ДОСЛІДЖЕННЯ ПРИРОДНОГО ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ ҐРУНТУ  ТА ЙОГО ВПЛИВУ НА ТЕПЛОВИЙ РЕЖИМ ПІДЗЕМНИХ МАГІСТРАЛЬНИХ  ГАЗОПРОВОДІВ

Т. Ф. Тутко

doi:10.31471/1993-9868-2026-2(46)-22-31

Автор(и)

Т. Ф. Тутко Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу вул. Карпатська, 15, м. Івано-Франківськ, 76019, Україна

DOI:

https://doi.org/10.31471/1993-9868-2026-2(46)-22-31

Ключові слова:

магістральний газопровід; природне температурне поле ґрунту

Анотація

У статті досліджено природне температурне поле верхніх шарів ґрунту та оцінено його вплив на тепловий режим підземних магістральних газопроводів. Актуальність роботи зумовлена необхідністю підвищення точності теплогідравлічних розрахунків газотранспортних систем в умовах сучасних кліматичних змін, оскільки природна температура ґрунту є одним із визначальних чинників теплообміну між транспортованим газом і навколишнім середовищем. Метою дослідження є удосконалення підходу до визначення природного температурного поля ґрунту з використанням сучасних кліматичних даних та встановлення його впливу на тепловий стан магістральних газопроводів. Для досягнення поставленої мети використано аналітичні методи математичного моделювання нестаціонарних процесів теплопровідності. Розглянуто одновимірне рівняння теплопровідності для напівобмеженого масиву ґрунту з відповідними початковими та граничними умовами. Як граничну умову на поверхні ґрунту прийнято гармонічний закон зміни температури атмосферного повітря. Для опису природного температурного поля використано сучасні кліматичні норми Івано-Франківська за період 1991–2020 рр., що дозволило врахувати особливості сучасних кліматичних тенденцій. Отримано аналітичні залежності для визначення температури ґрунту залежно від часу та глибини, встановлено закономірності згасання амплітуди сезонних температурних коливань і зсуву фазового максимуму із глибиною. Виконано моделювання зміни температури ґрунту на різних глибинах та побудовано відповідні графічні залежності. Проведено інженерний аналіз впливу природного температурного поля на тепловий режим магістрального газопроводу Ду 700. Показано, що врахування реальних сезонних коливань температури ґрунту дає змогу уточнювати прогнозні значення температури транспортованого газу, визначати характер зміни втрат тиску вздовж траси та підвищувати достовірність оцінювання енерговитрат компресорних станцій. Встановлено, що найбільш інтенсивні зміни температурного режиму спостерігаються у верхніх шарах ґрунту, тоді як на глибині прокладання магістральних газопроводів температурні коливання є менш вираженими, але залишаються достатніми для впливу на параметри транспортування газу. Наукова новизна роботи полягає в удосконаленні підходу до визначення природного температурного поля верхніх шарів ґрунту шляхом використання сучасних кліматичних даних, що забезпечує підвищення точності прогнозування теплових режимів підземних магістральних газопроводів. Практичне значення отриманих результатів полягає у можливості їх використання під час розрахунку теплогідравлічних режимів експлуатації магістральних газопроводів, оцінювання втрат тиску, вибору раціональних режимів роботи компресорних станцій та вдосконалення методик проєктування й експлуатації об'єктів газотранспортної системи.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Посилання

1. Carslaw, H. S., & Jaeger, J. C. (1959). Conduction of heat in solids. Clarendon Press.

2. Fourier, J. (1955). The analytical theory of heat. Dover Publications.

3. Menon, E. S. (2005). Gas pipeline hydraulics. CRC Press.

4. Osiadacz, A. (1987). Simulation and analysis of gas networks. Gulf Publishing Company.

5. Cengel, Y. A., & Ghajar, A. J. (2020). Heat and mass transfer: Fundamentals and applications (6th ed.). McGraw-Hill Education.

6. Pipkin, B. W., Trent, D. D., Hazlett, R., & Bierman, P. (2018). Geology and the environment. Cengage Learning.

7. Yavorskyi, A. V., Grudz, V. Ya., & Tymkiv, D. F. (2014). Teplohidravlichni protsesy v mahistralnykh hazoprovodakh [Thermo-hydraulic processes in main gas pipelines] (Monograph). IFNTUNG. (in Ukrainian)

8. Grudz, V. Ya., Yavorskyi, A. V., & Tymkiv, D. F. (2013). Ekspluatatsiia mahistralnykh hazoprovodiv [Operation of main gas pipelines] (Study guide). IFNTUNG. (in Ukrainian)

9. Kudinov, V. A., & Kartashov, E. M. (2008). Teoriia teplomasoobminu [Theory of heat and mass transfer] (Textbook). Kondor. (in Ukrainian)

10. Dolinskyi, A. A., & Basok, B. I. (2005). Teplomasoobmin i termodynamika v enerhetychnykh ustanovkakh [Heat and mass transfer and thermodynamics in power plants] (Monograph). Naukova Dumka. (in Ukrainian)