Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Технологические потери природного газа при транспортировке по газопроводам. Магистральные газопроводы. Наружные газопроводы. Внутридомовые газопроводы

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
15.08.2026
Размер:
928 Кб
Скачать

Z 1 10,2¸Pа 6 ¸ 0,00345¸+ 0,000446 0,015 ¸

¸ 1,3 0,0144¸ Tг 283,2 ;

относительную плотность газа находим по формуле (5)

+

S

 

0,6867

0,57,

 

 

1,2044

1,2044

 

тогда

Z = 1–((10,2 ∙ 1,147–6) ∙ (0,00345 ∙ 0,57–0,000446) + 0,015) ∙ ∙ (1,3–0,0144 ∙ (283–283,2)) = 0,9692; находим коэффициент адиабаты формула (20)

k 1,556¸ 1 0,074¸0,012 3,9¸10 4 ¸283¸ 1 0,68¸0,012

 

 

 

¬1,43

 

¡

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¬0,8

 

 

 

¯

 

0,208¸0,6867

1,147

­

 

 

384¸ 1 0,012 ¸

1,147

­

26,4¸0,012

°

1,307

 

 

­

 

 

¡

 

 

 

 

 

 

­

°

 

283

®

 

 

¡

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

283 ®

 

 

 

 

°

 

 

 

 

 

 

 

¢

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

±

 

Скорость звука

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,5

 

 

 

 

 

 

Wзвук 18,591¸

283¸1,307¸0,9692¬­

 

 

425м/с .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

­

 

 

 

 

 

0,6867

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

®­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2. Определим скорость истечения газа по формуле (21)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

¬

k 1 ¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

P

 

 

¡

 

 

k

°

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

¡

 

2

­

 

 

 

°,

 

 

 

 

 

 

 

Wг

 

 

 

 

¸

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¸ 1

 

 

­

 

 

 

°

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¡

 

 

 

 

­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k 1 Sф ¡

 

P1

®

 

 

 

°

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¢

 

 

 

 

 

 

 

 

 

±

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,305 1 ¯

 

 

 

 

 

1,307

 

 

1147000

 

¡

 

 

 

101325 ­

 

°

 

 

 

 

Wг

 

 

 

¸

 

 

 

 

 

¸¡1

 

 

 

 

 

 

 

 

¬

1,305

°

681м/с,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¡

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

­

 

°

 

 

 

 

 

1,307 1

 

 

 

 

 

9,15

 

 

 

 

 

1147000

®

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¡

 

 

 

 

 

 

 

°

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¢

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

±

 

 

 

 

где фактическая плотность газа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sф S¸

 

T1 ¸Pа

 

 

 

0,6867¸

293¸

1,147 0,101

9,15.

 

 

Tг ¸Pатм ¸Z

 

 

283¸0,101¸0,9692

 

 

 

Так как режим истечения газа критический Wг>Wзвук, то объём выброса Vвыбр., м3 определяем по формуле (28)

81

Gвыбр. ¸U,

Vвыбр. S

где удельное количество выбросов газа, Gвыбр, истекающего в атмосферу из отверстия, кг/с, определяется по формуле (29)

Gвыбр. K¸S¸Wкр ¸Sф ,

где ϕ = 0,97;

S = 0,0012м2;

Wкр. — скорость выброса газа из отверстия определяется по формуле (30)

Wкр. 20,5¸

Tг

20,5¸

283

401,7м/с;

 

0,737

 

Sог

 

ρф= 9,15 — плотность газа перед отверстием в газопроводе, кг/м3, тогда Gвыбр. = 0,97 0,0012 401,7 9,15= 4,278 кг/с,

Vвыбр. 4,278 ¸1800 11214м3 .

0,6867

Рассчитаем объём природного газа, необходимого на продувку и заполнение газопровода, Vпр, м3, по формуле (24)

Vпр 0,00357¸Vп ¸Pа ,

Tг

где Ра– абсолютное давление газа в газопроводе, Па; Tг — температура газа, °С;

Vп — объем полости газопровода, м3

Vп = L π r2 = 1000 ∙ 3,14 ∙ 0,042 = 5,024м3,

тогда

Vпр 0,00357¸5,024¸1147000 101325 79,11м3. 283

Приложение 7

Пример расчета объёма выброса газа при полном раскрытии газопровода

При повреждении газопровода диаметром 250 мм (Ра=0,7 МПа, Тг=+50С) произошло его полное раскрытие. Определить объём выброса природного газа в атмосферу, если выброс газа продолжал-

ся в течение 1 час.

Исходные данные:

Ра =0,7 МПа; Тг=278 К; τ = 3600 с; Тв=283 К.

Данные из паспорта качества газа: ρ = 0,688кг/м3; ρог= 0,688∙ 1,07326 =0,7384 кг/м3;

μ = 1,2%.

Расчет:

Определим режим истечения газа:

1.1. Скорость звука в природном газе, Wзвук, формула (19)

T ¸k¸Z ¬0,5

 

г

­

Wзвук 18,591¸

 

­ ,

 

 

S

­

 

®

где коэффициент сжимаемости формула (4)

Z1 10,2¸Pа 6 ¸ 0,00345¸+ 0,000446 0,015 ¸

¸1,3 0,0144¸ Tг 283,2 ,

где относительная плотность газа находится по формуле (5)

+

S

 

0,688

0,5712,

 

 

1,2044

1,2044

 

Z = 1–((10,2 ∙ 0,7–6) ∙ (0,00345 ∙ 0,5712–0,000446) + 0,015) ∙ ∙ (1,3–0,0144 ∙ (278–283,2)) = 0,977;

находим коэффициент адиабаты формула (20)

83

k 1,556¸ 1 0,074¸0,012 3,9¸10 4 ¸278¸ 1 0,68¸0,012

 

 

0,7

¬1,43

¡

 

 

 

0,7

¬0,8

 

¯

 

0,208¸0,688

 

­

384

¸ 1 0,012 ¸

 

­

26,4¸0,012

°

1,307.

 

 

­

¡

 

 

­

°

 

278

®

¡

 

 

278

®

 

°

 

 

 

 

 

¢

 

 

 

 

 

 

±

 

Скорость звука в природном газе

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¬0,5

 

 

 

 

 

 

 

Wзвук 18,591¸

 

278¸1,307¸0,977­

 

 

422м/с,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,688

 

 

 

 

­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

®

 

 

 

 

 

 

 

 

Определим скорость истечения газа по формуле (21)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

¬

k 1 ¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

P

 

¡

 

 

 

k

 

°

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

¸¡

 

 

2

­

 

 

 

°,

 

 

 

 

Wг

 

 

 

 

2

¸

 

 

 

¸

 

 

 

 

 

 

 

­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

­

 

 

 

°

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¡

 

 

 

 

­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k 1 Sф ¡

 

 

P1

®

 

 

 

°

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¢

 

 

 

 

 

 

 

 

 

±

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,307 1 ¯

 

 

 

1,307

 

 

700000

 

¡

 

 

 

101325

¬­

1,307

°

 

Wг

 

 

 

¸

 

 

 

 

 

 

 

¸

¡1

 

 

 

 

 

 

­

 

°

659м/с,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¡

 

 

 

 

 

 

 

­

 

°

 

1,307 1

 

 

 

 

5,01

 

 

 

 

 

700000

®

 

 

 

 

 

 

 

 

¡

 

 

 

 

 

 

 

°

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¢

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

±

 

где фактическая плотность газа, кг/м3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sф S¸

T1 ¸Pа

 

 

 

 

 

0,688¸

 

 

 

283¸0,7

 

 

5,01,

Tг ¸Pатм ¸Z

 

278¸0,1¸0,977

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где ρ — абсолютная плотность газа, кг/м3; Ратм — атмосферное давление, МПа;

T1 — температура воздуха, К;

Ра — абсолютное давление газа, МПа; Tг — температура газа, К;

Z — коэффициент сжимаемости газа.

Режим истечения газа критический (Wг>Wзвук).

Определим объём газа, Vуп, м3, при критическом режиме истечения газа по формуле (34)

Vг 124¸Pа ¸S ¸K¸U 124¸700000¸0,049 ¸0,97¸1 287951м3,

Tо ¸Sог

278¸0,7384

84

где ϕ — коэффициент снижения скорости принимаем 0,97; S — площадь отверстия, м2

S = π r2 = 3,14 ∙ 0,1252 =0,049м2.

Рассмотрим этот же пример, но с частичным раскрытием газо-

провода — в половину площади сечения газопровода.

Исходные данные:

Ра = 0,7МПа; Тг=278К; ρ = 3600 с;

Тв= 283К;

S = 0,0245 м2.

Данные из паспорта качества газа: ρ = 0,688 кг/м3; ρог= 0,688∙ 1,07326 =0,7384 кг/м3;

μ = 1,2%.

Расчет:

Определим режим истечения газа:

1.1. Скорость звука в природном газе, Wзвук, формула (19)

Wзвук 18,591¸ Tг ¸Sk¸Z ¬­­­®0,5 422м/с.

1.2. Определим скорость истечения газа по формуле (21)

 

 

 

 

 

 

P

¬

k 1 ¯

 

 

 

k

 

P

¡

k

°

 

 

 

 

 

1

 

2

­

 

 

 

Wг

 

¸

 

¸¡1

 

­­

 

°

659м/с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¡

 

 

­

 

°

 

 

 

k 1 Sф ¡

P1

®

 

°

 

 

 

 

 

 

¢

 

 

 

 

±

 

Режим истечения газа критический (Wг>Wзвук).

Определим объём газа, Vуп, м3, при критическом режиме истечения газа и частичном раскрытии газопровода по формуле (28)

Gвыбр. ¸U

Vвыбр. S ,

где удельное количество выбросов газа, Gвыбр, истекающего в атмосферу из отверстия, кг/с, определяется по формуле (29)

Gвыбр. K¸S¸Wкр ¸Sф ,

где ϕ = 0,97;

85

S= 0,0245м2;

Wкр. — скорость выброса газа из отверстия определяется по формуле (30)

Wкр. 20,5¸

Tг

20,5¸

278

398м/с ,

 

0,7384

 

Sог

 

ρф– плотность газа перед отверстием в газопроводе, кг/м3,

тогда Gвыбр. = 0,97 0,0245 398 5,01= 47,39 кг/с,

Vвыбр. 47,39 ¸3600 247954м3 .

0,688

Сравнение расчетов объёма выброса газа при полном и частичном раскрытии газопроводов при одних и тех же параметрах газа:

 

 

Параметр

Полное раскрытие

Частичное раскрытие

 

 

 

Исходные данные

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ра, Па

700000

 

 

 

700000

 

 

Тг, К

 

278

 

 

 

 

278

 

 

Тв, К

 

283

 

 

 

 

283

 

 

τ, с

 

3600

 

 

 

 

3600

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчетные данные

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Режим истечения газа

критический

критический

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S, м2

 

0,049

 

 

 

 

0,0245

 

 

ρф

 

5,01

 

 

 

 

5,01

 

 

Используемые

Vг

124¸Pа ¸S

¸K¸U

Vвыбр.

K¸S¸Wкр ¸Sф ¸U

 

формулы

 

 

 

S

 

 

 

 

 

Tо ¸Sог

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

выбр.

, м3

287951

 

 

 

247954

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 8

Пример расчета объёма газа, необходимого на пуск газа в населенном пункте (новая газификация)

Исходные данные: проведена газификация населенного пункта Лебедки. При температуре окружающего воздуха +100С введены в эксплуатацию:

газопровод высокого давления (Ризб=5,8 кгс/см2 =0,5688 МПа), Ø 200мм, протяженность 8150м;

ГРП (1 шт.) Рвыхизб=2,7 кгс/см2 = 0,2648 МПа;

газопровод среднего давления Ø80 мм — 1000 м;

ГРПШ –10 (3 шт.) Рвыхизб=0,0204 кгс/см2 = 0,002 МПа;

газопровод низкого давления Ø 80 мм –3200 м;

Ø 40 мм — 1500 м;

— газифицировано 506 дворов с газопотребляющим оборудованием:

АОГВ-11,6–3 — 65 шт. АОГВ-17,4–3 —97 шт. АОГВ-23,2–3 — 167 шт. АОГВ-29–3 — 101 шт.

Плита газовая ПГ-2 — 194 шт. Плита газоваяПГ-4 — 506 шт. Горелка газовая — 76 шт.

Температура газа +80С.

У всех потребителей газа установлены счетчики газа. Рассчитать объём газа, необходимый на пуск газа в населен-

ный пункт.

Схема сети газопотребления:

Ø 80 мм — 3200 м, Ø 40 мм — 1500 м

Расчет: Для определения объёма газа, необходимого на пуск газа необходимо провести следующие расчеты:

расчет объёма потерь природного газа, необходимого на продувку и заполнение газопроводов;

расчет объёма потерь природного газа, необходимого на продувку и заполнение оборудования.

Расчет объёма потерь природного газа при пуске (обслуживании) газоиспользующего оборудования (газовые плиты, АОГВ) не проводится, т. к. эти объёмы учитываются узлами учета газа абонентов.

Расчет объёма потерь природного газа, необходимого на продувку

изаполнение газопроводов, Vпр., м3, проводится по формуле (24)

Vпр 0,00357¸Vп ¸Pатм Pг .

273 tг

1.1. Расчет для участка газопровода от места врезки до ГРП 1.1.1. Объем полости газопроводов, м3

Vп = L π r2 = 8150 ∙ 3,14 ∙ 0,12 = 256 м3;

Vпр 1

0,00357¸Vп ¸

Pатм Pг

0,00357¸256¸

101325 568800

2164м3 .

273 tг

 

 

 

273 10

 

1.2. Расчет для участка газопровода от ГРП до ГРПШ

88

1.2.1. Объем полости газопроводов, м3

Vп = L π r2=1000 ∙ 3,14 ∙ 0,042 = 5 м3;

Vпр 2

 

 

¸

Vп

¸Pатм

Pг

 

¸

 

¸101325

264800 м .

 

0,00357

 

 

273

г

 

0,00357

 

5

 

273

10

23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3. Расчет для участка газопровода от ГРПШ до границ домовладений

1.3.1. Средний диаметр газопровода определяется по формуле (25)

d

d12

¸l1 d22 ¸l2

 

0,082 ¸3200

0,042 ¸1500

0,0724м .

 

 

 

 

0,04¸1500

 

d ¸l d

2

¸l

0,08¸3200

 

 

1

1

2

 

 

 

 

 

 

 

1.3.2. Объем полости газопроводов, м3, по формуле (38)

 

 

Vп =L π r2=4700 ∙ 3,14 ∙ 0,07242 = 77 м3;

Vпр 3 0,00357¸Vп

¸

Pатм Pг

0,00357¸77¸

101325 2000

100м3.

 

 

 

 

 

 

273 tг

273 10

 

Итого потери газа на продувку газопроводов

Vпр г = 2164 +23 +100 = 2287 м3.

Расчет объёма потерь природного газа, необходимого на продувку и заполнение оборудования.

Расчет объёма газа, необходимого на заполнение и настройку оборудования ГРП, проводим по формуле (27)

Vгрп об 9,24¸d2 ¸t ¸

Pатм Pг

¸

Pг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tг

Sф

 

1

 

101325 264800

 

 

 

 

 

9,24¸0,042 ¸

¸

¸

 

264800

 

1234м3 ,

 

 

 

5

281

 

2,58

 

 

где d — внутренний диаметр продувочной свечи (40 мм); t — время регулировки и настройки (12 мин);

ρф — фактическая плотность газа

Sф S¸

T1 ¸Pа

0,6883¸

283¸0,366

2,58.

 

281¸0,101¸0,9846

Tг ¸Pатм ¸Z

 

Коэффициент сжимаемости формула (4)

89

Z 1 10,2¸Pа 6 ¸ 0,00345¸+ 0,000446 0,015 ¸

¸ 1,3 0,0144¸ Tг 283,2 ;

относительная плотность газа находим по формуле (5)

+

S

 

0,6883

0,5715;

 

 

1,2044

1,2044

 

Z = 1–((10,2 ∙ 0,366–6) ∙ (0,00345 ∙ 0,5715–0,000446) + 0,015) ∙

∙ (1,3–0,0144 ∙ (281–283,2)) = 0,9846.

Расчет объёма газа, необходимого на заполнение и настройку оборудования ГРПШ (формула (27)

Vгрпш об 3¸9,24¸d2 ¸t ¸

Pатм Pг

¸

 

 

Pг

 

 

 

 

 

Sф

 

 

 

 

Tг

 

 

 

 

 

 

1

 

101325 2000

 

 

 

 

 

 

3¸9,24¸0,0252 ¸

¸

¸

 

 

2000

 

67м3,

 

 

0,7212

5

281

 

 

 

 

 

 

где d — внутренний диаметр продувочной свечи (25 мм); t — время регулировки и настройки (12 мин);

ρф — фактическая плотность газа

Sф S¸

T1 ¸Pа

0,6883¸

283¸0,103

0,7212,

 

 

Tг ¸Pатм ¸Z

281¸0,101¸0,99

 

коэффициент сжимаемости формула (4)

Z 1 10,2¸Pа 6 ¸ 0,00345¸+ 0,000446 0,015 ¸

¸ 1,3 0,0144¸ Tг 283,2 ;

относительную плотность газа находим по формуле (5)

+

S

 

0,6883

0,5715,

 

 

1,2044

1,2044

 

Z = 1–((10,2 ∙ 0,103–6) ∙ (0,00345 ∙ 0,5715–0,000446) + 0,015) ∙

∙ (1,3–0,0144 ∙ (281–283,2)) = 0,99.

Итого объём газа, необходимого на заполнение и обслуживание оборудования

90

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]