / R. N. Syafiq, M. F. A. Ahmad, H. B. M. Puad // Innovative Manufacturing, Mechatronics & Materials Forum. – Singapore: Springer Nature Singapore, 2023. – P. 495–504.
20. Ванчин, А. Г. Технико-экономическая оценка работы газотранспортного узла / А. Г. Ванчин // Нефтегазовое дело : электрон. науч. журн. / УГНТУ. – 2012. – № 5. – С. 124–137.
21. Ванчин, А. Г. Расчет работы узла воздушного охлаждения газа в условиях компрессорной станции магистрального газопровода / А. Г. Ванчин // Нефтегазовое дело : электрон. науч. журн. / УГНТУ. – 2013. – № 3. – С. 164–179.
22. Дьяконов, В. Г. Основы теплопередачи и массообмена: учебное пособие / В. Г. Дьяконов, О. А. Лонщаков ; М-во образования и науки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. – Казань : КНИТУ, 2015. – 244 с.
23. Марков, Н. А. Отопление: учебное пособие / Н. А. Марков ; Владим. гос. ун-т им. А. Г. и Н. Г. Столетовых. – Владимир: Изд-во ВлГУ, 2025. – 160 с. – ISBN 978-5-9984-2074-0.
24. Forooghi, P. Experimental analysis of heat transfer of supercritical fluids in plate heat exchangers / P. Forooghi, K. Hooman // International Journal of Heat and Mass Transfer. – 2014. – Vol. 74. – P. 448–459.
25. Маршалова, Г. С. Свободно-конвективный теплообмен на круглоребристых трубах и пучках из них / Г. С. Маршалова, А. Б. Сухоцкий, В. Б. Кунтыш // Инженерно-физический журнал. – 2023. – Т. 96, № 4. – С. 1091–1105.
26. Маршалова, Г. С. Экспериментальное исследование влияния внешнего загрязнения на теплоотдачу однорядного теплообменного пучка из круглоребристых труб в условиях интенсифицированной свободной конвекции / Г. С. Маршалова, А. Б. Сухоцкий, Д. В. Островская, Е. С. Данильчик // Инженерно-физический журнал. – 2025. – Т. 98, № 1. – С. 46–54.
REFERENCES LIST
1. Karpov, E. V. Obosnovanie vybora kriteriia dlia monitoringa effektivnosti okhlazhdeniia ustanovok i apparatov vozdushnogo okhlazhdeniia gaza / E. V. Karpov, R. R. Sagitov // Energosberezhenie i vodopodgotovka. – 2014. – № 1. – S. 51–55.
2. Shibitova, N. V. Apparaty vozdushnogo okhlazhdeniia / N. V. Shibitova, N. S. Shibitov, A. B. Golovanchikov. – Volgograd: VolgGTU, 2019. – 96 s.
3. Ustanovki i apparaty vozdushnogo okhlazhdeniia gaza. Tekhnicheskie trebovaniia : STO Gazprom 2-3.5-510-2010 / razrab. OOO «VNIIGAZ» ; utv. i vved. v deistvie rasporiazheniem OAO «Gazprom» ot 14 okt. 2010 g. № 31. – M. : OOO «IRTs Gazprom», 2011. – 35 s.
4. Metodika provedeniia energoaudita kompressornoi stantsii, kompressornykh tsekhov s gazoturbinnymi i elektroprivodnymi GPA : STO Gazprom 2-1.20-122-2007 / razrab. OOO «VNIIGAZ» ; utv. i vved. v deistvie rasporiazheniem OAO «Gazprom» ot 5 marta 2007 g. № 31. – M. : OOO «IRTs Gazprom», 2007. – 115 s.
5. Kuntysh, V. B. K zadache rascheta vibratsionnoi nadezhnosti puchkov iz bimetallicheskikh rebristykh trub apparatov vozdushnogo okhlazhdeniia / V. B. Kuntysh, A. B. Sukhotskii // Vestnik mezhdunarodnoi akademii kholoda. – 2013. – № 2. – S. 46–50.
6. Galimov, D. I. Povyshenie energoeffektivnosti kompressornoi stantsii putem sovershenstvovaniia apparatov vozdushnogo okhlazhdeniia gaza: dis. … kand. tekhn. nauk: 05.14.04 / Galimov Denis Ildarovich ; Ufimskii gosudarstvennyi neftianoi tekhnicheskii universitet. – Ufa, 2022. – 145 s.
7. Vanchin, A. G. Metody otsenki raboty apparatov vozdushnogo okhlazhdeniia gaza pri raznykh variantakh vkliucheniia ventiliatorov / A. G. Vanchin // Neftegazovoe delo : elektron. nauch. zhurn. / UGNTU. – 2012. – № 5. – S. 279–286.
8. Abed, A. Kh. Intensifikatsiia teploobmena energeticheskogo oborudovaniia AES s ispolzovaniem vodovozdushnogo aerozolia: dis. … kand. tekhn. nauk: 05.14.03 / Abed Akhmed Khamdi; UrFU im. pervogo Prezidenta Rossii B.N. Eltsina. – Ekaterinburg, 2020. – 188 s.
9. Terekhov, V. I. Aerodinamika i teploobmen v kanalakh s sotovymi poverkhnostiami i vikhrevymi matritsami : dis. … kand. tekhn. nauk : 01.02.05 / Terekhov Vladislav Igorevich ; Novosib. gos. tekhn. un-t. – Novosibirsk, 2022. – 145 s.
10. Romaniuk, D. A. Nestatsionarnye dvukhfaznye techeniia gaza s chastitsami v reshetkakh profilei / D. A. Romaniuk, Iu. M. Tsirkunov // Izvestiia RAN. Mekhanika zhidkosti i gaza. – 2020. – № 5. – S. 33–45.
11. Gladyshev, N. N. Innovatsionnye tekhnologii ispolzovaniia teplovoi i elektricheskoi energii / N. N. Gladyshev, T. Iu. Korotkova, I. S. Bazulin. – SPb. : VShTE SPbGUPTD, 2021. – 154 s.
12. Chistiakov, A. E. Raznostnaia skhema s uluchshennoi approksimatsiei na granitse dlia uravneniia teploprovodnosti s granichnymi usloviiami tretego roda / A. E. Chistiakov, I. Iu. Kuznetsova // Computational Mathematics and Information Technologies. – 2025. – T. 9, № 2. – S. 7–21.
13. Basov, A. A. Detsentralizovannaia bortovaia sistema termoregulirovaniia passivnogo tipa s avtonomnym upravleniem: dis. … kand. tekhn. nauk 01.04.14 / Basov Andrei Aleksandrovich; FGBOU VO «Moskovskii aviatsionnyi institut (NIU)», 2018. – 181 s.
14. Apfelbaum, E. M. Universalnoe uravnenie sostoianiia dlia kriticheskoi i sverkhkriticheskikh oblastei / E. M. Apfelbaum, V. S. Vorobev // Teplofizika vysokikh temperatur. – 2021. – T. 59, № 6. – S. 852–859.
15. Tsonopoulos, C. An Empirical Correlation of Second Virial Coefficients / C. Tsonopoulos // AIChE Journal. – 1974. – Vol. 20, No. 2. – P. 263–272.
16. Tan, K. Computational fluid dynamic modeling of methane-hydrogen mixture transportation in pipelines: Estimating energy costs / K. Tan, D. Mahajan, T. A. Venkatesh // MRS Advances. – 2022. – Vol. 7, No. 19. – P. 388–393.
17. Arroyo, J. CFD modeling and validation of blast furnace gas/natural gas mixture combustion in an experimental industrial furnace / J. Arroyo, L. Perez, V. Cuervo-Pinera // Processes. – 2023. – Vol. 11, No. 2. – P. 332.
18. CFD-based erosion and corrosion modeling of a pipeline with CO2-containing gas–water two-phase flow / W. Wang [et al.] // Energies. – 2022. – Vol. 15, No. 5. – P. 1694.
19. Syafiq, R. N. Cooling Energy Harvesting from Liquefied Natural Gas Vaporizer Using Computational Fluid Dynamics (CFD) Technique / R. N. Syafiq, M. F. A. Ahmad, H. B. M. Puad // Innovative Manufacturing, Mechatronics & Materials Forum. – Singapore: Springer Nature Singapore, 2023. – P. 495–504.
20. Vanchin, A. G. Tekhniko-ekonomicheskaia otsenka raboty gazotransportnogo uzla / A. G. Vanchin // Neftegazovoe delo : elektron. nauch. zhurn. / UGNTU. – 2012. – № 5. – S. 124–137.
21. Vanchin, A. G. Raschet raboty uzla vozdushnogo okhlazhdeniia gaza v usloviiakh kompressornoi stantsii magistralnogo gazoprovoda / A. G. Vanchin // Neftegazovoe delo : elektron. nauch. zhurn. / UGNTU. – 2013. – № 3. – S. 164–179.
22. Diakonov, V. G. Osnovy teploperedachi i massoobmena: uchebnoe posobie / V. G. Diakonov, O. A. Lonshchakov ; M-vo obrazovaniia i nauki Rossii, Kazan. nats. issled. tekhnol. un-t. – Kazan : KNITU, 2015. – 244 s.
23. Markov, N. A. Otoplenie: uchebnoe posobie / N. A. Markov ; Vladim. gos. un-t im. A. G. i N. G. Stoletovykh. – Vladimir: Izd-vo VlGU, 2025. – 160 s. – ISBN 978-5-9984-2074-0.
24. Forooghi, P. Experimental analysis of heat transfer of supercritical fluids in plate heat exchangers / P. Forooghi, K. Hooman // International Journal of Heat and Mass Transfer. – 2014. – Vol. 74. – P. 448–459.
25. Marshalova, G. S. Svobodno-konvektivnyi teploobmen na kruglorebristykh trubakh i puchkakh iz nikh / G. S. Marshalova, A. B. Sukhotskii, V. B. Kuntysh // Inzhenerno-fizicheskii zhurnal. – 2023. – T. 96, № 4. – S. 1091–1105.
26. Marshalova, G. S. Eksperimentalnoe issledovanie vliianiia vneshnego zagriazneniia na teplootdachu odnoriadnogo teploobmennogo puchka iz kruglorebristykh trub v usloviiakh intensifitsirovannoi svobodnoi konvektsii / G. S. Marshalova, A. B. Sukhotskii, D. V. Ostrovskaia, E. S. Danilchik // Inzhenerno-fizicheskii zhurnal. – 2025. – T. 98, № 1. – S. 46–54.
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
Статьи журнала «Вестник Донецкого университета. Серия 04. Технические науки» находятся в открытом доступе и распространяются в соответствии с условиями Лицензионного Договора с Донецким Государственным университетом, который бесплатно предоставляет авторам неограниченное распространение и самостоятельное архивирование.
