29. Формулы для определения коэффициента гидравлического трения.

 В общем случае коэффициент гидравлического сопротивления λ является функцией двух безразмерных параметров: числа Рейнольдса Re и относительной шероховатости e. Число Рейнольдса является параметром гидродинамического подобия потока и зависит от внутреннего диаметра трубопровода, скорости течения газа в нем и вязкости газа

,                             (1.40)

где W  - скорость течения газа, м/с; D - внутренний диаметр газопровода, м; ν  - динамическая вязкость газа, м2/с; Q - объемная производительность газопровода, м³/с.   При расчетах МГ обычно используется понятие динамической вязкости газа ν = η / r. В этом случае выражения для определения Re принимают следующий вид:

        (1.41)

где  ρ - плотность газа, определенная при тех же условиях, что и скорость течения газа, кг/м³;

     η- динамическая вязкость газа. Пас; Q_СТ   - объемная производительность МГ при стандартных условиях, м³/с; rв    - плотность воздуха при стандартных условиях, кг/м³;      D - относительная плотность газа. Так как динамическая вязкость газа в участке принимается величиной постоянной, то из последней зависимости (1.41) видим, что число Рейнольдса по длине участка остается постоянным. При использовании объемной производительности в млн. м³/сут уравнение (1.41) примет удобный для практических расчетов вид

       Re =17,75  .                                   (1.42)

МГ работают всегда в турбулентном режиме при числах Рейнольдса в несколько десятков миллионов (задача 1.6). Для определения коэффициента гидравлического сопротивления ОНТП рекомендуют использовать уравнение ВНИИгаза     ,                  (1.43)

где k - коэффициент эквивалентной шероховатости труб.  При полной загрузке МГ чаще всего работает в квадратичной зоне. В этом случае влиянием числа Рейнольдса можно пренебречь и (1.43) примет вид

            l = 0.067   .               (1.44)

Приняв в соответствии с рекомендацией норм технологического проектирования k = 0,03 мм, получим

    ,                             (1.45)

где D - внутренний диаметр трубопровода, мм. Уравнение (1.45) широко используется при расчетах МГ, особенно в случаях, когда невозможно определить режим течения газа и им приходится предварительно задаваться. Для уточнения режима течения газа используется переходное значение числа Рейнольдса ReПЕР

 .                (1.46)

При Re> Re_ПЕР зона течения газа будет квадратичной.  Удобно при проведении расчетов использовать для определения режима течения переходную производительностьQ_ПЕР. Для определения переходной производительности приравняем между собой (1.42) и (1.46).  После преобразований получим

Q_ПЕР = 0,219 .                          (1.47)

После подстановки k = 0,03 мм (1.47) примет следующий вид

QПЕР = 1,333 .                         (1.48)

С течением времени шероховатость труб увеличивается, особенно если транспортируемый газ содержит сернистые соединения. Внутренняя полость газопровода засоряется отложениями воды, конденсата, продуктов коррозии и масла смазки или уплотнения компрессоров. Все это приводит к повышению гидравлического сопротивления газопровода. Кроме того, уравнение движения газа (1.19) не учитывает наличие потерь давления газа на преодоление местных гидравлических сопротивлений. С учетом указанных факторов ОНТП рекомендуется следующая зависимость для определения расчетного значения коэффициента гидравлического сопротивле­ния lР

,                        (1.49)

где 1,05  - коэффициент, учитывающий наличие местных сопротивлений;           Е   - коэффициент гидравлической эффективности работы участка. В соответствие с нормами технологического проектирования коэффициент эффективности работы принимается равным 0,95, если на газопроводе имеются устройства для периодической очистки внутренней полости трубопровода, а при их отсутствии Е = 0,92.