2.2.2 Алгоритм розрахунку витрати газу методом змінного перепаду тиску

2.2.2.1 Теоретичне обґрунтування виводу рівняння розрахунку витрати природного газу

Витрату середовища визначають методом змінного перепаду тиску. Принцип методу полягає в тому, що в ВТ, через який протікає середовище, установлюють ЗП, що створює місцеве звуження потоку. Унаслідок переходу частини потенційної енергії потоку в кінетичну середня швидкість потоку в звуженому перерізі підвищується, в результаті чого статичний тиск у цьому перерізі стає менше статичного тиску перед ЗП. Різниця цих тисків тим більше, чим більше витрата середовища, що протікає, і, отже, вона може служити мірою витрати.

Із закону збереження енергії для стаціонарного потоку випливає

.                                                                        (2.14)

Використання в рішенні цього рівняння умови нерозривності потоку нестисливого середовища

                                                                    (2.15)

приводить до теоретичного рівняння витрати нестисливого середовища

 ,                                                                            (2.16)

де  – швидкість течії потоку в ВТ;

 – швидкість течії потоку в отворі ЗП;

 – тиск на вході в ЗП;

 – тиск на виході із ЗП;

 – густина нестисливої рідини;

Е – коефіцієнт швидкості входу.

                      (2.17)

Перепад тиску на ЗП:

                                                                                               (2.18)

2.2.2.2 Корекція (уточнення) рівняння витрати газу

Дійсна масова витрата виходить менше розрахованої за теоретичним рівнянням витрати, що коректується коефіцієнтом витікання С и додатково коефіцієнтом розширення Е для стисливих середовищ. Тоді рівняння витрати приймає вигляд

                                                                          (2.19)

Значення С и  визначені в результаті експериментальних досліджень, проведених на гідравлічно гладких трубопроводах при рівномірному розподілі швидкостей потоку у перерізі трубопроводу і розвинутому турбулентному режимі течії цього потоку. При дослідженнях застосовували діафрагми з гострою вхідною крайкою.

Наявність місцевих гідравлічних опорів (трубопровідної арматури, відводів тощо) і застосування шорсткуватих трубопроводів призводить до спотворення розподілу швидкості у їхньому перерізі.

Для вирівнювання розподілу швидкостей у перерізі ВТ, нерівномірність якого обумовлена наявністю місцевих опорів, застосовують прямі ділянки трубопроводів визначеної довжини. Вплив шорсткості неможливо виключити подібним конструктивним шляхом. Тому вплив шорсткості ВТ на значення коефіцієнта витікання коректують за допомогою поправкового коефіцієнта на шорсткість внутрішньої поверхні ВТ К_ш.

Вплив на коефіцієнт витікання притуплення вхідної крайки отвору діафрагми, обумовленого її зноше6нням, коректують за допомогою поправкового коефіцієнта на притуплення вхідної крайки отвору діафрагми К_п.

Таким чином, рівняння масової витрати в загальному випадку прийме вигляд

           (2.20)

де

 = ЕС.                                                                                                              (2.21)