2.2 Методичні рекомендації щодо виконання роботи

2.2.1 Розрахунок еквівалентного діаметра газопроводу

Розглянемо найбільш придатний і зручний для практичних розрахунків метод еквівалентних діаметрів. Для паралельних ниток газопроводу, які мають з’єднання (перемички) на початку і в кінці, початкові і кінцеві тиски в них однакові.

Вихідними даними є: розрахункова схема згідно свого варіанту; діаметри і товщини стінок ділянок складного трубопроводу, а також довжини відповідних ділянок.

Еквівалентні діаметри знаходимо за наступними формулами:

при послідовному з’єднанні

, (2.2)

при паралельному з’єднанні (якщо довжини ділянок однакові )

, (2.3)

при паралельному з’єднанні (якщо довжини ділянок різні)

, (2.4)

де - кількість з’єднаних ділянок;

- еквівалентна довжина, м;

- внутрішній діаметр -тої ділянки, м;

- довжина -тої ділянки, м.

При послідовному з’єднанні еквівалентна довжина береться як сума довжин послідовно з’єднаних ділянок газопроводу. При паралельному з’єднанні еквівалентна довжина це довжина ділянки газопроводу з більшим діаметром.

За вихідними даними виконати розрахунок методом еквівалентних діаметрів, використовуючи математичні моделі (2.2) ÷ (2.4) стосовно своїх вихідних даних. Математичні моделі мають бути розв’язані відносно еквівалентного діаметра.

2.2.1.1 Обробка результатів розрахунків

Кінцевим результатом має бути значення еквівалентного діаметра складного трубопроводу отримане з допомогою програми, яка має бути оформлена із врахуванням вимог форматування.

2.2.2 Побудова математичної моделі трубопроводу з профілем траси

Вихідними даними для виконання лабораторної роботи є довжини ділянок в км, температура грунту в ⁰С, продуктивність газопроводу в млн.м³/д, зовнішній діаметр і товщина стінки трубопроводу в мм, коефіцієнт теплопередачі в Вт/(м²·К), відносна густина газу , коефіцієнт динамічної в’язкості в Па , початкова температура в ⁰С, початковий абсолютний тиск в газопроводі в МПа, перевищення початку і кінця ділянки в м.

Для першого наближення приймаємо , .

Реалізація розрахунку газопроводу із врахуванням профілю траси проводиться за наступним алгоритмом.

Переводимо температури в SI. Визначаємо внутрішній діаметр за формулою (1.7).

Обчислюємо число Рейнольдса

, (2.5)

де Q – об’ємна продуктивність газопроводу, млн.м³/д;

 – відносна густина газу за повітрям;

- внутрішній діаметр, м;

 – коефіцієнт динамічної в’язкості, Па .

Коефіцієнт гідравлічного опору розраховується згідно формули (1.14).

Визначаємо гідравлічний нахил (рисунок 2.1) на - тій ділянці за формулою

, (2.6)

де h_і – перевищення кінця і початку ділянки, м;

l_і – довжина ділянки, м.

Рисунок 2.1 - Гідравлічний нахил ділянки

трубопроводу.

Визначаємо коефіцієнти А і В на - тій ділянці

, , (2.7)

, , (2.8)

де S – площа поперечного перерізу трубопроводу.

. (2.9)

Обчислюємо кінцевий тиск на - тій ділянці в першому наближенні за формулою

, , (2.10)

де - початковий тиск на - тій ділянці, Па.

Коефіцієнт визначається за формулою

, , (2.11)

де , - відповідно початковий і кінцевий тиск на - тій ділянці, МПа.

Знаходимо параметр а за формулою (1.9).

Середній тиск на - тій ділянці визначаємо за формулою

. (2.12)

Розраховуємо температуру грунту за формулою

, (2.13)

де - коефіцієнт Джоуля-Томсона в К/МПа, який визначається за формулою

, (2.14)

де - середній тиск на - тій ділянці, МПа.

Показник al визначаємо за формулою:

, (2.15)

де - зовнішній діаметр в м.

Визначаємо середню температуру на - тій ділянці за формулою

. (2.16)

Середнє значення коефіцієнта стисливості газу на на - тій ділянці визначаємо за формулою

. (2.17)

Кінцева температура на - тій ділянці визначається за формулою (1.11).

Наступним етапом є визначення коефіцієнтів А і В і кінцевий тиск на - тій ділянці в другому наближенні. Розрахунок вважаємо завершеним, коли виконується умова по тиску .

Тоді приймаємо кінцеві тиск і температуру на - тій ділянці як початкові і проводимо аналогічні розрахунки для наступної ділянки.