Газові мережі та устаткування. Тема: Гідравлічні режими газопроводів.

Гідравлічний режим газопроводів.

1.     Гідравлічний режим газопроводів.

2.     Номограми, таблиці для гідравлічного розрахунку газопроводів, правило користування та особливості.

 1.  Гідравлічний розрахунок газопроводів необхідний для визначення діаметрів газопроводів, що забезпечують пропускання необхідної кількості газу при допустимих перепадах тиску. При русі газу по трубопроводах відбувається поступове зниження початкового тиску за рахунок долання газом сил тертя та місцевих опорів, тобто

                                                      P = P_тер. + P_{м. о,}                                                 (3.16)

 В залежності від швидкості потоку, діаметра труби і в’язкості газу рух його може бути ламінарним або турбулентним.

 В основному в розподільчих мережах середнього та високого тиску  переважає турбулентний рух газу. Лише в газопроводах низького тиску, малого діаметра ( наприклад внутрішньо будинкових ) при невеликих витратах газу рух ламінарний. В зв’язку з цим падіння тиску в газопроводах за рахунок сил тертя визначається на основі формули Дарсі – Вейсбах:

                                                 Р_тр. =0,102 l\ D r  W^2\2 , кгс/м²                                    (3.17)

де   Р_тр. – втрати тиску ^кгс/_м²;

       l - коефіцієнт тертя;

      ℓ – довжина трубопроводу, м;

      D– внутрішній діаметр газопроводу, м;

      r - густина газу ^кг/_м²; 

     W – середня швидкість руху газу ^м/_с;

                                                 W = V\  F   , м/с                                                    (3.18)

де   V- об’єм витрати газу, м³

        F- площа поперечного перерізу труби, м²

 2.  На практиці при розрахунках газопроводах розрахунковими формулами користуються рідко, так як навіть найбільш прості з них вимагають багато часу для вираховування  і затрудняють розрахунки. Найчастіше для такої мети застосовують таблиці, а для менш точних розрахунків користуються номограмами. Які побудовані по логарифмічній сітці в прямокутних координатах. За допомогою таблиці і номограми можна визначити: по заданій витраті газу та втратам тиску  - необхідний діаметри газопроводу; по заданому діаметру  та витратам  - пропускну здатність газопроводу;  по заданому діаметру і витратам – втрати тиску . Для розрахунку газопроводів найчастіше користуються таблицями. Сортамент труб в них характеризується зовнішнім діаметром dн, товщиною стінки s і внутрішнім діаметром d. Кожному діаметру  відповідає питомі втрати тиску ∆Р і еквівалентна довжина ℓ_е, яка залежить від певної витрати газу V. В даній таблиці еквівалентна довжина  ℓ_е. (м) відповідає коефіцієнту місцевих опорів, який дорівнює z=1. Тобто , еквівалентною називають таку умовну довжину , втрати тиску на якій еквівалентна втратам тиску в місцевому опорі , значення коефіцієнта z=1. Користування таблицею розглянемо на прикладі:

 Приклад1. Визначити втрати тиску в газопроводі з водогазопровідних труб діаметром Ǿ26,75х2,745мм, довжиною L = 120м, при витраті природного газу V= 7,5 м³/год. По таблиці 1 знаходимо, що для газопроводу діаметром Ǿ26,75х2,745 мм, при заданій витраті газу, втрати тиску на 1м становить 2,217 кгс/м² (22,17 Па/м). Відповідно по всій довжині втрати тиску становлять 2,217´120=266,04 кгс/м²  (2660,4 Па/м)

 Розрахунок газопроводів за допомогою номограм являє собою графічний розв’язок отриманих вище рівнянь. В номограмі для розрахунку газопроводів низького тиску на осі абсцис відкладені розрахункові витрати газу V, м³/год, на осі ординат – питомі втрати тиску ΔР/ℓ на 1м трубопроводу Па/м . Діаметри газопроводів розміщені на логарифмічній – координатній сітці у вигляді прямих паралельних ліній. Користування номограмою розглянемо на прикладі:

 Приклад 2. По газопроводу діаметром  d = 150мм (d´s = 159´4,0 ) подається 120м³/год природного газу. Визначити втрати тиску на ділянці газопроводу низького тиску довжиною 800 м.

На осі абсцис номограми знаходимо точку, що відповідає витраті газу V= 120 м³/год, з цієї точки проводимо горизонтальну лінію до перетину з лінією, яка відповідає діаметру газопроводу d´s=159´4,0  на перетині отримуємо точку , з цієї точки опускаємо перпендикуляр і отримуємо значення втрати тиску на 1м газопроводу ΔР= 0,25 Па/м, звідси втрати тиску на довжину газопроводу 400м становить:

DР = 0,25´800 = 200 Па

 Приклад3. Визначити тиск газу в кінці газопроводу низького тиску, якщо дано: газопровід діаметром  d´s = 159´4,0мм,  об’єм газу який транспортується по газопроводу  V = 450 м³/год і довжина газопроводу L = 200м, густина газу ρ=0,73 кгс/м³, якщо початковий тиск газу  Р_поч.=1300 Па.

Розв’язок. По витраті газу і діаметру визначаємо питомі втрати тиску, які становлять 2,5 Па/м; по питомим втратам тиску визначаємо втрати тиску по довжині всього газопроводу

DР=2,5´200=500 Па

тиск газу в кінці газопроводу становить

Р_кін.=Р_поч.– DР=1300–500=800Па

 В номограмі  для розрахунку газопроводів високого та середнього тиску на осі ординат відкладені втрати тиску , а на іншій осі  - величини витрати газу за годину V, м³/год. Номограма для розрахунку газопроводів середнього та високого тиску при використанні природного газу.

Питання:  1.Для чого виконують гідравлічний розрахунок газопроводів?
                  2.Що можна визначити за допомогою номограм?
                  3.Що називають еквівалентною довжиною?