Gasoduto.pptxfim

Escoamento de Fluidos Compressíveis

Gasoduto

Michael VieiraRhuan Nicholas

Jander GonçalvesJorge BelémJonas Costa

Thiago CristoArthur Lima

Dieggo CarvalhoJonas FranciscoMarcos Paulo

Eduardo MacielAntonio Cesar

Equipe

CÁLCULO DE UM GASODUTO PARA GÁS NATURAL (GN)

• Comprimento = 300 km• Vazão diária = 5.106Nm³ (25 C, 1

atm)• Pressão de entrada = 100 bar• Pressão terminal = 10 bar• Considerar escoamento

compressível isotérmico.• Considerar escoamento isotérmico

incompressível, sob a hipótese de que a massa específica média do gás é a média aritmética dos valores inicial e terminal.

• Assumir que o GN é composto por: 85% CH4, 10% N2 e 5% CO2.

CÁLCULO DE UM GASODUTO PARA GÁS NATURAL (GN)

• Considerar que a massa específica de cada fração gasosa do GN, em qualquer ponto, é dada pela equação do gás perfeito.

• Considerar que a massa específica da mistura gasosa (GN) é dada por:

• Onde: p [kPa] é a pressão da mistura GN no ponto considerado; R=8,314 kJ/kmol.K é a constante universal dos gases; T [K] é a temperatura da mistura GN no ponto considerado; xi é a fração do gás na mistura gasosa (fração gasosa); MM e [kg/kmol] é a massa molecular da fração gasosa na mistura GN.

2

4

~CO

CHiiGN MMx

TR

p

• Sabe-se:– O comprimento do duto– A vazão diária– A pressão inicial– A pressão final– A pressão e a temperatura ambiente– A composição do gás

• Pede-se:– Análise em escoamento compressível isotérmico.– Análise em escoamento isotérmico

incompressível

Solução

Diagrama Esquemático e dados300 km

p1 = 100 bar p2 = 10 bar

patm = 1 atmTatm = 25 CVazão = 5(106) Nm3/dia

① ②

Considerações• T=constante. • A temperatura adotada para o gás dentro do duto

é a mesma nas condições ambiente, 25 C (298K).• Área da seção do duto constante.• A vazão nas condições normais é a mesma dentro

do duto de acordo com a equação da continuidade

• Número de Mach na saída M = 0,45• k e R são as mesmas do metano, já que o GN é

composto de 85% de metano, o que torna as propriedades do GN semelhantes às do metano. (k = 1,31 e R = 518,3 J/kg.K)

• p1 = 100 bar = 104 N/m2

• P2 = 10 bar = 103 N/m2

• patm = 1 atm = 1 bar = 102 N/m2

• Tatm = 25 C = 298 K• VatmA = 5(106) N.m3/dia = 5(106)N.m3/86400 s =

57,87 N.m3/s

Análise Escoamento Compressível Isotérmico

32

33

34

76,02983148

0144050012810041685010

6,72983148

0144050012810041685010

762983148

0144050012810041685010

kg/m,

,,,,,,ρ

kg/m,

,,,,,,ρ

kg/m,

,,,,,,ρ

GNatmosf

GNsaída

GNentrada

Análise Escoamento Compressível Isotérmico

Análise Para Escoamento Compressível Isotérmico

Análise Para Escoamento Isotérmico Incompressível• No escoamento incompressível o número de Mach

é menor que 0,3 , um valor acima deste implica num escoamento compressivel (Mach entre 0,3 e 0,8 ). O baixo valor do número de Mach significa que a velocidade do fluido está bastante abaixo da velocidade de propagação do som no mesmo.

• Com a velocidade tão baixa o atrito passa a ser mais evidente e influente nos cálculos.

• O fator de atrito f, considerado nos cálculos é 0,01585 (adimensional).

• O diâmetro é dado pela seguinte equação:

h

fLVD

2

2

Análise Para Escoamento Isotérmico Incompressível

Onde: f é o fator de atrito, L é o comprimento da tubulação, V é a velocidade do fluido e h é a perda de carga.

media

saidaent pph

2saidaentrada

media

Análise Para Escoamento Isotérmico Incompressível

342

2

6,776

m

kgmedia

55

10.15,242

10)10100(

h

:01,0_ Machpara

44801,0

V smV /5,4

cmD

D

h

fLVD

22

10.15,2.2

48,4.10.300.01585,0

2

5

3

2

• NBR 12712- Projeto de sistemas de

transmissão e distribuição de gás combustível • NBR 5580 - Tubos de aço-carbono para

usos comuns na condução de fluidos - Requisitos e ensaios

Normas ABNT