Die hydraulische Analyse ist für die Konstruktion und den Betrieb von CO2-Pipelines von entscheidender Bedeutung, um einen sicheren und effizienten Transport unter wechselnden thermodynamischen und Strömungsbedingungen zu gewährleisten. CO2 wird in der Regel in der dichten Phase oder im überkritischen Bereich transportiert, wo sich sein Verhalten von dem von Erdgas unterscheidet. In der Nähe des kritischen Punktes sind die Druck- und Temperaturverhältnisse stark nichtlinear, sodass eine genaue thermophysikalische Modellierung erforderlich ist, um Druckabfall, Dichte und Geschwindigkeit vorherzusagen. Geringe Temperaturänderungen können zu großen Dichteunterschieden führen, wodurch gasförmige oder zweiphasige Strömungen entstehen, die sich auf Reibungsverluste und Stabilität auswirken. Eine zuverlässige Analyse hängt von Zustandsgleichungen ab, die CO2-Gemische mit Verunreinigungen wie Stickstoff, Sauerstoff, Methan und Schwefelwasserstoff genau beschreiben.
Die Konstruktion und der Betrieb basieren auf einer stationären und transienten hydraulischen Modellierung, um Druckprofile, Kompressor- oder Pumpenabstände und Durchflusssicherheitsparameter unter normalen und Störungsbedingungen zu bestimmen. Die stationäre Analyse bewertet Reibungs-, Höhen- und thermische Druckverluste, während die transiente Analyse schnelle Änderungen während des Startvorgangs, der Abschaltung oder der Druckentlastung erfasst. Die Aufrechterhaltung der Flüssigkeit innerhalb ihrer Phasenhülle ist unerlässlich, um Verdampfung oder Kondensation zu verhindern, und die Steuerung von Transienten hilft, Druckstöße, Strömungsumkehrungen und Steuerungsinstabilitäten zu vermeiden. Insgesamt kombiniert die hydraulische Analyse Thermodynamik, Strömungsdynamik und Sicherheits-Engineering, um eine zuverlässige Leistung zu gewährleisten und Probleme wie die Bildung von festem CO2 oder Hydraten sowie übermäßige Druckschwankungen zu vermeiden.