Zur Berechnung von Ausblasevorgängen aus Gashochdruckleitungen

Im Rahmen dieses Beitrags werden analytische Lösungen für die Berechnung der zeitabhängigen Druckverläufe in Leitungen bei deren Entleerung (Ausblasen) hergeleitet und mit numerischen Lösungen aus dem Programmpaket SIR 3S verglichen. Hierzu werden alle maßgebenden Elemente von Ausblasesystemen mit Hilfe gängiger strömungstechnischer Charakteristika vollständig beschrieben und diese so miteinander verknüpft, dass die darauf aufbauenden Differentialgleichungen analytisch gelöst werden können. Die Verfasser unterscheiden hierbei zwei Prozessphasen. In einer ersten Phase („kritische Strömung“) werden Gesetzmäßigkeiten kompressibler Strömungsvorgänge zugrunde gelegt, für die zweite Phase (unterkritische Strömung) war es ausreichend, Gesetzmäßigkeiten inkompressibler Strömungen zu verwenden. Für beide Phasen ist es erforderlich, strömungstechnische Charakteristika von Armaturen (Ventile, Schieber) bei Voll- und Teilöffnung anzugeben. Das Berechnungsverfahren gestattet es, den zeitlichen Verlauf des Drucks, des Netzinhalts und der Strömungsgeschwindigkeiten an wichtigen Punkten des Systems vorauszuberechnen. Somit stellt das entwickelte Rechenverfahren Werkzeuge zur Planung und Optimierung von Verfahrensabläufen beim Entleeren von Gashochdruckleitungen bereit, die letztlich darauf abzielen, Methanemissionen in die Atmosphäre zu minimieren. Auf der Basis der analytischen Lösungsgleichungen wurde ein Excel-Tool zur Berechnung von Ausblasevorgängen entwickelt, das im Beitrag vorgestellt wird. Allen Berechnungen wurde ein Kurzrohrmodell zugrunde gelegt.