Методика графоаналітичного розрахунку газової мережі низького тиску комбінованої структури
Розглянемо методику графоаналітичного розрахунку газової мережі низького тиску на прикладі розрахунку газової мережі низького тиску комбінованої структури, схема якої наведена на рисунку 7.1.
Рисунок 7.1 - Розрахункова схема газової мережі низького
тиску комбінованої структури
Вихідні дані для графоаналітичного розрахунку:
конфігурація газової мережі;
довжини
ділянок
;
питомі
шляхові витрати газу для кілець і зон
;
допустимі
втрати тиску в мережі
Па.
Мета розрахунку – необхідно так підібрати діаметри кожної ділянки мережі, щоб максимально використати допустимий перепад тиску. Для закільцьованої частини газової мережі при гідравлічному розрахунку необхідно врахувати дію законів Кірхгофа.
7.1.1 Складання розрахункової схеми та визначення розрахункових витрат газу
Газові мережі, схема яких показана на рисунку 7.1, це частина складної системи вуличних газопроводів міста. Газові мережі мають комбіновану структуру, вони складаються з двох кілець (контурів) і двох тупикових газопроводів.
Складаємо розрахункову схему газової мережі низького тиску. Кільця позначаємо римськими цифрами, зони газопостачання, які не замкнені газопроводами, позначаємо великими латинськими буквами. Для конкретного випадку, що розглядається, кільця позначаємо цифрами І і ІІ, а зону позначаємо буквою А. Ділянки, які мають велику протяжність, ділимо на кілька приблизно однакових частин. Це дозволяє вибрати різні діаметри для кожної частини довгої ділянки і тим самим зменшити металоємність і вартість газової мережі. Нумеруємо цифрами у довільній послідовності початки і кінці кожної розрахункової ділянки газової мережі. Вибираємо напрямки руху газу в газовій мережі за таким принципом: газ повинен рухатись від джерела живлення до віддалених точок найкоротшим шляхом, не повертаючись назад. Позначаємо стрілками кінці тупикових ділянок. Для спрощення розрахункової схеми вводимо умовні тупики. Місце розташування умовних тупиків у кожному кільці знаходимо з врахуванням об’єктивної дії другого закону Кірхгофа: для кожного кільця по приблизно половині ділянок газ повинен рухатися за стрілкою годинника, по другій половині – проти стрілки годинника. Для знаходження місця введення в схему умовних тупиків зручно в більшості випадків використовувати так зване правило діагоналі: у кільці умовні тупики доцільно розміщати по діагоналі від вузла, в якому розміщене джерело живлення (ГРП). Так, наприклад, для кільця І вводимо тупик 2-6, кінець якого знаходиться по діагоналі від точки 8, в якій знаходиться ГРП. Умовні тупики також позначаємо на розрахунковій схемі стрілками (див. рисунок 7.1).
Знаходимо основні напрямки руху газу – напрямки від джерела живлення до найбільш віддалених точок газової мережі. Здебільшого приймають, що кількість основних напрямів руху газу відповідає кількості ділянок, які виходять від джерела живлення. У випадку, що розглядається, приймаємо три основні напрямки руху газу:
перший
8-4-3-2-1 довжиною
=650
м;
другий
8-7-6-2 довжиною
=
500 м;
третій
8-11-10-9 довжиною
=
450 м.
Для всіх ділянок газової мережі обчислюємо шляхові, транзитні та розрахункові витрати газу. Шляхову витрату газу знаходимо за формулою
,
(7.1)
де - питома шляхова витрата газу для ділянки мережі, яка визначається таким чином:
якщо ділянка належить тільки одному кільцю, то питома шляхова витрата ділянки дорівнює питомій шляховій витраті цього кільця;
якщо ділянка належить двом кільцям, то питома шляхова витрата ділянки дорівнює сумі питомих шляхових витрат цих двох кілець;
якщо ділянка належить кільцю і зоні, то питома шляхова витрата ділянки дорівнює сумі питомих витрат кільця і відповідної зони;
- геометрична довжина ділянки газопроводу.
Транзитну витрату газу для кожної ділянки газової мережі знаходимо за формулою
,
(7.2)
де - кількість ділянок по даному напрямку руху газу, початок яких збігається з кінцем ділянки, для якої обчислюється транзитна витрата газу.
Розрахункову витрату газу для ділянки газової мережі знаходимо за формулою
.
(7.3)
Результати обчислень витрат газу доцільно звести у таблицю 7.1. Для полегшення розрахунків транзитних витрат газу ділянки у зазначену таблицю слід заносити за таким принципом: починати з кінця, йти проти руху газу, збираючи його.
Таблиця 7.1 – Результати розрахунку витрат газу газової мережі низького
тиску комбінованої структури
Ділянка |
Довжина, м |
Питома шляхова витрата газу, м3/ (год м) |
Шляхова витрата газу, м3/год |
Транзитна витрата газу, м3/год |
Розрахункова витрата газу, м3/год |
1-2 |
150 |
0,05 |
7,5 |
0 |
3,8 |
2-3 |
150 |
0,1 |
15 |
7,5 |
15 |
3-4 |
150 |
0,1 |
15 |
22,5 |
30 |
4-8 |
200 |
0,1 |
20 |
37,5 |
47,5 |
2-6 |
200 |
0,15 |
30 |
0 |
15 |
5-6 |
100 |
0,05 |
5 |
0 |
2.5 |
9-6 |
150 |
0,2 |
30 |
0 |
15 |
6-7 |
150 |
0,3 |
45 |
65 |
87,5 |
7-8 |
150 |
0,3 |
45 |
110 |
132,5 |
9-10 |
150 |
0,2 |
30 |
0 |
15 |
10-11 |
150 |
0,2 |
30 |
30 |
45 |
11-8 |
150 |
0,2 |
30 |
60 |
75 |
|
|
|
=302,5 |
|
|
Виконуємо перевірку правильності визначення транзитних витрат газу для ділянок газової мережі. Спочатку знаходимо суму шляхових витрат газу для всієї газової мережі і результат записуємо унизу таблиці (див. таблицю 7.1)
=302,5
м3/год.
Далі знаходимо суму шляхових і транзитних витрат газу для ділянок, що безпосередньо виходять від джерела живлення. Для газової мережі, що розраховується
=(20+37,5)+(45+110)+(30+60)=302,5
м3/год.
В обох випадках повинні бути одержані однакові результати.
Розрахункові витрати газу на ділянках необхідні для подальшого гідравлічного розрахунку газової мережі.