Расчетные перепады давления

Для городских распределительных газопроводов установлены перепады давления, превышение которых не допускается. По величинам этих перепадов и заданным расходам определяются диаметры газопроводов. Нормы перепадов установлены для того, чтобы газовые приборы, питаемые газом из газопроводов, работали под избыточным давлением газа, незначительно отличающимся от номинального.

Приборы, расположенные ближе к началу газопровода, могут иметь большее избыточное давление по сравнению с приборами, находящимися ближе к конечным участкам газопровода. Чем меньше перепад давления в газопроводе, тем меньше давление у газовых приборов будет отличаться от номинального, тем больше эффективность использования газа.

Избыточное давление газа в газопроводе определяется разностью абсолютного давления газа и давления атмосферного воздуха. Давление воздуха в горизонтальном газопроводе можно считать постоянным по длине; оно не оказывает влияния на избыточное давление газа.

Давление воздуха относительно наклонного газопровода изменяется по его длине, поскольку меняются отметки газопровода. В связи с этим могут измениться и величины допустимых перепадов давления.

Перепад давления в газопроводе зависит от потерь на трение, преодоления давления столба газа, изменения скорости газа и потерь давления на местных сопротивлениях и не связан с изменением давления воздуха. Но изменение давления воздуха по длине наклонного газопровода может повлиять на допустимый задаваемый перепад давления в газопроводе.

К допустимому перепаду давления для наклонных газопроводов следует подходить несколько иначе, чем это обычно делается. Основным условием работы газопровода низкого давления по существу является то, что избыточное давление в начале газопровода не должно сильно отличаться от избыточного давления в конце газопровода. Для горизонтальных газопроводов это тождественно утверждению, что перепад давления на рассматриваемом участке газопровода не должен превышать его допустимого значения.

Это положение легко проверить. Пусть давление газа в начале газопровода равно p₁, а в конце газопровода р₂. Соответственно давление воздуха будет р_1в и р _2в. Избыточное давление газа:

в начале газопровода

в конце газопровода

Для горизонтального газопровода р_1в—р_2в. Пусть допустимая разность избыточных давлений

Тогда

т. е. в газопроводе допустимое изменение избыточного давления газа тождественно совпадает по величине с его перепадом давления. Для наклонного газопровода это тождество нарушается.

Если газопровод идет на подъем, то давление воздуха в любой точке газопровода в зависимости от отметки можно выразить в виде

Давление воздуха в конце газопровода

Поэтому допустимая разность избыточных давлений для газопровода с подъемом (z₁ < z₂) будет равна:

Из последнего выражения можно определить допустимый перепад давления в наклонном газопроводе. Он будет равен;

(8.104)

Допустимое изменение избыточного давления дается в различных литературных источниках по газоснабжению как допустимый перепад давления в горизонтальных газопроводах. Из формулы (8.104) следует, что допустимый перепад давления для наклонного газопровода (с подъемом) низкого давления может быть увеличен по сравнению с нормами на величину, равную произведению

При этом перепад давления в газопроводе определяется по формулам, приведенным ранее.

Если газопровод идет под уклон, то давление воздуха относительно газопровода будет увеличиваться по его длине. Давление в любой точке газопровода в зависимости от отметки составляет

Давление воздуха в конце газопровода

Допустимая разность избыточных давлений для наклонного газопровода

откуда допустимый перепад давления в газопроводе с уклоном (при z₁ > z₂) будет

(8.105)

Из выражения допустимого перепада следует, что в газопроводе с уклоном (z₁ > z₂) табличное значение перепада следует уменьшить на величину

Физическое объяснение изменения перепадов давления в наклонных газопроводах можно дать еще следующим образом. Допустим, что давление воздуха относительно наклонного газопровода не меняется, т. е. давление воздуха постоянно по всей высоте наклонного газопровода. Тогда перепад давления в газопроводе совпадает с допустимым изменением избыточного давления.

Из этого следует, что допустимый перепад не зависит от действия столба газа, который создает дополнительное изменение перепада и избыточного давления наряду с потерями на трение, на местные сопротивления и на изменение линейной скорости газа.

В реальных условиях давление воздуха по длине газопровода, идущего на подъем, будет снижаться. Это приведет к уменьшению различия избыточных давлений в начале и в конце газопровода. Поэтому, чтобы оставить одно и то же значение разности избыточных давлений, надо увеличить перепад давления. Соответственно, если имеем газопровод, идущий под уклон, то перепад давления необходимо уменьшить.

Если не увеличивать перепад давления в газопроводе, то давление газа вдоль газопровода с подъемом будет выравниваться.

В газопроводе с подъемом можно также снижать давление в начале участка на величину ρ_вg (z₁ > z₂), если не увеличивают перепад давления.

По допустимым перепадам давления и известным расходам газа можно определить диаметры газопроводов. Выбор расчетных формул будет зависеть от режима течения газа.