Únik zemního plynu z potrubí a jeho následky při havárii na plynovodu Vysoká škola chemicko-technologická v Praze Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší Technická 5, 166 28 Praha 6 Obhajoba semestrálního projektu Únik zemního plynu z potrubí a jeho následky při havárii na plynovodu Zdeňka Rohanová Školitel:doc. Ing. Václav Koza, CSc Praha, 15 května, 2007

Cíl práce 1. Měření a matematické modelování unikajícího plynu ze zařízení s vnitřním přetlakem do atmosféry. 2. Měření výtokového součinitele plynu

Havárie definována jako neúmyslný únik zemního plynu z pozemního přepravního potrubí o jmenovitém tlaku vyšším než 15 bar. V úvahu se berou jen úniky ze samotného potrubí, nikoli z přidružených prvků jako armatur ani uvnitř oplocených instalací jako trasových uzávěrů, předávacích, kompresních nebo regulačních stanic. (EIGAG) Příčina % Vnější zásah 50 Konstrukční defekty, vady materiálu 17 Koroze 15 Pohyb zeminy 7 Potrubí omylem navrtané pod tlakem 5 Jiné 6

Otvor v nádobě Nádoba je třírozměrný útvar, kde rozměr v žádném směru nepřevládá a plyn vytékající z nádoby se k otvoru jakoby sbíhá ze všech stran. Otvor v nádobě je charakterizován svým průřezem – velikostí plochy otvoru a součinitel zúžení proudu α, který závisí na tvaru otvoru.

Výtokový součinitel α Vyjadřuje korekci na chování reálných tekutin oproti idálnímu stavu při výtoku z otvoru Ztráty mech. energie zapříčiněny: tvarem otvoru vlastnostmi tekutin výtokovou rychlostí Hodnota se pohybuje od 0 - 1

Typy otvorů pro měření

Schéma aparatury Kompresor Kulový kohout Zaslepený T-kus Pojistný ventil Tlaková nádoba Snímač teploty Snímač tlaku Manometr Příruba Magnetický ventil

Důležité veličiny používané pro výpočet Kritický poměr tlaků vzduch κ = 1,4 β = 1,9 Pkrit = 191,8 kPa zemní plyn κ = 1,3 β = 1,83 Pkrit = 185,7 kPa

Hmotnost nebo-li zádrž plynu

Hmotnostní tok definice - úbytek plynu z nádoby v závislosti na čase Teoretický hmotnostní tok Model 1 Model 2

Experimentální hmotnostní tok zjišťujeme jako derivace hmotnosti za čas nebo proložením dat vhodnou funkcí a následným odvozením vztahu pro výpočet této derivace. Ze vzorce pro výpočet derivace j = 0, 1, 2, … k = j+1, j+2, j+3,… Derivací polynomu Naměřená data byla aproximována polynomickou rovnicí pátého stupně a, b, c, d, e, f - parametry aproximační funkce

Exponenciální derivací Naměřená data byla po celé délce rozdělena do několika úseků a následně aproximována sérií exponenciál

Hustota hmotnostního toku G a výtokový koeficient α

Výsledky výpočtu

Alfa num.

Alfa pol.

Alfa exp.

Závěr Získali jsme sérii časové závislých hodnot hmotnosti plynu unikajícího z různých typů trhlin Tato data byla následně použita pro výpočet výtokových součinitelů modelového plynu. Zvolené matematické zpracování naměřených dat úspěšně popisuje většinu studovaného děje, avšak při nízkých hodnotách tlaku v potrubí (konec děje) dochází k větším odchylkám od teorie. Proto je třeba problém nadále studovat a upřesnit použitý matematický model.

Děkuji za pozornost