3 Графоаналітичний розрахунок газової мережі низького тиску комбінованої структури
Згідно із завданням необхідно запроектувати елемент газових мереж низького тиску міського населеного пункту. Газова мережа має комбіновану структуру, тобто поєднує у собі кільцеву та відгалужені структури.
Вихідні дані:
- конфігурація газової мережі;
- довжини всіх ділянок;
- питомі шляхові витрати газу для кілець і зон;
- максимально допустимі втрати тиску в газовій мережі.
Мета розрахунку. Необхідно підібрати діаметри кожної ділянки мережі так, щоб максимально використати перепад тиску. Для кільцевої мережі добитися виконання законів Кірхгофа з необхідною точністю.
Вихідна схема газової мережі низького тиску наведена на рисунку 3.1.
.
Рисунок 3.1 – Вихідна схема газової мережу низького тиску
3.1 Розробка розрахункової схеми і визначення витрат газу для ділянок газової мережі низького тиску
Газова мережа, схема якої показана на рисунку 3.1, являє собою частину складної системи вуличних газопроводів міста. Газова мережа має комбіновану структуру, вона складаються з двох кілець і двох тупикових газопроводів.
Складаємо розрахункову схему газової мережі низького тиску. Кільця позначаємо цифрами І і ІІ, а зони позначимо великими латинськими літерами А та B.
Ділянки, які мають велику протяжність, ділимо на кілька приблизно однакових частин довжиною по 150 м, що 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 другого закону Кірхгофа: для кожного кільця по приблизно половині ділянок газ повинен рухатися за стрілкою годинника, по другій половині – проти стрілки годинника.
У кільці умовні тупики доцільно розміщати по діагоналі від вузла, в якому розміщене джерело живлення .
Розрахункова схема газової мережу низького тиску зображена на рисунку 3.2.
Умовні тупики позначаємо на розрахунковій схемі стрілками.
Знаходимо основні напрямки руху газу – напрямки від джерела живлення до найбільш віддалених точок газової мережі. У даному випадку маємо два основні напрямки руху газу:
- перший 1-2-3-4-9
довжиною
= 750 м;
- другий
1-6-11-12-13-14-15-16 довжиною
= 1100 м.
Рисунок 3.2 – Розрахункова схема газової мережу низького тиску
Для всіх ділянок газової мережі обчислюємо шляхові, транзитні та розрахункові витрати газу.
Шляхова витрата – це витрата газу, яка відбирається розміщеними по довжині газопроводу шляховими споживачами газу.
Шляхову витрату газу знаходимо за формулою
,
(3.1)
де - геометрична довжина ділянки газопроводу;
- 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.
Транзитна витрата газу - це витрата газу, яка не використовується на даному газопроводі, а проходить по ньому транзитом для використання на далі розміщених ділянках газової мережі.
Транзитну витрату газу для кожної ділянки газової мережі знаходимо за формулою
(3.2)
де
- кількість ділянок по даному напрямку
руху, початок яких збігається з кінцем
ділянки, для якої обчислюється транзитна
витрата газу.
Розрахункова – це витрата газу, за якою визначається необхідний діаметр газопроводу.
Розрахункову витрату газу для ділянки газової мережі знаходимо за нормативною формулою
.
(3.3)
Результати обчислень витрат газу по ділянкам заносимо в таблицю 3.1.
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 3.1.
=634
м3/год.
Далі знаходимо суму шляхових і транзитних витрат газу для ділянок, що безпосередньо виходять від джерела живлення. Для газової мережі, що розраховується
=(438,5+14)+(167,5+14) = 634
м3/год.
Ділянка |
Довжина l, м |
Питома шляхова витрата газу q, м3/(год·м) |
Витрата газу, м3/год |
|||
Шляхова QМ, м3/год |
Транзитна QТ, м3/год |
Розрахункова QР, м3/год |
||||
Перший основний напрямок руху газу (І) |
||||||
Відвід в т. 8 |
||||||
14-17 |
150 |
0,28 |
42 |
0 |
21 |
|
17-8 |
150 |
0,28 |
42 |
42 |
63 |
|
Відгалуження в т. 6 |
||||||
10-9 |
200 |
0,32 |
64 |
0 |
32 |
|
9-8 |
200 |
0,29 |
58 |
64 |
93 |
|
8-7 |
200 |
0,27 |
56 |
206 |
234 |
|
7-6 |
150 |
0,27 |
40,5 |
262 |
282,25 |
|
Основний напрямок |
||||||
16-15 |
150 |
0,15 |
22,5 |
0 |
11,25 |
|
15-14 |
150 |
0,15 |
22,5 |
22,5 |
33,75 |
|
14-13 |
150 |
0,13 |
19,5 |
45 |
54,75 |
|
13-12 |
150 |
0,13 |
19,5 |
64,5 |
74,25 |
|
12-11 |
200 |
0,13 |
26 |
84 |
97 |
|
11-6 |
200 |
0,13 |
26 |
110 |
113 |
|
6-1 |
100 |
0,14 |
14 |
438,5 |
435,5 |
|
Другий основний напрямок (ІІ) |
||||||
Відвід в т.4 |
||||||
5-4 |
200 |
0,17 |
34 |
0 |
17 |
|
Основний напрямок |
||||||
9-4 |
250 |
0,31 |
77,5 |
0 |
38,75 |
|
4-3 |
200 |
0,14 |
28 |
111,5 |
125,5 |
|
3-2 |
200 |
0,14 |
28 |
139,5 |
153,5 |
|
2-1 |
100 |
0,14 |
14 |
167,5 |
174,5 |
|
|
Перевірка |
∑=634 |
∑=634 |
|||
тиску комбінованої структури
Так як = ,розрахунок транзитних витрат газу для споживачів виконано правильно.