§ 5. Гидравлический расчет распределительных
ГАЗОПРОВОДОВ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ
В настоящее время городские распределительные газопроводы, в которых избыточное давление не превышает 500 мм вод. ст., относятся к газопроводам низкого давления. В гидравлических расчетах таких газопроводов плотность газа принимается постоянной. В действительности имеется незначительное изменение плотности газа по длине газопроводов, но это изменение не учитывается.
Для оценки изменения плотности газа в распределительных газопроводах примем температуру газа постоянной и равной То. Коэффициент отклонения реальных газов для низкого давления (близкого к атмосферному) примем также постоянным и равным Zo. Тогда из уравнения состояния плотность газа будет равна:
Абсолютное изменение плотности в зависимости от абсолютного изменения давления составит:
Из двух выражений можно найти относительное изменение плотности δр, если поделить их левую и правую части соответственно:
(8.54)
где dρ и ρ — абсолютное изменение плотности и плотность газа; dp — абсолютная величина изменения давления газа в газопроводе; р — абсолютное давление газа в газопроводе.
Для определения числового значения величины относительного изменения плотности газа примем наибольшее изменение давления. Наибольшее избыточное давление газа составляет 500 мм вод. ст. Наименьшее давление определяется давлением перед газовыми приборами, которое можно принять равным 100 мм вод. ст.
Наибольшая величина абсолютного изменения давления газа в газопроводе
Среднее абсолютное давление газа в газопроводе, которое возможно в городских газопроводах низкого давления, составит
Наибольшее относительное изменение плотности,
Таким образом, можно считать, что наибольшее изменение плотности в газопроводах низкого давления может достигать 4%. Часто в городских газопроводах на расчетных участках перепады давления имеют величину, значительно меньшую 400 мм вод. ст: Поэтому плотность газа в этих случаях будет изменяться еще меньше
Учитывая, что относительное изменение плотности газа невелико и не превышает 4%, в гидравлических расчетах газопроводов низкого давления плотность газа можно принимать постоянной величиной, равной среднему значению на расчетном участке
где ρ1 и ρ2 — значение плотности газа в начале и конце участка.
Вывод расчетных формул для случая равномерного отбора газа по длине горизонтального газопровода
Городские распределительные газопроводы имеют по длине сосредоточенные отборы, расположенные на некотором расстоянии друг от друга. Величины отборов могут быть различные. Гидравлический расчет газопровода с учетом большого числа сосредоточенных отборов слишком громоздкий. Для облегчения расчета принимается упрощенная схем газопровода с непрерывным и равномерным отбором газа по длине.
Рассмотрим участок газопровода длиной l, который необходимо рассчитать. По длине газопровода равномерно отбирается q (удельный расход газа на единицу длины газопровода) газа. Общее количество газа, отбираемого на данном участке (путевой расход газа), обозначим Qп. Он равен: Qп = ql.
Количество газа, который проходит по рассматриваемому участку для обеспечения других участков газовой сети, обозначим Qт (транзитный расход). Величина транзитного расхода не меняется по длине данного участка. Путевой расход является переменной величиной, уменьшающейся до нуля к концу участка. Аналитически путевой расход в любой точке газопровода (х) можно выразить линейной зависимостью
Суммарный переменный расход газа в любой точке газопровода
Определим перепад давления на горизонтальном участке газопровода (рис. 8.17). Влиянием изменения скорости на инерционность потока пренебрегаем.
Рис. 8.17. Расчетная схема горизонтального газопровода низкого давления