Методическое пособие 468

Таблица 3.1 – Геометрические данные трубопровода

Для расчета сложной трубопроводной системы воспользуемся методом замены на эквивалентный простой газопровод. Для этого на основании уравнения теоретического расхода для установившегося изотермического течения составим уравнение для эквивалентного газопровода и запишем уравнение.

1. Для участка l1 запишем формулу расхода:

В узловой точке p1 газовый поток разделяется на две нитки l2 - l3 - l6 и l4 - l5, далее в точке p5 эти ветви объединяются. Считаем, что на ветке l2 - l3 - l6 расход Q1, на ветке l4 - l5 расход Q2.

2. Для ветви l2 - l3 - l6 :

29

Просуммируем попарно (3.2), (3.3) и (3.4), получим

3. Для ветви и l4 - l5 , поступая аналогично преобразованиям (3.2) – (3.5), получим

4. Выразим из выражений (3.5) и (3.6) Q1 и Q2 соответственно

30

5. Расход по параллельному участку равен Q = Q1 + Q2 .

Разность квадратов давлений для параллельного участка равна

6 . Для участка l7 запишем

31

7. Просуммируем (3.11), (3.10) и (3.1), получим

(3.12)

Из последнего выражения можно определить пропускную способность системы. С учетом формулы расхода для эквивалентного газопровода:

найдем соотношение, которое позволяет при заданном Lэк или Dэк найти другой геометрический размер газопровода

8. Для того чтобы определить длину эквивалентного газопровода, построим развертку системы. Для этого построим все нити сложного трубопровода в одном направлении сохраняя структуру системы. В качестве длины эквивалентного трубопровода примем самую протяженную составляющую газопровода от его начала до конца.

Рисунок 3.2 - Развертка трубопроводной системы

По результатам построения в качестве длины эквивалентного трубопровода примем длину, равную сумме участков l1-l2-l3-l6-l7. Lэк=126 км.

9. Для расчетов примем следующие допущения:

Считаем, что течение газа в трубопроводе подчиняется квадратичному закону сопротивления. Поэтому коэффициент гидравлического сопротивления рассчитываем по формуле

Примечание: При использовании формулы (3.15) диаметр необходимо брать в миллиметрах.

33

Для магистральных газопроводов без подкладных колец дополнительные местные сопротивления (арматура, переходы) обычно не превышают 2-5% от потерь на трение. Поэтому для технических расчетов за расчетный коэффициент гидравлического сопротивления принимается величина

Для расчета примем λ =1,03 λтр .

Рассчитаем коэффициент гидравлического сопротивления для всех участков трубопроводной сети, результаты занесем в табл. 3.2.

Таблица 3.2 – Результаты расчета коэффициента гидравлического сопротивления

В расчетах используем среднюю плотность газа по трубопроводной системе - плотность, которую рассчитаем из условий сжимаемости газа при среднем давлении.

Среднее давление по системе при заданных условиях составляет 3,1 МПа.

34

Коэффициент сжимаемости при рабочих условиях можно определить согласно номограммам (см. приложение А).

Для определения коэффициента сжимаемости по номограмме расчета коэффициента сжимаемости природного газа z необходимо рассчитать приведенную температуру и давление по формулам:

где T, p – температура и давление при рабочих условиях; Tкр, pкр – абсолютные критическая температура и давление

(для определения см. приложение Б):

Tпр = 191283 =1,48 ,

Далее по номограмме расчета коэффициента сжимаемости природного газа определяем z:

z = 0,98 .

Среднюю плотность газа определим по формуле

10. Рассчитаем расход по газопроводу по формуле (3.12). Для этого необходимо рассчитать коэффициент А по формуле:

В результате расчетов S=63053,43. Расчет параметра S представлен ниже.

По формуле (3.21) и (3.22) найдем расход газа по системе:

Объемный расход газа равен:

11. Рассчитаем эквивалентный диаметр эквивалентного газопровода по формуле (3.14). Примем коэффициент

гидравлического сопротивления равным λэк = 0,02 .

12. Построим зависимость давления от продольной координаты p=f(l) по формуле

Результаты расчета по формуле (3.26) представлены в табл. 3.3.

Таблица 3.3 – Результаты расчета по формуле (3.26)