شرایط اولیه
برای اجرای شبیه‌سازی دینامیکی، شرایط اولیه فشار و دما در هر مسیر خط لوله با تعریف تب INITIALCONDITIONS از زیرمجموعه Boundary and Initial Conditions برای هر مسیر جریان، با بهره گرفتن از جداول (۴-۷)، (۴-۸) و (۴-۹) فشار ورودی و خروجی و دمای ورودی و خروجی به ترتیب در تب INPRESSURE، OUTPRESSURE، INTEMPRATURE و OUTTEMPRATURE مشخص شده است. نرم‌افزار با روش میانیابی خطی در طول هر مسیر شرایط اولیه جریان را در هر نقطه از مسیر خط لوله در نظر می‌گیرد. تعداد ۹۲ مسیر جریان در مدل تعریف شده است.

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

محاسبات حرارتی
محاسبات انتقال حرارت دیواره لوله براساس هدایت گرمایی شعاعی از میان دیواره‌های هم مرکز است. در نرم‌افزار OLGA فلاکس حرارتی می‌تواند به دو روش محاسبه شود:
روش اول- فلاکس حرارتی از میان لایه‌های دیواره لوله، که با تعریف ضریب هدایت حرارتی، ظرفیت گرمایی ویژه و دانسیته برای هر لایه مشخص می‌شود.
روش دوم- فلاکس حرارتی توسط یک ضریب انتقال حرارت کلی، که توسط کاربر تعریف می‌شود.
به دلیل اینکه ظرفیت ذخیره حرارتی در دیواره را نمی‌توان نادیده گرفت؛ روش اول توصیه شده است و روش دوم در شرایط حالت پایا برای محاسبات توصیه شده است[۴۴].
لوله مدفون در خاک را می‌توان بعنوان خارجی‌ترین لایه دیواره درنظر گرفت. با توجه به ظرفیت ذخیره حرارتی خاک، روش اول محاسبه حرارتی، که در آن فلاکس حرارتی تابع خواص دیواره است، بایستی مورد استفاده قرار گیرد. فرض بر این است که انتقال حرارت هدایتی یک بعدی و بصورت شعاعی است و از انتقال حرارت هدایتی بصورت محوری صرفنظر می‌شود؛ شکل (۴-۷).

شکل ۴-۷ انتقال حرارت هدایتی از لایه‌های دیواره لوله[۴۴]
لایه‌ها شامل دیواره و پوشش‌های لوله می‌باشد. لوله‌ها بصورت دفنی هستند. با بهره گرفتن از ماژول ویژه نرم‌افزار، بنام FEMTherm ابتدا بستری از جنس خاک با سطح مقطعی مستطیلی به ابعاد ۴ متر عرض در ۳ متر ارتفاع تعریف می‌کنیم. سپس با توجه به عمق دفن لوله‌ها که طبق نقشه‌های اجرا شده خطوط لوله، حدود یک متر و بیست سانتیمتر از روی لوله تا سطح خاک می‌باشد، سطح هر خط لوله را ۲/۱ متر پایین‌تر از سطح خاک قرار می‌دهیم. شکل (۴-۸) بیانگر این موضوع است. تعریف دمای هوا و دمای توده خاک در عمق مشخص، برای این ماژول انجام شده است. در این تحقیق، دمای عمق یک متری زمین با توجه به اقلیم سرد منطقه ۵ درجه سانتیگراد منظور شده است[۴۸]. همچنین دمای هوای ۳ درجه سانتیگراد متوسط استان طبق آمار هواشناسی در روز مورد مطالعه، تعریف شده است.
شکل ۴-۸ تعریف عمق خاک برای لوله‌های مدفون در خاک
نرم‌افزار تولید کننده ویژگی‌های ترموفیزیکی سیال
برای شبیه‌سازی در نرم OLGA لازم است فایل ویژگی‌های ترموفیزیکی سیال مشخص شود. این فایل شامل اطلاعاتی درباره مقدار و ویژگی‌های گاز در گستره‌ای از فشار و دمای داده شده است. نرم‌افزار PVTsim برای این منظور استفاده می‌شود. نرم‌افزار PVTsim نسخه ۱۶ برای محاسبه خواص ترموفیزیکی سیال گاز طبیعی مورد استفاده قرار گرفته است. در این نرم‌افزار درصد ترکیبات تشکیل دهنده گاز طبیعی موجود در خطوط لوله، وارد شده و با مشخص کردن معادله حالت مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نرم‌افزار دارای یک بانک اطلاعاتی مواد است. شکل (۴-۹) محیط این نرم‌افزار و ترکیب گاز وارد شده به آن را نشان می‌دهد. نوع معادله حالت نیز در این مرحله مشخص می‌گردد .
شکل ۴-۹ نرم‌افزار PVTsim و ترکیب گاز طبیعی وارد شده در نرم‌افزار با انتخاب معادله حالت ^[۵۶]PR
خصوصیات جنس سیال در طول خط لوله بصورت مداوم در طول شبیه‌سازی بر‌اساس شرایط جاری (یعنی فشار محلی، دما وترکیب محلی) محاسبه خواهد شد. این محاسبات بخشی از یک بسته PVT تحویلی توسط نرم‌افزار PVTsim می‌باشد. محدوده‌های فیزیکی برای فشار و دمای استفاده شده در محاسباتPVT معرفی می‌شوند. دامنه دما از ۲۰- تا ۶۵ درجه سانتی‌گراد و دامنه فشار از ۵/۰ تا ۱۲۰ بار مشخص می‌شود که محدوده فشار و دمای گاز طبیعی موجود در خطوط لوله را کاملاً پوشش می‌دهد. محاسبات تعادل فازی در PVTsim بر‌اساس هر کدام از معادلات حالت زیر می‌باشد:

• • Soave-Redlich-Kwong-Peneloux (SRK-P)

• • Peng-Robinson -Peneloux (PR-P)

• • Soave-Redlich-Kwong(SRK)

• • Peng-Robinson (PR)

داده‌های سیال در فایل خوراک بر پایه یکی از این معادلات همراه یا بدون تصحیح حجمی Peneloux می‌باشد و همان ^[۵۷]EOS در شبیه‌سازی OLGA اختیار خواهد شد[۴۹].
برای تولید فایل خواص سیال، این آنالیز در نرم‌افزار PVTsim وارد شده و معادله حالت مناسب، انتخاب می‌شود. معادله حالت ترمودینامیکی انتخابی، معادله پینگ-رابینسون می‌باشد که نزدیکترین خصوصیات را به مقادیر واقعی در جریان‌های هیدروکربنی و گاز طبیعی می‌دهد و روی گستره وسیعی از فشارها و دماها کاربرد دارد[۵۰].
آنالیز گاز طبیعی خطوط لوله گاز اردبیل
ترکیبات تشکیل دهنده گاز طبیعی موجود در خط لوله اردبیل و مقدار درصد مولی آنها طبق جدول (۴-۱۰) می‌باشد[۴۷].
جدول ۴-۱۰ مشخصات گاز موجود در خطوط لوله[۴۷]