Обґрунтування застосування номограм для гідравлічних розрахунків газопроводів високого і середнього тиску

Мережі газопостачання високого і середнього тиску - це складна система газопроводів, які з'єднують між собою значних споживачів газу: газорегуляторні пункти, котельні, промислові, сільськогосподарські та комунально-побутові підприємства. Кількість споживачів обмежена, вони мають різну витрату газу і розміщені на неоднакових відстанях. При виконанні зазначених трьох умов гідравлічний розрахунок слід вести для кожної ділянки мережі окремо, тобто необхідно застосувати розрахункову модель газопроводів із зосередженим відбором газу.

При виконанні проектних розрахунків газопроводів відомими параметрами є абсолютний тиск газу на початку мережі і біля кожного споживача, довжини ділянок, максимальні годинні витрати газу для споживачів і фізичні властивості газу, що використовується в системі газопостачання. Мета розрахунку полягає у виборі необхідних діаметрів кожної ділянки, які забезпечують заданий перепад тиску.

Газорозподільні мережі населених пунктів складаються з десятків, сотень ділянок, які утворюють складну геометричну конфігурацію і гідравлічно пов'язані між собою. Вибір діаметра однієї із ділянок впливає на результати гідравлічного розрахунку всіх інших ділянок мережі газопостачання. Тому для кожної мережі може бути запропонований не один, а множина проектних варіантів, частина з яких є технологічно можливими, але різниться економічними показниками.

Для спрощення розрахунків і прискорення знаходження варіантів мережі, які є технологічно можливими, у практиці проектування газопроводів широко застосовуються номограми - графічні залежності, що базуються на використанні одержаної вище основної розрахункової формули.

Для і - ої ділянки мережі газопостачання високого і середнього тиску розрахункова формула набуває вигляду:

(4.14)

де Q_і - розрахункова витрата газу на і - ій ділянці; D_і - внутрішній діаметр і - ої ділянки; P_1i , P_2i - абсолютний тиск газу на початку і в кінці і - ої ділянки відповідно; λ_i- коефіцієнт гідравлічного опору на i- ій ділянці; z_i -

коефіцієнт стисливості газу для умов і- ої ділянки; T_i - середня температура газу на i- ій ділянці; l_i - довжина i- ої ділянки мережі.

При проведенні проектних розрахунків газопроводів здебільшого приймають, що середня температура газу, коефіцієнт стисливості газу і коефіцієнт гідравлічного опору однакові для всіх ділянок:

Т_і=Т, z_і=z, λ_і=λ (4.15)

Формула (4.14) з врахуванням припущень (4.15) набуває такого вигляду:

(4.16)

де - сталий для мережі газопостачання, що проектується, комплекс параметрів.

Вводимо таке позначення

(4.17)

Формула (4.16) з врахуванням (4.17) може бути записана у вигляді:

(4.18)

Як свідчать результати досліджень, параметри мережі газопостачання близькі до оптимальних, якщо значення параметра А_і приблизно однакові для всіх її ділянок. Тому доцільно виконувати проектні розрахунки за середнім значенням параметра А _ср , визначеним для найдовшого (основного) напрямку руху газу в мережі

(4.19)

де Р_п , Р_к- абсолютний тиск газу на початку і в кінці мережі газопостачання відповідно, l_o - довжина основного напрямку руху газу в мережі.

Формула (4.18) з врахуванням умови (4.19) може бути записана так:

(4.20)

Розв'язуємо рівняння (4.20) відносно діаметра і - ої ділянки мережі газопостачання

(4.21)

Рівняння (4.21) характеризує залежність між витратою газу, допустимим питомим зменшенням квадрату тиску газу (параметром А_ср) і необхідним діаметром ділянки мережі газопостачання високого і середнього тиску.

Рівняння (4.21) покладено в основу номограм для розрахунку газопроводів високого і середнього тиску, які широко використовуються для гідравлічних розрахунків систем газопостачання населених пунктів. Методика використання зазначених номограм при графоаналітичних розрахунках газопроводів високого і середнього тиску наведена нижче.