Аналітичний розрахунок тупикових ділянок за допомогою індивідуальної програми
Розглядаємо методику гідравлічного розрахунку розгалужених газових мереж низького тиску при відомих діаметрах ділянок.
Вхідні дані для розрахунку:
конфігурація газової мережі;
внутрішні діаметри ділянок;
масиви довжин і розрахункових витрат газу ділянок газової мережі;
фізичні властивості газу: густина і кінематична в’язкість за нормальних умов;
абсолютна еквівалентна шорсткість внутрішньої поверхні труб .
Мета розрахунку полягає у визначенні втрат тиску на ділянках і надлишкового тиску газу у характерних точках газової мережі.
Обчислювальний алгоритм базується на використанні нормативних розрахункових моделей (4.1) - (4.4), які рекомендовані ДБН В 2.5-20 для визначення втрат тиску у газопроводах низького тиску.
За один раз розраховуємо послідовно з’єднані ділянки газопроводів – певний напрям руху газу. Спочатку розраховується основний напрямок руху газу.
Вводимо фізичні
властивості газу за нормальних умов
і
,
абсолютну еквівалентну шорсткість
поверхні труб
,
початковий надлишковий тиск газу
і кількість послідовно працюючих ділянок
.
Вводимо номери
ділянок, довжини ділянок
,
розрахункові витрати газу
і внутрішні діаметри ділянок
.
Розрахунок передбачає виконання однотипних операцій для кожної ділянки газової мережі. Тому для проведення цих розрахунків у програмі організовується цикл.
У межах циклу по
параметру
виконуються такі операції. Для кожної
ділянки газової мережі за формулою
(4.13) знаходимо число Рейнольдса.
. (4.13)
Залежно від режиму руху газу, який характеризується величиною числа Рейнольдса, вибираємо відповідну формулу (4.14)-(4.16) для розрахунку втрат тиску від тертя і у місцевих опорах для кожної ділянки газової мережі.
Для
. (4.14)
Для
. (4.15)
При турбулентному режимі
.
(4.16)
За формулою (4.17) обчислюємо сумарні втрати тиску від тертя і у місцевих опорах для напрямку руху газу, що розраховується. Далі за формулою (4.18) знаходимо надлишковий тиск газу в кінці останньої ділянки основного напрямку руху газу.
. (4.17)
. (4.18)
На друк виводяться номери ділянок, їх довжини, розрахункові витрати газу, втрати тиску, надлишковий тиск газу в кінці кожної ділянки газової мережі.
Описаний вище алгоритм реалізований у програмі GMN4 яка написана на мові BASIC. Перелік вхідних ідентифікаторів програми GMN4 показаний у таблиці 4.4.
Таблиця 4.4 – Перелік вхідних ідентифікаторів програми GMN4
-
Назва параметра
Позначення
Одиниця вимірювання
В алгоритмі
В програмі
Надлишковий тиск газу на початку газової мережі
PN
Па
Кількість ділянок на напрямку руху газу
N
-
Коефіцієнт кінематичної в’язкості газу за нормальних умов
HU
м2/с
Густина газу за нормальних умов
RO
кг/м3
Абсолютна еквівалентна шорсткість внутрішньої поверхні труби
KE
см
Масив довжин ділянок
L (I)
м
Масив розрахункових витрат газу на ділянках
Q (I)
м3/год
Масив внутрішніх діаметрів ділянок мережі
D (I)
см
Програма за структурою циклічна, розгалужена. Параметри ділянок вводяться і виводяться у вигляді одномірних масивів.
Один із робочих варіантів програми передбачає використання файлу послідовного доступу. Це дає змогу при потребі багатократно роздруковувати результати розрахунку газової мережі, не вводячи при цьому значний обсяг вхідних даних.
Роздруківка із результатами гідравлічного розрахунку розгалуженої газової мережі низького тиску при відомих діаметрах ділянок за програмою GMN4 наведена у додатку В.
Результати розрахунків тупикових ділянок зведені у таблицю 4.5.
Таблиця 4.5 – Результати проектного розрахунку тупикових ділянок газової мережі низького тиску комбінованої структури
-
Ділянка
Довжина ділянки, м
Розрахункова витрата газу,
м3/год
Діаметр ділянки Dз×δ, мм
Втрати тиску на ділянці,
Па
Надлишковий тиск у кінці ділянки, Па
12-8
11-10
16-1
250
200
200
12,5
25
15
57x3
57х3
45х3
233
652
956
2021
1885
2044
Наведемо приклад розрахунок тупикових ділянок. Визначаємо число Рейнольдса за формулою (4.13) та перепад тиску за формулою (4.16)
Аналогічно розраховуємо решту ділянок тупика.
Результати розрахунків витрат, діаметрів ділянок, перепадів тиску та тисків у вузлових точках наносимо на розрахункові схеми зображені на рисунок 4.1 та 4.2.
Як бачимо, результати аналітичного розрахунку дещо відрізняються від графоаналітичного. Це пояснюється, насамперед тим, що при аналітичному розрахунку враховуються фізичні властивості даного газу, тому він є точнішим
Рисунок 4.1 – Витрати і діаметри ділянок за аналітичним методом розрахунку мережі низького тиску
Рисунок 4.2 – Тиски у вузлових точках та перепади тиску на ділянках за аналітичним методом розрахунку мережі низького тиску