Гидравлический расчет газовых сетей.

Определение потерь давления в газопроводах

При расчете движения газа в т-дах следует учитывать изменение его плотности. Это связано в тем, что давление по длине т-да падает и соответственно уменьшается плотность газа. Только газопроводы низкого давления можно рассчитывать, полагая, что по ним движется несжимаемая жидкость.

В общем случае движение газа в г-дах является нестационарным. Нестационарность обусловливается как переменным режимом работы газовых промыслов, переменным режимом работы компрессорных станций, так и переменным режимом потребления газа.

Вместе с тем при проектировании г-дов в большинстве случаев можно не учитывать нестационарность течения газа и рассчитывать диаметры г-дов на постоянный расход в течение определённого отрезка времени (часа, суток)

Для большинства задач расчёта г-дов движение газа можно считать изотермическим, а его температуру равной температуре грунта, в котором уложен г-д. С учетом отмеченного обстоятельства параметрами, определяющими потоки газа, будут: давление Р, плотность r и скорость W.

Основное уравнение для расчета г-дов в предположении изотермического течения газа:

где l - коэ-т трения, Q – объемный расход при н.у., Т – температура в К.

При давлении газа более 1,2 МПа следует учитывать отклонения в поведении природных газов от законов идеальных газов. Для этого в уравнение вводят эмпирический коэ-т Z, который учитывает эти отклонения. (Ур-е ´ Z) Его ещё называют коэ-ом сжимаемости газа.

Для г-ов низкого давления, ур-е запишется так:

Число Рейнольдса Re = (Wd)/n.

Формулы для нахождения l, рекомендованные СНиП: 1) в области ламинарного режима при Re < 2000 l =64/ Re; 2) в переходном 2000 < Re < 4000

3) при турбулентном режиме при Re > 4000

По приведённым уравнениям построены номограммы при абсолютной эквивалентной шероховатости k_э = 0,01 см.

Постановка задачи расчета. Особенности расчета газовых сетей различной конфигурации и давления

Газовые сети бывают двух типов: разветвленные и кольцевые. У разветвленных сетей газ поступает к узлу потребления по одному участку (по одному направлению), поэтому они являются тупиковыми сетями. Потребители в этих сетях, имеют одностороннее питание и не имеют резервных участков, по которым газ мог бы поступать при отказе основных. Если у разветвленной сети будет выключен элемент из работы (например, участок газопровода), тогда все потребители, которые присоединены за этим элементом, не получат газа. Повысить надежность разветвленной сети можно, например, дублированием всех элементов. Однако этот путь связан с большими дополнительными капвложениями и является необоснованным. Повышение надежности разветвленных сетей достигают путем их кольцевания.

Основное отличие кольцевых сетей от разветвленных заключается в том, что они состоят из замкнутых контуров, в результате чего газ может поступать к потребителям по двум или нескольким линиям, т.е. потребители имеют двустороннее или многостороннее питание. При отказе элемента в расчетном пути газа к потребителю возникает другой путь движения газа через резервирующий элемент.

Другое различие тупиковой и кольцевой сетей состоит в том, что у первой транзитные расходы распределяются по участкам однозначно, а второй можно наметить бесчисленное количество вариантов их распределения.

Третье отличие в том, что изменение диаметра какого-нибудь участка у разветвленной сети не влияет на расходы по другим участкам и приводит лишь к изменению давления в начальной точке сети. Аналогичное действие для кольцевой сети приведет к перераспределению расходов у всех остальных участков, так как ветви кольцевой сети включены параллельно. Кроме того, изменится и давление в точке питания сети.

Рассмотрим порядок расчета тупиковой сети:

Для сети среднего (или высокого) давления необходимо найти среднеквадратичные удельные потери давления (А_ср) на участках по всем направления потоков газа от источника до удаленного потребителя, Па²/м:

,

где 1,1 – коэффициент, учитывающий потери давления на местные сопротивления, в размере 10% линейных потерь;

L - сумма длин участков по главным направлениям потоков, м.

Далее для первого участка от ГРС по известным Р_Н, V_Р, L, А_СР и номограмме или таблице для расчета сетей высокого давления подбирают диаметр и действительную величину А₁. С учетом А₁ определяем давление в конце 1-го участка:

, Па.

Это конечное давление 1-го участка будет начальным для 2-го и т.д.

Для сети низкого давления следует найти средние удельные потери давления (h) на участках по главным направлениям потоков газа от ГРП до нулевых точек схода, Па/м:

.

Далее для первого участка от ГРП по известным Р_Н, V_Р, L, h и номограмме для расчета сетей низкого давления подбирают диаметр и действительную величину h₁. И т.д.

(Рассказать о видах номограмм и т.д.)

Рассмотрим порядок расчета кольцевой сети:

По методичке №63.

Лекция 12