Анотація до роботи:

Савченко О.О. Фрикційне нагрівання природного газу в енергетичному роздільнику. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.03 – Вентиляція, освітлення та теплогазопостачання. – Національний університет “Львівська політехніка” Міністерства освіти і науки України, Львів, 2008.

Дисертація присвячена дослідженню методу нагрівання природного газу, що дозволяє запобігти обмерзанню регулятора тиску газу на газорозподільній станції. Встановлено, що наявні методи нагрівання природного газу перед процесом дроселювання на газорозподільних станціях потребують додаткового виду енергії, є неекономічними та, в деяких випадках, небезпечними при використанні. Запропонована нова схема газорозподільної станції, в якій нагрівання природного газу здійснюється за допомогою енергетичного роздільника. Метод заснований на здатності енергетичного роздільника утворювати два потоки, зокрема, температура одного з них є вищою за температуру вхідного газу, який потім і подається на регулятор тиску. Досліджено механізм цього процесу. Теоретично обґрунтована та практично підтверджена ефективність застосування енергетичного роздільника для запобігання утворення кристалогідратів на елементах регулятора тиску. Отримані залежності для визначення коефіцієнту співмірності енергетичного розділення повітря і природного газу, ступеню нагрівання газу, оптимальних геометричних розмірів роздільника. Розроблена методика розрахунку основних геометричних розмірів та термодинамічних параметрів енергетичного роздільника при використанні його для нагрівання природного газу на газорозподільних станціях. Виконано техніко-економічні розрахунки запропонованої газорозподільної станції. Результати роботи використані в управлінні магістральних газопроводів „Львівтрансгаз”

1. На підставі аналізу літературних даних щодо нагрівання природного газу перед процесом дроселювання на газорозподільних станціях встановлено, що більшість нагрівників потребують паливного газу, мають значні габаритні розміри і масу, а відповідно значні капітальні затрати на встановлення ремонти та обслуговування. Крім того, встановлено, що в існуючих методах розрахунку енергетичних роздільників наведені різні оптимальні геометричні розміри та відсутня методика розрахунку енергетичних роздільників при роботі на природному газі високого тиску.

2. Запропоновано коефіцієнт відповідності енергетичного розділення газів, який дозволяє визначити ступінь нагрівання природного газу при відомому ступені нагрівання повітря.

3. Розроблено удосконалену математичну модель процесів тепло-масообміну в енергетичному роздільнику, на базі якої розроблено методику розрахунку параметрів потоку та нагрівання газу за рахунок тертя його об стінки роздільника.

4. Експериментально визначено вплив геометричних розмірів та частки нагрітого потоку на процес енергетичного розділення газу та підтверджено, що зі збільшенням відносної довжини понад оптимальне значення ступінь нагрівання газу залишається практично незмінним, а при відхиленні відносної площі та частки нагрітого потоку від їх оптимальних значень ступінь нагрівання потоку суттєво зменшується. Крім того, встановлено, що при високих тисках потоку на вході (р_вх>500кПа) ступінь нагрівання потоку майже не змінюється, що пов’язано з впливом дросель-ефекту на ступінь нагрівання природного газу.

5. Отримано емпіричні залежності для розрахунку ступеню нагрівання повітря залежно від геометричних розмірів енергетичного роздільника та частки нагрітого потоку, які дозволили оптимізувати необхідні геометричні розміри роздільника.

6. Розроблено схему газорозподільної станції з фрикційним нагріванням природного газу в енергетичному роздільнику, дослідження якої показали ефективну роботу по запобіганню утворення кристалогідратів на елементах регулятора тиску. Відхилення між реальним ступенем нагрівання природного газу та аналітичним не перевищують допустимих значень, що підтверджує правильність аналітичного прогнозування результатів енергетичного розділення природного газу високого тиску.

7. На підставі виконаних теоретичних і експериментальних досліджень розроблено інженерний метод розрахунку необхідного ступеню нагрівання природного газу на газорозподільних станціях, який дозволяє проектувати енергетичні роздільники для нагрівання природного газу нових та діючих газорозподільних станцій.

8. Встановлено, що додаткова лінія теплого потоку дозволяє зменшити частку нагрітого потоку і, тим самим, збільшити ступінь нагрівання природного газу перед регулятором тиску, що дозволяє при збільшенні продуктивності газорозподільної станції нагрівати природний газ до необхідної температури з умови не обмерзання регулятора тиску газу.

9. У результаті впровадження схеми газорозподільної станції в проект проведено в управлінні магістральних газопроводів „Львівтрансгаз” досягнуто необхідного ступеню нагрівання природного газу для запобігання утворення кристалогідратів на елементах регулятора тиску газу.

10. Техніко-економічні розрахунки дозволяють констатувати можливість заощадження капітальних вкладень 170 тис.грн./рік у порівнянні з існуючими методами нагрівання, зокрема при використанні теплообмінника ПГ – 10.

Публікації автора:

1. Кашина О., Балінський І. Ефективність енергетичного розділення стиснутих природного газу і повітря. // Вісник НУ “Львівська політехніка” “Теплоенергетика. Інженерія довкілля. Автоматизація. ” – 2001. – №432. – С.106-109.

Особистий внесок Савченко О.О. полягає у визначенні коефіцієнту відповідності енергетичного розділення стисненого повітря і природного газу та визначення розрахункових комплексів А і В.

2. Кашина О., Балінський І. Підвищення ефективності процесів нагрівання при будівництві газових мереж. // Вісник НУ “Львівська політехніка” “Теорія і практика будівництва”. – 2002. – № 462. – С.66-68.

Особистий внесок здобувача полягає у визначенні теоретичного ступеню нагрівання природного газу після енергетичного роздільника на газорозподільній станції.

3. Савченко О.О., Балінський І.С., Возняк О.Т. Експериментальне дослідження енергетичного розділення стисненого повітря. // Вісник НУ “Львівська політехніка” “Теплоенергетика. Інженерія довкілля. Автоматизація. ” – 2004. – №506. – С.144-150.

Особисто здобувачем проведено планування експерименту для здійснення експериментальних досліджень енергетичного роздільника на стисненому повітрі.

4. Савченко О.О., Балінський І.С. Нагрівання природного газу за допомогою енергетичного роздільника на діючій газорозподільній станції. // Вісник НУ “Львівська політехніка” “Теорія і практика будівництва”. – 2004. – № 520. – С. 169-173.

Особистий внесок Савченко О.О. полягає у виконанні теплового балансу при роботі енергетичного роздільника на природному газі.

5. Савченко О.О., Балінський І.С., Банахевич Ю.В. Дослідження енергетичного роздільника газорозподільної станції. // Вісник НУ “Львівська політехніка” “Теорія і практика будівництва”. – 2005. – № 545. – С. 147-151.

Особисто здобувачем проведено експериментальні дослідження енергетичного розділення на газорозподільній станцій та визначено вплив додаткової лінії теплого потоку на ступінь нагрівання природного газу.

6. Савченко О. Методика інженерного розрахунку енергетичного роздільника для газорозподільчих станцій. // Вісник НУ “Львівська політехніка” “Теплоенергетика. Інженерія довкілля. Автоматизація. ” – 2005. – №537. – С.58-61.

7. Балінський І.С., Банахевич Ю.В., Савченко О.О. Розроблення енергетичного роздільника газорозподільних станцій. // Нафтова і газова промисловість. – 2006. – №3. – С.38-40.

Особистий внесок здобувача полягає у математичній обробці експериментальних досліджень на стисненому повітрі та визначенні оптимальних геометричних розмірів енергетичного роздільника.

8. Балінський І., Кашина О., Коваль Р., Банахевич Ю. Газорозподільна станція з енергетичним розділювачем для нагрівання природного газу. // Зб. наук. пр.: “Нафта і газ України – 2000”. – Івано-Франківськ, Факел. – 2000. – Том3. – С.48 – 49.

Особистий внесок здобувача полягає у визначенні місця розташування енергетичного роздільника на газорозподільній станції.

9. Кашина О., Балінський І. Вологовміст природного газу при його дроселюванні на газорозподільних станціях. // Зб. мат. конф. “Актуальні проблеми будівництва та інженерії довкілля”. – Львів: Видавництво НУ “ЛП”, 2001р. – С.3-5.

Особистий внесок Савченко О.О. полягає у встановленні залежності критичної температури початку конденсації водяної пари від температури на вході в газорозподільну станцію.

10. Kashyna O., Balinsky I. Experimental investigation of energy separation of the compressed gases.// Zbornk prednsok. VII. Vedeck konferencia s medzinrodnou ast’ou. – Kosicе. Slovakia, 2002. – St.125-128.

Особисто здобувачем проведено експериментальні дослідження на стисненому повітрі.

11. Savchenko O., Balins’kyi I. The engineer calculation method for energetic separator of gas distributive installation. // Book of abstracts 10^th International Scientific Conference. State of Art, Trends of development and Challenges in Civil Engineering. – Kosicе. Slovakia, 2005. – Pg. 72.

Особисто здобувачем запропоновано інженерний метод розрахунку енергетичного роздільника для роботи на газорозподільній станції.

12. Патент України № 43673А. Газорозподільна станція. / Балінський І.С., Коваль Р.І., Банахевич Ю.В., Кашина О.О. – 3с.; Опубл. 17.12.2001, Бюл. № 11.

Особистий внесок здобувача полягає у розробці схеми газорозподільної станції з енергетичним роздільником.