Гидравлический расчет распределительных газопроводов для сосредоточенного отбора газа

Не во всех случаях газопроводы с сосредоточенными расходами можно свести к схеме с равномерным распределением газа по длине. Это относится к газопроводам с резко неравномерным распределением отборов газа по длине. Рассмотрим схему газопровода с сосредоточенным отбором газа (рис. 8.18).

Рис. 8.18. Расчетная схема газопровода низкого давления с

Сосредоточенным отбором газа

По газопроводу транспортируется газ с транзитным расходом Q_т и путевым расходом Q_п. Вдоль газопровода произвольно распределены отборы газа различной величины q_i. Путевой расход равен сумме отборов на рассматриваемом участке.

В общем случае режим течения на каждом участке может быть различным, поскольку расходы газа на них различны. Могут различаться также и диаметры соседних участков.

Определим перепады давления на каждом участке:

на первом участке

на втором участке

на третьем участке

на n-ом участке

В последнем выражении р_n — р₂.

Общий перепад на всей длине l рассматриваемого газопровода найдем сложением перепадов на каждом участке с учетом потерь на местных сопротивлениях газопровода:

(8.83)

где Δр_м — сумма местных сопротивлений на всем расчетном участке.

При определении общего перепада по формуле (8.83) в первом члене ряда появляется отбор газа с индексом нуль (q₀). Величину нулевого отбора следует принимать равным нулю, т. е. q₀ = 0.

Если транзитный расход на участке отсутствует (Q_т = 0), а величины отборов одинаковы (q₁ = q₂ = . . . q_n), расстояния между отборами равны между собой, газопровод на всех участках имеет один и тот же диаметр (D₁ = D₂ = . . . = D), то при условии одинакового гидравлического режима на всех участках газопровода получим

(8.84)

Таким образом, формула (8.84) дает возможность определить перепад давления в газопроводе с учетом сосредоточенных отборов при условии равенства расстояния между точками отбора, при одинаковых диаметрах всех участков и расходов газа на отводах.

Гидравлический расчет газопровода низкого давления с отбором газа по пути ведется по формулам, которые учитывают непрерывное распределение отбора газа или распределение сосредоточенных отборов. Теперь необходимо установить границу, позволяющую выбирать необходимый способ расчета. При произвольном выборе формул при расчете может быть допущена числовая ошибка. Гидравлический расчет с учетом сосредоточенных отборов является всегда правильным, но он оказывается более громоздким по сравнению с равномерным непрерывным отбором газа.

Выбор метода расчета

Для обоснования выбора метода расчета (непрерывный или сосредоточен­ный отбор) распределительного газопровода низкого давления возьмем участок газопровода длиной l. На этом участке на одинаковом расстоянии расположены n отводов, по которым отбирается одинаковое количество газа (q₁ = q₂ = . . . q_п).

Общее количество газа, подаваемого в начале участка, составляет (без транзитного расхода, т. е. Q_т = 0):

Определим перепад давления на рассматриваемом участке двумя способами: для сосредоточенного и непрерывного равномерного отбора. При непрерывном отборе возьмем то же самое количество газа Q_п. Удельный расход на единицу длины газопровода равен q = Q_п /l.

Перепад давления равен:

для сосредоточенного отбора газа

для непрерывного отбора газа

Перепады давления, рассчитанные по вышеприведенным формулам, будут отличаться друг от друга на некоторую величину.

Абсолютная погрешность расчета

Относительная погрешность расчета перепада давления

(8.85)

Как следует из последнего выражения, относительная ошибка расчета по формуле для непрерывного по длине газопровода отбора газа не зависит от величины отбора и расстояния между отводами, а определяется режимом течения газа (показатель т) и главным образом числом отводов на расчетном участке газопровода:

для ламинарного режима (m = 1)

(8.86)

для квадратичного закона сопротивления (т = 0)

(8.87)

В случае других режимов в формуле (8.85) следует подставить соответствующие значения показателя т. Величина относительной погрешности может быть заранее определена, если задана точность гидравлического расчета. Введем обозначение задаваемой относительной погрешности расчета δ_р.з. Тогда по формулам (8.86) и (8.87) определим граничное число отборов на расчетном участке соответственно для ламинарного и турбулентного режимов в зоне квадратичного закона сопротивления:

(8.88)

и

(8.89)

Последние две формулы дают возможность по заданной погрешности гидравлического расчета правильно выбрать способ расчета участка газопровода. Если действительное число отводов при соответствующем режиме оказывается больше, чем число, полученное расчетным путем по формуле (8.88) или (8.89) то расчет можно вести как для равномерного по длине отбора газа. Если же фактическое число отводов меньше полученного по формулам, то гидравлический расчет газопровода следует вести для сосредоточенных расходов газа.

Выбор метода расчета, таким оврагом, определяется граничным числом отводов на расчетном участке газопровода низкого давления.

Граничное число отводов зависит от режима течения газа и допустимой (задается) погрешности расчета.

Если гидравлический расчет газопровода низкого давления с сосредоточенными отборами газа ведется по формулам, учитывающим непрерывное распределение отбора газа по длине, то погрешность расчета зависит от режима течения и числа отборов газа. Чем больше число отводов, тем меньше погрешность расчета. Погрешность расчета для одного и того же числа отводов при квадратичном законе сопротивления оказывается больше, чем при ламинарном. Это следует из выражений относительных погрешностей для таких режимов течения газа.