ISSN 2541-7592

НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ
СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ

Русский 
English 
    
 


Правила написания
и оформления статей

Правила
рецензирования

Памятка рецензента


Публикационная
этика 








Нашли ошибку на сайте?

Сообщите нам:   







 

Архив выпусков

Выпуск 1 (61), 2021


Обоснование применения подземной камеры редуцирования в системах снабжения сжиженным углеводородным газом


Осипова Н. Н., Бычкова И. М.


Осипова Н. Н., д-р техн. наук, зав. кафедрой теплогазоснабжения, вентиляции, водообеспечения и прикладной гидрогазодинамики, Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю.А., Институт урбанистики, архитектуры и строительства, Россия, г. Саратов, тел.: 8(8452)99-88-93, e-mail: osnat75@mail.ru

Бычкова И. М., аспирант кафедры теплогазоснабжения, вентиляции, водообеспечения и прикладной гидрогазодинамики, Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю.А., Институт урбанистики, архитектуры и строительства, Россия, г. Саратов, тел.: 8(8452)99-88-93

 
 
Постановка задачи. При проведении процесса редуцирования паровой фазы пропан-бутана в регуляторах давления надземных шкафных газорегуляторных пунктов наблюдается выпадение конденсата, а при минусовых температурах – образование льда и кристаллогидратов. Для предотвращения указанного явления применяются методы в виде нанесения тепловой изоляции и обогрева внутреннего пространства шкафа, что значительно увеличивает стоимость конструкции и процесса редуцирования. В качестве альтернативы авторами предложена подземная камера редуцирования. В статье приводится научное обоснование применения подземной камеры в практике газоснабжения потребителей. 
Результаты. Обоснована конфигурация камеры редуцирования. Проведено математическое моделирование теплообменных процессов камеры с окружающим грунтовым массивом. Подобрана толщина тепловой изоляции восходящего участка паровой фазы и камеры редуцирования. Сделано моделирование процесса редуцирования паровой фазы в регуляторах давления. 
Выводы. Результаты проведенных исследований показали, что для камеры редуцирования оптимальна цилиндрическая форма, обеспечивающая минимальную суммарную поверхность ограждающих конструкций. Реализация экономико-математической модели позволила рекомендовать оптимальные толщины тепловой изоляции камеры и восходящего участка паровой фазы, позволяющие проводить процесс дросселирования паровой фазы сжиженного углеводородного газа в регуляторах давления без выделения воды в свободном виде и образования ледяных и гидратных пробок.
 
Ключевые слова: подземная камера редуцирования, сжиженный углеводородный газ, конфигурация камеры, оптимальная толщина тепловой изоляции, экономико-математическая модель, моделирование процесса редуцирования.


DOI: 10.36622/VSTU.2021.61.1.003

 

Библиографический список

1. Зозуля, А. В. Проблема вывода конденсата из газопровода при транспортировке газа в двухфазном режиме и пути ее решения / А. В. Зозуля // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки, 2003. – № 3. – С. 75-76.
2. Каменников, Н. А. Справочник газовика / Н. А. Каменников. – М.: Инфра-Инженерия, 2021. – 250 с.
3. Капыш, В. В. Предупреждение гидратобразования в газопроводах-отводах и на газораспределительных станциях / В. В. Капыш, Н. В. Кулемин, В. А. Истомин // Научно-технический сборник Вести газовой науки, 2013. – № 4 (15). – С. 125-131.
4. Карякин, Е. А. Оборудование для сжиженных углеводородных газов: справочник / Е. А. Карякин, С. В. Зубков, И. Ю. Кривошеев, Н. М. Мусатова, О. В. Петрунина. – Саратов: Газовик, 2015. – 736 с.
5. Котляков, В. М. Изменчивость термического сопротивления снежного покрова и его влияние на промерзание - протаивание грунта / В. М. Котляков, Н. И.Осокин, А. В. Сосновский. – Новосибирск: Криосфера Земли, 2014. – т. XVIII. –№ 4. – С. 70-77.
6. Курицын, Б. Н. Разработка и обоснование технических решений по предупреждению гидратообразования в системах резервуарного снабжения сжиженным газом / Б. Н. Курицын, Н. Н. Осипова, С. А. Максимов // Приволжский научный журнал. – Н. Новгород: ННГАСУ, 2013. – №1 (25). – С.73–80.
7. Осипова, Н. Н. Объективный выбор толщины тепловой изоляции участков трубопроводной обвязки узла редуцирования с целью предупреждения гидратообразования / Н. Н. Осипова, Б. Н. Курицын, С. А. Максимов // Науч.-технич. ж-л «Вестник МГСУ». – М.: МГСУ, 2011. – №7. – С.520–525.
8. Осипова, Н. Н. Разработка математической модели теплообмена камеры редуцирования с окружающим грунтовым массивом / Н. Н. Осипова, И. М. Бычкова, С. Г. Культяев // Теоретические основы теплогазоснабжения и вентиляции: материалы VII Междунар. науч.-техн. конф. – М.: МГСУ, 2019. – С. 124–131.
9. Свидетельство № 2018612737 о государственной регистрации программы для ЭВМ. «Определение изотермических изменений состояния паровой смеси пропан бутана в автономных системах газоснабжения с естественной регазификацией сжиженного углеводородного газа»: зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ, 26.02.2018 / Осипова Н.Н., Бычкова И.М., Поберий А.А., Захаров А.Е.
10. Свод правил «Газораспределительные системы. Актуализированная редакция СНиП 42-01-2002. С изменением 1»: СП 62.13330.2011*. –Введ. 2011-05-20. – М.: Минрегион России, 2010. – 30 с.
11. Стандарт организации «Предупреждение образования ледяных и гидратных пробок в системах резервуарного снабжения сжиженным газом»: СТО 03321549-021-2012 / Н.Н. Осипова и др. – Саратов: ОАО Гипрониигаз, 2012. – 20 с.
12. Carrol, J. Natural gas hydrates / J. Carrol // Gulf Professional Publishing, 2020. – ISBN 9780128223871. - №4. – 392 p.
13. Cristescu, T. Possible thermal processes involved in the storage of liquefied petroleum gas / T. Cristescu, L. Avram, M.E. Stoica. – Oil-gas university of Ploiesti: Termotеhnicа. – 2013. – P.63–66.
14. Kevin, D. Dahm. Fundamental of Chemical Engineering Thermodynamics / Kevin D. Dahm, Donald P. Visco Jr. // Cengage Learning, 2015. – ISBN 978-1-111-58070-4. – 794 p.
15. MacRitchie, F. Chemistry at Interfaces / F. MacRitchie // Academic press, 2012. – ISBN 9780124647855. - №1. – 283 p.
16. Osipova, N. N. Autonomous Gas Fuel Supply Systems with Natural Re-Gasification of Liquefied Hydrocarbon Gas: Principles of Providing Gas Fuel to Customers / N. N. Osipova, S. S. Kuznetsov, I. M. Bychkova // 21st International Scientific Conference on Advanced in Civil Engineering: Construction - The Formation of Living Environment, FORM 2018; Moscow State University of Civil Engineering (MGSU). Moscow: MGSU. – Vol. 365. –Issue 4. – 2018.–6 p.
17. Qiu, G. Numerical study on the condensation flow and heat transfer characteristics of hydrocarbon mixtures inside the tubes of liquefied natural gas coil-wound heat exchangers/ G. Qiu, X. Zhenfei, C. Weihua, J. Yiqiang // Applied Thermal Engineering. –Vol. 140. – 2018. – Pp. 775–786.
18. Samokhvalov, Y. Heat transfer in the structure of a spiral-wound heat exchanger for liquefied natural gas production: review of numerical models for the heat-transfer coefficient of condensation for a hydrocarbon mixture in a horizontal tube / Y. Samokhvalov, A. Kolesnikov, A. Krotov, A. Parkin, E. Navasardyan, I. Arkharov // Journal of Enhanced Heat Transfer. – Vol. 25.– Issue 2.– 2018.– Pp. 109–120.
19. Torrexx the power of innovation: Algas -SDI / 1Form DF-0304. – USA: Seattle, Washington, 2012. – 4 p.
20. Zbiornikinazemne LPG / Above and underground LPG tanks: Catalog. – CHEMET, 2013. – 8 p.
21. Zimmer LPG Vaporiesd: аlgas -SDI /1 Form DF-0304. – USA: Seattle, Washington, 2012. – 4 p.

 
 

Ссылка для цитирования

Осипова, Н. Н. Обоснование применения подземной камеры редуцирования в системах снабжения сжиженным углеводородным газом / Н. Н. Осипова, И. М. Бычкова // Научный журнал строительства и архитектуры. - 2021. - № 1 (61). - С. 28-39. - DOI: 10.36622/VSTU.2021.61.1.003.

 
 
 
 

English version 

 

Substantiation of Application of Underground Reduction Chamber in Liquefied Petroleum Gas Supply Systems

Osipova N. N., Bychkova I. M. 
 
 

Osipova N. N., D. Sc. in Engineering, Head of the Dept. of Heat and Gas Supply, Ventilation, Water Supply and Applied Fluid Dynamics, Yuri Gagarin State Technical University of Saratov, Russia, Saratov, tel.: 8 (8452) 99-88-93, e-mail: osnat75@mail.ru

Bychkova I. M., PhD student of the Dept. of Heat and Gas Supply, Ventilation, Water Supply and Applied Fluid Dynamics, Yuri Gagarin State Technical University of Saratov, Russia, Saratov, tel.: 8 (8452) 99-88-93


 
Statement of the problem. When reducing the vapor phase of propane-butane in the pressure regulators of the above-ground closet gas control points, water falls out in free form and at subzero temperatures of ice and crystalline hydrates formation. In order to prevent this phenomenon, methods are employed in the form of applying thermal insulation and heating the inner space of the cabinet, which significantly increases the cost of the structure and the reduction process. As an alternative, the authors set forth an underground reduction chamber. The article provides a scientific rationale for the use of this underground chamber in the practice of gas supply to consumers. 
Results. The configuration of the reduction chamber has been substantiated, mathematical modeling of the heat exchange processes of the chamber with the surrounding soil massif has been performed, the thickness of the thermal insulation of the ascending section of the vapor phase and the reduction chamber has been selected, and the process of reduction of the vapor phase in pressure regulators has been simulated. 
Conclusions. According to the results of the studies, the cylindrical shape is optimal for the reduction chamber, which provides the minimum total surface of the enclosing structures. The implementation of the economic and mathematical model made it possible to recommend the optimal thicknesses of the thermal insulation of the chamber and the ascending section of the vapor phase, enabling the process of throttling of the liquefied petroleum gas vapor phase in pressure regulators without the release of free water and the formation of ice and hydrate plugs. 
 
Keywords: underground reduction chamber, liquefied petroleum gas, chamber configuration, optimal thermal insulation thickness, economic and mathematical model, simulation of the reduction. 


DOI: 10.36622/VSTU.2021.61.1.003

References

1. Zozulja, A. V. Problema vyvoda kondensata iz gazoprovoda pri transportirovke gaza v dvuhfaznom rezhime i puti ee reshenija / A. V. Zozulja // Izvestija vysshih uchebnyh zavedenij. Severo-Kavkazskij region. Tehnicheskie nauki, 2003. – № 3. – S. 75-76.
2. Kamennikov, N. A. Spravochnik gazovika / N. A. Kamennikov. – M.: Infra-Inzhenerija, 2021. – 250 s.
3. Kapysh, V. V. Preduprezhdenie gidratobrazovanija v gazoprovodah-otvodah i na gazoraspredelitel'-nyh stancijah / V. V. Kapysh, N. V. Kulemin, V. A. Istomin // Nauchno-tehnicheskij sbornik Vesti gazovoj nau-ki, 2013. – № 4 (15). – S. 125-131.
4. Karjakin, E. A. Oborudovanie dlja szhizhennyh uglevodorodnyh gazov: spravochnik / E. A. Karjakin, S. V. Zubkov, I. Ju. Krivosheev, N. M. Musatova, O. V. Petrunina. – Saratov: Gazovik, 2015. – 736 s.
5. Kotljakov, V. M. Izmenchivost' termicheskogo soprotivlenija snezhnogo pokrova i ego vlijanie na pro-merzanie - protaivanie grunta / V. M. Kotljakov, N. I.Osokin, A. V. Sosnovskij. – Novosibirsk: Kriosfera Zemli, 2014. – t. XVIII. –№ 4. – S. 70-77.
6. Kuricyn, B. N. Razrabotka i obosnovanie tehnicheskih reshenij po preduprezhdeniju gidratoobrazo-vanija v sistemah rezervuarnogo snabzhenija szhizhennym gazom / B. N. Kuricyn, N. N. Osipova, S. A. Maksimov // Privolzhskij nauchnyj zhurnal. – N. Novgorod: NNGASU, 2013. – №1 (25). – S. 73–80.
7. Osipova, N. N. Ob#ektivnyj vybor tolshhiny teplovoj izoljacii uchastkov truboprovodnoj obvjazki uzla reducirovanija s cel'ju preduprezhdenija gidratoobrazovanija / N. N. Osipova, B. N. Kuricyn, S. A. Mak-simov // Nauch.-tehnich. zh-l «Vestnik MGSU». – M.: MGSU, 2011. – №7. – S.520–525.
8. Osipova, N. N. Razrabotka matematicheskoj modeli teploobmena kamery reducirovanija s okruzhaju-shhim gruntovym massivom / N. N. Osipova, I. M. Bychkova, S. G. Kul'tjaev // Teoreticheskie osnovy teplogazo-snabzhenija i ventiljacii: materialy VII Mezhdunar. nauch.-tehn. konf. – M.: MGSU, 2019. – S. 124–131.
9. Svidetel'stvo № 2018612737 o gosudarstvennoj registracii programmy dlja JeVM. «Opredelenie izotermicheskih izmenenij sostojanija parovoj smesi propan butana v avtonomnyh sistemah gazosnabzhenija s estestvennoj regazifikaciej szhizhennogo uglevodorodnogo gaza»: zaregistrirovano v Reestre programm dlja JeVM, 26.02.2018 / Osipova N.N., Bychkova I.M., Poberij A.A., Zaharov A.E.
10. Svod pravil «Gazoraspredelitel'nye sistemy. Aktualizirovannaja redakcija SNiP 42-01-2002. S izmeneniem 1»: SP 62.13330.2011*. –Vved. 2011-05-20. – M.: Minregion Rossii, 2010. – 30 s.
11. Standart organizacii «Preduprezhdenie obrazovanija ledjanyh i gidratnyh probok v sistemah rezervuarnogo snabzhenija szhizhennym gazom»: STO 03321549-021-2012 / N.N. Osipova i dr. – Saratov: OAO Giproniigaz, 2012. – 20 s.
12. Carrol, J. Natural gas hydrates / J. Carrol // Gulf Professional Publishing, 2020. – ISBN 9780128223871. - №4. – 392 p.
13. Cristescu, T. Possible thermal processes involved in the storage of liquefied petroleum gas / T. Cristescu, L. Avram, M.E. Stoica. – Oil-gas university of Ploiesti: Termotehnica. – 2013. – P.63–66.
14. Kevin, D. Dahm. Fundamental of Chemical Engineering Thermodynamics / Kevin D. Dahm, Donald P. Visco Jr. // Cengage Learning, 2015. – ISBN 978-1-111-58070-4. – 794 p.
15. MacRitchie, F. Chemistry at Interfaces / F. MacRitchie // Academic press, 2012. – ISBN 9780124647855. - № 1. – 283 p.
16. Osipova, N. N. Autonomous Gas Fuel Supply Systems with Natural Re-Gasification of Liquefied Hydrocar-bon Gas: Principles of Providing Gas Fuel to Customers / N. N. Osipova, S. S. Kuznetsov, I. M. Bychkova // 21st Inter-national Scientific Conference on Advanced in Civil Engineering: Construction - The Formation of Living Environ-ment, FORM 2018; Moscow State University of Civil Engineering (MGSU). Moscow: MGSU. – Vol. 365. –Issue 4. – 2018.–6 p.
17. Qiu, G. Numerical study on the condensation flow and heat transfer characteristics of hydrocarbon mixtures inside the tubes of liquefied natural gas coil-wound heat exchangers/ G. Qiu, X. Zhenfei, C. Weihua, J. Yiqiang // Applied Thermal Engineering. –Vol. 140. – 2018. – Pp. 775–786.
18. Samokhvalov, Y. Heat transfer in the structure of a spiral-wound heat exchanger for liquefied natural gas production: review of numerical models for the heat-transfer coefficient of condensation for a hydrocarbon mixture in a horizontal tube / Y. Samokhvalov, A. Kolesnikov, A. Krotov, A. Parkin, E. Navasardyan, I. Arkharov // Journal of Enhanced Heat Transfer. – Vol. 25.– Issue 2.– 2018.– Pp. 109–120.
19. Torrexx the power of innovation: Algas -SDI / 1Form DF-0304. – USA: Seattle, Washington, 2012. – 4 p.
20. Zbiornikinazemne LPG / Above and underground LPG tanks: Catalog. – CHEMET, 2013. – 8 p.
21. Zimmer LPG Vaporiesd: algas -SDI /1 Form DF-0304. – USA: Seattle, Washington, 2012. – 4 p. 



 
Контакты · Поиск · Карта сайта
Научный вестник ВГАСУ. Строительство и архитектура, все права защищены.
Работает на: Amiro CMS