3.3 Гідравлічна ув’язка кілець мережі низького тиску

Для газових мереж з кільцевою структурою справедливі закони Кірхгофа, тобто, для кожного кільця мережі алгебраїчна сума втрат тиску рівна нулю, а для кожного вузла – алгебраїчна сума витрат газу рівна нулю, при цьому витрати які входять у вузол беруться з одним знаком, а які виходять – з іншим.

Для визначення ступеня виконання законів Кірхгофа для кожного кільця мережі визначаємо похибку Кірхгофа за формулою:

(3.3.1)

Похибка Кірхгофа для першого кільця мережі буде:

Похибка Кірхгофа для другого кільця мережі буде:

Допустимою похибкою при графоаналітичному розрахунку вважається похибка 5 %. Отримані нами похибки значно перевищують допустиме значення, тому слід провести гідравлічну ув’язку кілець.

Метод гідравлічної ув’язки полягає в тому, щоб на першому етапі не змінюючи діаметрів ділянок, які ми знайшли за допомогою номограм, внести такі корективи у витрати газу на ділянках, які би сприяли зменшенню похибки Кірхгофа а отже і кращому виконанню законів Кірхгофа.

При реалізації методики гідравлічної ув’язки для кожного кільця знаходимо поправочну витрату за формулою:

Q = Q' + Q'', (3.3.2)

де Q' – поправочна витрата, яка враховує нев’язку у своєму кільці;

Q'' – поправочна витрата, яка враховує нев’язку у сусідніх кільцях, з якими дане кільце має спільні ділянки.

Q' знаходимо за формулою:

; (3.3.3)

Q'' знаходимо за формулою:

, (3.3.4)

де Q'_с.к. – поправочна витрата сусідніх кілець;

(Р/Q)_д.с.к. – питомі втрати тиску від тертя ділянок, які належать сусіднім кільцям.

Таким чином:

;

Q_І = – 0,811 + (– 0,223) = – 1,0,34 м³/год

;

Q_ІІ = – 9,965 + (– 0,54) = – 10,018 м³/год

Уточнену витрату газу для ділянок, які належать одному кільцю знаходимо за формулою:

Q_у = Q + Q (3.3.5)

Для ділянок, які одночасно належать до двох кілець уточнену витрату газу знаходимо за формулою:

Q_у = Q + Q – Q_c.к., (3.3.6)

де: Q_c.к. – поправочна витрата сусіднього кільця.

За уточненими витратами газу на ділянках і за ранішезнайденими діаметрами, використовуючи номограму низького тиску, знаходимо уточнене значення гідравлічного нахилу.

Уточнені витрати тиску розраховуємо за формулою:

Р_у = І_у  l_p (3.3.7)

Результати, отримані при гідравлічній ув’язці кілець, зводимо у таблицю 3.2 та наносимо на схему (рисунок 3.2).

Після гідравлічної ув’язки кілець слід обчислити похибки Кірхгофа для кожного кільця:

Похибка Кірхгофа для першого кільця мережі буде:

Похибка Кірхгофа для другого кільця мережі буде:

Похибка Кірхгофа відповідає встановленим нормам.. Отже, гідравлічна ув’язка кілець виконувалася вірно. Для подальшого уточненнях розрахунку буде виконано аналітичний розрахунок мережі за допомогою ЕОМ та відповідного програмного забезпечення.

3.4 Графоаналітичний розрахунок тупиків

Після завершення розрахунку кільцевої частини газової мережі аналогічно виконаємо графоаналітичний розрахунок тупиків.

Для кожного тупика мережі знаходимо залишковий перепад тиску за формулою:

, (3.4.1)

де Р_у – уточнені перепади тиску на відповідних ділянках за модулем;

n₁ – кількість ділянок, які лежать на відповідному напрямку руху газу до початку тупика, який розраховується.

Таким чином:

Р_{зал. 1-2} = 1200-(Р _5-4 + Р _4-3+ Р _3-2) = 1200 - (197+288+204) =

= 511 Па;

Р_{зал. 8-10} = 1200-Р _5-8 = 1200 – 329 = 871 Па;

Для кожного тупика знаходимо середній гідравлічний нахил за формулою:

, (3.4.2)

Таким чином:

; ;

Для кожного тупика за його розрахунковою витратою з таблиці 3.1 і відповідним розрахованим значенням середнього гідравлічного нахилу використовуючи номограму низького тиску знаходимо необхідні діаметри труб, закругляючи їх до найближчого більшого значення, для якого за тою ж номограмою знаходимо фактичні значення гідравлічного нахилу ділянок.

Втрати тиску на тупику знаходимо за формулою:

Р_т = Іl­_т.р (3.4.3)

Результати розрахунку тупиків зводимо у таблицю 3.3 та наносимо на схему (рисунок 3.2)

Таблиця 3.3 – Результати графоаналітичного розрахунку тупиків

Ділянка	Довжина		Розрахункова витрата газу Q, м3/год	Залишковий перепад тиску Рзал, Па	Середній гідравлічний нахил Іср, Па/м	Діаметр труби D, мм	Гідравлічний нахил І, Па/м	Втрати тиску на тупику Рт, Па
	l, м	lр, м
1-2	150	165	14,25	511	3,1	573	1,1	181,5
8-10	100	110	9,5	871	9,5	383,2	7,0	770

383,2мм

1083мм

Р=198Па

893мм

Р=280,5Па

1083мм

Р=440 Па

763мм

Р=357,5Па

573мм

Р=189Па

573мм

Р=176Па

ГРП

І

ІІ

q = 0.2 м³/(год.м)

q =0,19 м³/(год.м)

q = 0.12 м³/(год.м)

2

3

9

1

5

6

7

4

100 м

150 м

200 м

250 м

150 м

250 м

250 м

100 м

А

250 м

150 м

150 м

763мм

Р=209Па

Р=770Па

763мм

Р=181,5Па

Рисунок 3.1 - Розрахункова схема газової мережі низького тиску