9.1 Постановка завдання і формування вхідних даних
Розглянемо газову мережу високого або середнього тиску розгалуженої структури. Приклад газової мережі середнього тиску розгалуженої структури наведений на рисунку 9.1.
Вхідні дані для аналітичного розрахунку:
конфігурація газової мережі;
масиви довжин і розрахункових витрат газу ділянок газової мережі;
абсолютний тиск газу на початку газової мережі
;абсолютний тиск газу на вході споживачів
;фізичні властивості газу: густина і кінематична в'язкість за нормальних умов;
середня температура газу в газовій мережі ;
абсолютна еквівалентна шорсткість внутрішньої поверхні труб .
Мета розрахунку полягає у визначенні діаметрів ділянок газової мережі, при яких тиск газу на вході споживачів якомога близький до заданого тиску, але ні в якому випадку не менший від нього.
9.2 Алгоритм проектного розрахунку розгалуженої газової мережі високого і середнього тиску
Обчислювальний алгоритм базується на використанні нормативної розрахункової моделі (2.6), яка рекомендована ДБН В 2.5-20 для визначення втрат тиску від тертя у газопроводах високого і середнього тиску.
Слід відмітити, що програма дозволяє розрахувати за один раз не всю розгалужену газову мережу, а тільки ділянки, які утворюють певний напрямок руху газу, тобто працюють послідовно. Спочатку розраховується найдовший – основний напрямок руху газу. Розрахунок повторюється стільки раз, скільки таких послідовно працюючих ланцюжків ділянок містить газова мережа.
Вводимо за допомогою операторів DATA і READ набір значень стандартних внутрішніх діаметрів труб, які застосовуються для прокладання газових мереж високого і середнього тиску.
Вводимо
комплект вхідних величин, який включає
абсолютний початковий
і кінцевий тиск газу
, фізичні властивості газу за нормальних
умов
, середню температуру газу
,
максимальну швидкість руху газу
,
абсолютну еквівалентну шорсткість труб
і кількість ділянок на основному
напрямку руху газу
.
Уводимо масиви номерів ділянок, розрахункових витрат газу і довжин ділянок газопроводів.
Розрахунок передбачає виконання однотипних операцій для кожної ділянки основного напряму руху газу. Тому для проведення цих обчислень організовуємо цикл. В межах циклу виконуються такі розрахунки.
На початку розрахунку вважаємо, що швидкість руху газу на кожній ділянці дорівнює максимальному значенню.
Приймаємо, що середній тиск на ділянці газопроводу дорівнює початковому тиску,
.
(9.1)
Визначаємо необхідне значення внутрішнього діаметра ділянки газопроводу
,
(9.2)
де - розрахункова витрата газу для -тої ділянки, м3/год;
- середня температура газу у мережі, К;
-
абсолютний середній тиск газу на ділянці,
МПа;
- швидкість руху газу, м/с.
При виконанні першого варіанта розрахунків для всіх ділянок, окрім останньої, одержане значення діаметра заокруглюємо до найближчого більшого стандартного значення. Для останньої ділянки заокруглення проводиться до найближчого меншого стандартного діаметра.
Обчислюємо
параметр
,
який представляє собою відношення
різниці квадратів початкового і кінцевого
тисків газу до розрахункової довжини
ділянки газопроводу
.
(9.3)
Знаходимо тиск газу у кінці ділянки газопроводу
,
(9.4)
де 1,1 – коефіцієнт, який враховує додаткові втрати тиску
у місцевих опорах.
Уточнюємо середній тиск газу на ділянці газової мережі за формулою
.
(9.5)
Якщо розрахований
середній тиск
і попередньо заданий
відрізняються більше, ніж задана точність
,
то приймаємо
(9.6)
і розрахунок повторюємо, починаючи з формули (9.2).
При розрахунку послідовно працюючих ділянок враховуємо, що початковий тиск для наступної ділянки дорівнює тиску газу у кінці попередньої ділянки
.
(2.9)
Порівнюємо
тиск газу у кінці останньої ділянки
основного напрямку руху газу
із заданим значенням тиску
.
Якщо тиск
більший, ніж заданий тиск
то розраховується другий варіант, при
якому уже для двох останніх ділянок
проводиться заокруглення діаметра до
найближчого меншого стандартного
значення. Після цього, якщо це необхідно,
розраховується третій і наступні
варіанти. У кінцевому випадку діаметри
всіх ділянок газопроводів можуть бути
заокруглені у меншу сторону.