ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ГАЗОПРОВОДОВ

Общие положения

При проектировании трубопроводов для транспорта газа выбор размеров труб осуществляется на основании их гидравлического расчета, имеющего целью определить внутренний диаметр труб для пропуска необходимого количества газа, и что важно отметить, при допустимых для конкретных условий потерях давления. Основной особенностью газораспределительных сетей, отличающей их от других инженерных систем и, соответственно, определяющей специфику гидравлического расчета, является отсутствие на трассе нагнетателей давления. Транспортирование осуществляется лишь за счет энергии, полученной от компрессорных установок на магистральных сетях. В связи с этим потери давления в системах газоснабжения в пределах населенного пункта достаточно жестко регламентируются [4]. Таким образом, выполняя должным образом гидравлический расчет, проектировщик должен получить оптимальное решение: с одной стороны диаметры труб не должны создавать при движении чрезвычайно больших потерь давления, а с другой стороны нужно естественно стремиться к малой материалоемкости систем.

Другой особенностью газораспределительных систем является обязательный учет сжимаемости транспортируемой среды. Это несколько усложняет основные расчетные зависимости, вывод которых содержится в [2]. Так для отдельного расчетного участка газовой сети низкого давления потери давления (Па) вследствие трения определяются по формуле

где , - давление соответственно в начале и в конце расчетного участка сети, Па;

- коэффициент гидравлического трения;

- плотность газовой смеси при нормальных условиях, кг/м³;

- расход газа при нормальных условиях, м³/ч;

- внутренний диаметр газопровода, м;

-расчетная длина участка газопровода, м;

Расчетный участок сети среднего или высокого давления будет уже характеризоваться квадратичным перепадом давления (кПа²)

где , - абсолютное давление соответственно в начале и в конце расчетного участка сети, кПа;

- давление газа при нормальных условиях, кПа.

В представленных формулах естественно важна конкретизация расчетной зависимости для коэффициента гидравлического трения и величины абсолютной шероховатости внутренней поверхности.

Коэффициент гидравлического трения определяется в зависимости от режима движения газа по газопроводу, характеризуемого числом Рейнольдса,

где м²/с - коэффициент кинематической вязкости газа при нормальных условиях,

и гидравлической гладкости внутренней стенки газопровода, определяемой по условию

, (1)

где - эквивалентная абсолютная шероховатость внутренней поверхности стенки трубы, принимаемая равной для новых стальных - 0, 01 см, для бывших в эксплуатации стальных - 0, 1 см, для полиэтиленовых независимо от времени эксплуатации - 0, 0007 см.

В зависимости от значения Re коэффициент гидравлического трения определяется:

- для ламинарного режима движения газа Re ≤ 2000

;

- для критического режима движения газа Re = 2000-4000

;

- при Re > 4000 - в зависимости от выполнения условия (1);

- для гидравлически гладкой стенки (неравенство (1) справедливо):

- при 4000 < Re < 100000 по формуле

;

- при Re > 100000

;

- для шероховатых стенок (неравенство (1) несправедливо) при Re > 4000

Расчетный внутренний диаметр газопровода, см, следует предварительно определять

где A, B, m, m₁ - коэффициенты, определяемые по [4] в зависимости от категории сети и материала газопровода;

- удельные потери давления (Па/м - для сетей низкого давления, МПа/м - для сетей среднего и высокого давления)

- допустимые потери давления (Па - для сетей низкого давления, МПа/м - для сетей среднего и высокого давления);

L - расстояние до самой удаленной точки, м.

Внутренний диаметр газопровода принимается из стандартного ряда по ГОСТ 3262-75, ГОСТ 10704-91 и ГОСТ Р 50838-2009: ближайший больший - для стальных газопроводов и ближайший меньший - для полиэтиленовых.

Гидравлический расчет можно производить тремя способами. Первый из них основан на использовании номограмм [2], по которым для заданного диаметра и расхода можно весьма просто определить потери давления на рассматриваемом участке. Недостатком является низкая точность получаемых результатов. Второй способ, позволяющий получать более точные результаты, предполагает применение расчетных таблиц [3]. В них содержатся численные значения удельных потерь давления (Па/м, кПа²/м) для дискретных значений и . В связи с этим здесь возникает необходимость применения линейной интерполяции, что несколько усложняет процедуру расчета. Помимо этого для рассмотренных двух способов необходимо значения, взятые из расчетных таблиц или номограмм, умножать на коэффициент по плотности. Третий способ основан на непосредственном расчете по представленным выше формулам при использовании ЭВМ или программируемых калькуляторов, причем последние должны иметь возможность производить вычисления степенных выражений с вещественными показателями. Данный способ особенно полезен при больших объемах вычислений, но требует от проектировщика наличия хотя бы простейшей программы.

Помимо линейных потерь вследствие трения при движении газа в трубопроводах в определенных элементах систем, где характерно изменение скорости и направление потока, создаются местные сопротивления. Для наружных систем их учет производится достаточно просто путем увеличения длины расчетного участка на 10 %.

⇐ Предыдущая 1 2 345 Следующая ⇒