Методическое пособие 468
.pdf
ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»
Кафедра нефтегазового оборудования и транспортировки
205-2016
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к выполнению курсового проекта «Гидравлический расчет сложных газопроводов» по дисциплине «Газораспределительные системы» для студентов направления подготовки 21.03.01 «Нефтегазовое дело» (направленность «Эксплуатация и обслуживание объектов транспорта и хранения нефти, газа и продуктов переработки») всех форм обучения
Воронеж 2016
Составители: канд. техн. наук А.И. Житенёв, доцент И.В. Рощупкина
УДК 621.6
Методические указания к выполнению курсового проекта «Гидравлический расчет сложных газопроводов» по дисциплине «Газораспределительные системы» для студентов направления подготовки 21.03.01 «Нефтегазовое дело» (направленность «Эксплуатация и обслуживание объектов транспорта и хранения нефти, газа и продуктов переработки») всех форм обучения / ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»; cост. А.И. Житенев, И.В. Рощупкина. Воронеж, 2016. 53 с.
Методические указания содержат теоретические сведения, необходимые для курсового проекта по расчету сложного газопровода, а также варианты заданий и примеры расчетов.
Предназначены для студентов 4 курса очной формы обучения и студентов 4-5 курсов заочной формы обучения.
Методические указания подготовлены в электронном виде в текстовом редакторе MS Word 2003 и содержатся в файле «МУ ГРС КП НГД. pdf».
Табл. 11. Ил. 13. Библиогр.: 5 назв. Рецензент д-р техн. наук, проф. А.В. Кретинин
Ответственный за выпуск зав. кафедрой д-р техн. наук, проф. С.Г. Валюхов
Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета
ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», 2016
ВВЕДЕНИЕ
Внастоящее время, когда уровень энергопотребления современного общества все возрастает, на первое место выходит энергетика и источники получения этой энергии. Высокое удельное содержание энергии в газе, широкий спектр возможностей по утилизации этого вида топлива, огромный рынок потребителей, высокая экологичность топлива и относительная простота пользования газом для получения энергии по сравнению, например, с атомной энергетикой, делает газ незаменимым на современном этапе развития нашей страны и человечества в целом. Исходя из вышесказанного понятна огромная роль и значимость умелого использования знаний об энергетическом оборудовании при подготовке газа к транспорту, хранении, переработке, использовании и утилизации отходов. Поэтому для успешного решения задач энергетики необходимо глубокое понимание основ теории транспорта и распределения газа
Данная работа предназначена для выполнения курсового проекта по дисциплине «Газораспределительные системы» при подготовке бакалавров направления подготовки 21.03.01 «Нефтегазовое дело» всех форм обучения в соответствии с рабочей программой дисциплины. В работе представлены некоторые теоретические сведения о расчете сложного газопровода. Приведены примеры расчета сложных газопроводов.
Врезультате выполнения курсового проекта студент получит основные навыки по расчету сложных газопроводов. Данный расчет является основополагающим для проектирования систем трубопроводного транспорта в целом,
атакже выполняется с целью получения исходных данных для проектирования энергетических систем газового хозяйства.
1
1 Задание для выполнения курсового проекта
Для ознакомления студентов с расчетами сложных газопроводов, определения их основных параметров для проектирования основного и вспомогательного энергетического оборудования на КС и других объектах, связанных с транспортировкой газа по трубам предлагается выполнить курсовой проект по теме: "Гидравлический расчет сложного газопровода".
Задание №1
1.В соответствии с вариантом задания составить аналитическую зависимость для эквивалентного газопровода, представить вывод этой зависимости с промежуточными результатами и подробными комментариями.
2.Вычислить пропускную способность сложного газопровода.
3.Рассчитать давления во всех промежуточных точках и построить зависимости давления от продольной координаты газопровода по каждой нитке сложного газопровода.
4.Оформить задание на выполнение курсового проекта в соответствии с требованиями.
5.Подготовиться к защите работы.
Вариант задания выбирается в соответствии с номером зачетной книжки. Для определения варианта используются две последние цифры номера. Исходные данные для выбора задания представлены ниже.
2
Варианты для задания №1 |
|
|
|||||
Единицы измерения: Di=[мм], |
δi=[мм], |
Li=[км] |
|||||
1) |
|
|
D2, L2 |
D1= 630 |
δ1= 10 |
L1= 45 |
|
D1, L1 |
D2= 508 |
δ2= 9,52 |
L2= 12 |
||||
|
|
|
D3, L3 |
D3= 426 |
δ3= 9 |
L3= 7 |
|
|
|
|
|
|
|
||
2) |
|
|
D3, L3 |
D1= 529 |
δ1= 9 |
L1= 15 |
|
|
D1, L1 D2, L2 |
D2= 508 |
δ2= 9,52 |
L2= 23 |
|||
|
|
|
|
|
D3= 377 |
δ3= 7 |
L3= 21 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
D4, L4 |
D4= 426 |
δ4= 7 |
L4= 17 |
|
3) |
D4, L4 |
|
|
|
|
D1, L1D2 , L2 |
D3, L3 |
4)D1, L1D2 , L2
D3, L3D4, L4 |
5) |
|
D5, L5 |
D1, L1 |
D3 , L3 |
|
D2, L2 |
D4, L4 |
|
|
|
|
D1= 508 |
δ1= 9,52 |
L1= 37 |
|
D2= 377 |
δ2= 8 |
L2= 7 |
|
D3= 426 |
δ3= |
9 |
L3= 14 |
D4= 426 |
δ4= |
9 |
L4= 25 |
D1= 508 |
δ1= 9,52 |
L1= 34 |
||
D2= 377 |
δ2= 7 |
L2= 27 |
||
D3= 426 |
δ3= |
9 |
L3= |
17 |
D4= 377 |
δ4= |
7 |
L4= |
8 |
D1= 529 |
δ1= 9 |
L1= 27 |
D2= 630 |
δ2= 10 |
L2= 17 |
D3= 377 |
δ3= 7 |
L3= 9 |
D4= 377 |
δ4= 7 |
L4= 28 |
D5= 426 |
δ5= 9 |
L5= 12 |
|
3 |
|
6) |
D3, L3 |
D1= 630 |
|
D1, L1D2, L2 |
D2= 529 |
||
D3= 377 |
|||
|
D4, L4 |
||
|
D4= 426 |
||
|
D5, L5 |
D5= 377 |
|
7) |
D4, L4 |
D1= 630 |
|
D1, L1D2 , L2 |
D2= 529 |
||
|
D3, L3 D5, L5 |
D3= 529 |
|
|
D4= 426 |
||
|
|
D5= 377 |
|
8) |
D5, L5 |
D1= 630 |
D1, L1 D2, L2 |
D3, L3 |
D2= 529 |
D3= 508 |
||
D4, L4 |
|
D4= 508 |
|
D6, L6 |
D5= 426 |
|
D6= 377 |
δ1= 10 δ2= 9 δ3= 7 δ4= 9 δ5= 7
δ1= 10 δ2= 9 δ3= 9 δ4= 9 δ5= 7
δ1= 10 δ2= 9 δ3= 9,52 δ4= 9,52 δ5= 9 δ6= 7
L1= 28 L2= 31 L3= 7 L4= 8 L5= 12
L1= 31 L2= 11 L3= 13 L4= 14 L5= 16
L1= 27 L2= 21 L3= 11 L4= 17 L5= 24 L6= 21
9) |
D1, L1 |
D2, L2 |
|
D3, L3
0) |
D3, L3 |
|
|
|
D2, L2 |
D1, L1
D1= 529 |
δ1= 9 |
L1= 59 |
|
D2= 426 |
δ2= |
9 |
L2= 17 |
D3= 377 |
δ3= |
7 |
L3= 12 |
D1= 529 |
δ1= 9 |
L1= 47 |
|
D2= 426 |
δ2= |
9 |
L2= 11 |
D3= 377 |
δ3= |
7 |
L3= 14 |
4
Задание выбирается следующим образом. Каждая фигура, представленная и пронумерованная от нуля до единицы, представляет собой схему фрагмента трубопровода с одним входом (или выходом) и двумя выходами (или входами). Последняя цифра зачетной книжки соответствует фигуре, которая будет в левой части трубопроводной системы, предпоследняя цифра – соответствует фигуре, которая будет в правой части трубопроводной системы (вторую фигуру необходимо отразить относительно вертикальной оси).
Входы и выходы фигуры обозначаются следующим образом. Сторона с одним отводом обозначается литерой А. Противоположная сторона фигуры с двумя отводами обозначается литерами Б и В сверху вниз соответственно.
Б
А
В
Рисунок 1.1 - Схема нумерации входов и выходов фигуры
Конфигурация расчетного трубопровода формируется как объединение из двух фигур (которые выбираются в соответствии с номером зачетной книжки), одна из которых (фигура справа, которая имеет номер предпоследней цифры зачетки) будет отражена относительно вертикальной оси и сопоставлена с другой фигурой (фигура слева, которая имеет номер последней цифры зачетки) концами, пронумерованными соответствующими литерами таким образом, чтобы литера Б одной фигуры была сопоставлена с литерой Б другой фигуры. Аналогично концы с литерами В сопоставляются соответственно.
5
Б |
Б |
А |
А |
В 
В
фигура, соответствующая фигура, соответствующая
последней цифре |
предпоследней цифре |
варианта |
варианта |
Б |
Б |
А |
А |
В |
В |
Рисунок 1.2 - Объединение фигур для формирования сети
После объединения должна получится расчетная схема сложного газопровода у которого подвод газа осуществляется слева, а отвод газа – справа. Диаметры и длины фрагментов каждой фигуры представлены в вариантах задания.
подвод |
отвод |
газа |
газа |
Рисунок 1.3 - Расчетная схема сети
6
Рассчитать пропускную способность сложного газопровода природного газа, в соответствии со схемой варианта. Начальное (рн), конечное (рк) давление в системе и средняя температура перекачиваемого газа выбирается согласно табл. 1.1. Найти давления в узловых точках и построить зависимость давления от продольной координаты газопровода по всем участкам.
Таблица 1.1
Последнее |
Начальное |
Конечное |
Средняя |
число в |
давление в |
давление в |
температура |
номере |
газопроводе |
газопроводе |
газа, K |
зачетной |
рн , МПа |
рк , МПа |
|
книжки |
|
|
|
1 |
4,1 |
1,5 |
273 |
2 |
4,5 |
1,3 |
276 |
3 |
4,7 |
1,7 |
279 |
4 |
4,9 |
2,0 |
282 |
5 |
5,1 |
1,3 |
285 |
6 |
5,3 |
1,5 |
288 |
7 |
3,9 |
1,1 |
291 |
8 |
3,7 |
1,2 |
294 |
9 |
3,6 |
1,4 |
297 |
0 |
4,3 |
1,5 |
300 |
В соответствии с вариантом выполняется расчет заданного трубопровода и определение всех искомых параметров. По результатам расчетов строятся графические зависимости на миллиметровой бумаге. Абсолютную шероховатость принимать равной 0,5 мм.
7
2 Некоторые теоретические сведения о расчете сложного газопровода
2.1 Гидравлический расчет газопроводов
Гидравлический расчет газопровода - один из основополагающих, по результатам которого определяются характеристики основного и вспомогательного энергетического оборудования. В связи с этим в процессе изучения необходимо уделить особое внимание этому разделу.
В основе гидравлического расчета лежит теоретическая формула массового расхода G газа для установившегося изотермического режима течения в трубопроводе
G = |
π |
|
|
p2 |
− p2 |
D5 |
|
|
|
|
н |
к |
(2.1) |
||||||
4 |
λ z R T L |
||||||||
|
|
|
, |
||||||
где pн , pк - давление в начале и конце трубопровода соответственно, Па;
L - длина трубопровода, м;
z - коэффициент сжимаемости газа;
R - газовая постоянная транспортируемого газа;
T - температура окружающей среды (принимается постоянной).
Давление в начале и конце трубопровода выбирается с учетом характеристики установленного оборудования и допустимого давления из условий прочности труб.
Объемный (коммерческий) расход можно выразить из следующей формулы:
8