5 Задача №1 Для расчета сложной трубопроводной системы воспользуемся методом замены на эквивалентный простой газопровод. Для этого на основании уравнения теоретического расхода для установившегося изотермического течения составим уравнение для эквивалентного газопровода и запишем уравнение. Для участка l1 запишем формулу расхода: 1) (1.1) где рн – давление в начальной точке трубопровода, Па; р1 – давление в точке р1, Па; Q – объемный расход газа, м3/с; А – коэффициент; 1 - коэффициент гидравлического сопротивления; l1 - длина первого участка, м; D1 – внутренний диаметр трубопровода на 1-м участке, м. В узловой точке точке газовый поток разделяется на две ветки: эти ветви объединяются. Считаем, что на ветке – расход , далее в узловой точке ветки: и расход , на ветке 2) в точке Для участка расход и в , на ветке газовый поток разделяется на две эти ветви объединяются. Считаем, что на ветке – расход . запишем формулы расхода: Суммируем данные уравнения и получаем: ТГТУ.21.03.01.008 КР ТЭ-ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 2 6 3) Для участка 4) Найдем расходы запишем формулу расхода: : Суммарный расход по параллельным участкам: Общая формула для участка: 5) Для участков 6) Для участка ТГТУ.21.03.01.008 КР ТЭ-ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 3 7 7) Выразим расходы : Общая формула для участка: 8) Для участка 9) Просуммируем все участки: 10) Для расчетов примем следующие допущения: : ТГТУ.21.03.01.008 КР ТЭ-ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 4 8 Считаем, что течение газа в трубопроводе подчиняется квадратичному закону сопротивления. Поэтому коэффициент гидравлического сопротивления рассчитываем по формуле: 0.2 2k тр = 0,067 ; D (1.16) Где К и D в метрах. Для магистральных газопроводов без подкладных колец дополнительные местные сопротивления (арматура, переходы) обычно не превышают 2-5% от потерь на трение. Поэтому для технических расчетов за расчетный коэффициент гидравлического сопротивления принимается величина =(1,02÷1,05)тр С учетом местных сопротивлений, примем: = 1,03 тр ; (1.17) Рассчитаем коэффициент гидравлического сопротивления для всех участков трубопроводной сети, результаты занесем в табл. 1.2. ТГТУ.21.03.01.008 КР ТЭ-ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 5 9 Таблица 1.2 – Результаты расчета коэффициентов гидравлических сопротивлений Номер индекса Наружный диаметр Толщи на стенки Коэффициент гидравлического сопротивления i Di , мм δi ,мм 1 426 9 0.0207 2 529 9 0.0198 3 377 7 0.0212 4 529 9 0.0198 5 630 10 0.0191 6 377 7 0.0212 7 377 7 0.0212 8 426 9 0.0207 В расчетах используем среднюю плотность газа по трубопроводной системе плотность, которую рассчитаем из условий сжимаемости газа при среднем давлении. Среднее давление по системе при заданных условия составляет Коэффициент сжимаемости при рабочих условиях для природного газа (метан) можно определить согласно номограмме. Для определения коэффициента сжимаемости z по номограмме необходимо рассчитать приведенную температуру и давление по формулам: Tпр = T , (1.18) Tкр р пр = р , (1.19) р кр ТГТУ.21.03.01.008 КР ТЭ-ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 6 10 где Т, р – температура и давление при рабочих условиях; Tкр , ркр - абсолютные критическая температура и давление Далее по номограмме расчета коэффициента сжимаемости природного газа определяем z: Среднюю плотность газа определим по формуле: Где R=R0/М [Дж/кг*К] – газовая постоянная; R0 = 8314,3 [Дж/кмоль*К] - универсальная газовая постоянная; М = 16 [кг/кмоль] – молекулярная масса природного газа (метана). Рассчитаем расход по газопроводу по формуле. Для этого необходимо рассчитать коэффициент А по формуле: Найдем множитель из формулы расхода и обозначим его через переменную S: ТГТУ.21.03.01.008 КР ТЭ-ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 7 11 Рассчитаем недостающие элементы: Параметр S равен: По формуле (1.22) и (1.23) найдем расход газа по системе: (1.22) Массовый расход: ТГТУ.21.03.01.008 КР ТЭ-ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 8 12 G = A p н2 − р к2 1 , (1.23) S 11) Рассчитаем давление в узловой точке p1: 12) Рассчитаем давление в узловой точке р3: 13) Рассчитаем давление в узловой точке р5: 14) Найдем расходы по веткам : ТГТУ.21.03.01.008 КР ТЭ-ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 9 13 15) Найдем расходы по веткам : ТГТУ.21.03.01.008 КР ТЭ-ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 10 14 16) Определяем недостающие узловые точки : ТГТУ.21.03.01.008 КР ТЭ-ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 11 15 СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 1. Алиев Р.А. Компрессорные станции магистральных газопроводов / Р.А. Алиев, В.М. Михайлов, Е.И. Яковлев.– М.: МИНФиГП им. И.М. Губкина, 1986. – 57 с. 2. Житенёв А.И. Гидравлический расчет сложных газопроводов: курсовая работа: учеб. пособие / А.И. Житенёв. Воронеж: ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2008. 90 с. 3. Типовые расчеты при проектировании и эксплуатации газопроводов: учеб. пособие для вузов / В.Ф. Новоселов, А.И. Гольянов и др.-М.: Недра, 1982. 136 с. 4. СНиП 2.04.08-87. ТГТУ.21.03.01.008 КР ТЭ-ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 12
