конспект лекций. Конспект лекций по газу оригинал. Конспект лекций для студентов специальности 130501 Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ

• Название: Конспект лекций для студентов специальности 130501 Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ
• Анкор: конспект лекций
• Дата: 10.05.2022
• Размер: 4.98 Mb.
• Имя файла: Конспект лекций по газу оригинал.doc
• Тип: Конспект лекций; #520326
• страница: 4 из 22

Пример 2.2. Определить максимальный коэффициент часовой неравномерности потребления газа по табл. 2.7 и по расчетной формуле


где Q_i – расход газа в данный час; Q_ср – среднечасовой расход газа в сутки.

Решение:

.
Пример 2.3. Определить расчетный расход газа в одной квартире с раз­личными приборами: двухконфорочной плитой с Q_н=25 120 кДж/ч; двухконфорочной плитой и газовой колонкой с Q_н=83 736 кДж/ч; четырехконфорочной плитой с Q_н=40 193 кДж/ч и аппаратом горячего водоснабжения с Q_н= 50 241 кДж/ч. Причем =35 583 кДж/м³.
Решение:

При установке двухконфорочной плиты расчетный расход

м³/ч.

Для двухконфорочной плиты и газовой колонки коэффициент одновременности k₀=0,48 (см. табл. 2.5.). [ ]

Для четырехконфорочной плиты и аппарата горячего водоснабжения (АГВ-120) при k₀=0,59

м³/ч.

Пример 2.4. Определить расчетный расход газа в 25-квартирном жилом доме с централизованным горячим водоснабжением при следующих условиях:

Таблица 2.7

Распределение расхода газа по часам суток (в % суточного потребления)

Время, ч	0-1	1-2	2-3	3-4	4-5	5-6	6-7	7-8
Q, %	3,96	3,75	3,75	3,67	3,74	3,81	4,12	4,6
Время, ч	8-9	9-10	10-11	11-12	12-13	13-14	14-15	15-16
Q, %	4,6	5,12	4,75	4,77	4,36	4,36	4,34	4,15
Время, ч	16-17	17-18	18-19	19-20	21-22	22-23	23-24	24-25
Q, %	4,22	4,05	4,06	4	3,81	4,13	4,13	3,75

1) при наличии во всех квартирах четырехконфорочных плит; 2) при установке в 12 квартирах четырехконфорочных плит и газовых колонок, а в остальных 13 квартирах – двухконфорочных плит.

Решение:

1) k₀=0,233;

м³/ч.

2) k₀₁=0,233 (для m=25);

k₀₂=0,221 (для m=25);

м³/ч.
Коэффициенты одновременности k₀ во всех случаях принимаем по суммарному числу ассортиментов, т.е. для 25 квартир.

2.4. Гидравлический расчет простых газопроводов.
Режимы работы трубопроводов для транспортировки и распределения природного газа могут быть:

- по изменению температуры - изотермические,когда температура газа в каждой точке газопровода и в каждый момент времени постоянная Т( )=const, и неизотермическими, т.е. Т( )=var.

- по изменению пропускной способности - стационарными,когда
пропускная способность газопровода в любой точке по длине
газопровода и в каждый момент времени постоянна, и
неустановившимися.

Режимы системы газоснабжения из-за малых колебаний температуры на линейных участках газопроводов относят к изотермическим(погрешность не более 1%). Эффект дросселирования учитывается только при анализе процессов в замерных и регулирующих устройствах при больших перепадах давления. Для задач проектирования и анализа ряда разнообразных технологических ситуации используются изотермические стационарные модели трубопроводного транспорта и распределения природного газа.
2.4.1. Газопроводы высокого и среднего давления
Установившееся движение газа в газопроводах высокого и среднего давления описывается следующей системой уравнений

1. Уравнение движения (Бернулли)



2. Уравнение баланса количества газа (уравнение неразрывности)


3. Уравнение состояния
,

где z – коэффициент сжимаемости газа.

Пренебрегая вторым и третьим членами первого уравнения, подставляя значения u, и интегрируя, получим

. (2.6)

Откуда

. (2.7)

В соответствии со справочным приложением 5 СНиП 2.04.08-87*
гидравлический расчет газопроводов высокого и среднего давления по
всей области турбулентного режима движения газа (Rе>4000) следует
производить по формуле


, (2.8)
где Р₁ – абсолютное давление газа в начале газопровода, МПа;

Р₂ – то же в конце газопровода, МПа;

- расчетная длина газопровода постоянного диаметра, м;

К_Э – эквивалентная абсолютная шероховатость внутренней поверхности стенки трубы принимается равной, см: для стальных труб -0,01; для полиэтиленовых труб - 0,002;

D – внутренний диаметр газопровода, см;

- коэффициент кинематической вязкости, м²/с (при температуре О°С и давлении 0,101325 МПа);

- плотность газа, кг/м³ (при температуре О°С и давлении
0,101325 МПа);

Q - расход газа, м³/ч (при температуре О°С и давлении 0,101325
МПа).

Гидравлический расчет газопроводов высокого и среднего давления по всей области турбулентного режима движения газа (Re>4000) можно производить по формуле

, (2.8а)

где Р_Н – абсолютное давление в начале газопровода, МПа;

Р_К – абсолютное давление в конце газопровода, МПа;

- коэффициент гидравлического трения;

L – расчетная длина газопровода постоянного диаметра, м;

d – внутренний диаметр газопровода, см;

- плотность газа при нормальных условиях, кг/м³;

Q₀ – расход газа при нормальных условиях, м³/ч.

Коэффициент гидравлического трения определяется в зависимости от режима движения газа по газопроводу, характеризуемого числом Рейнольдса

, (2.9.)

где - коэффициент кинематической вязкости при нормальных условиях, м²/с;

Q₀, d – обозначения те же, что и в формуле (2.8а)

и гидравлической гладкости внутренней стенки газопровода, определяемой по условию

, (2.10)

где Кэ – эквивалентная абсолютная шероховатость внутренней поверхности стенки трубы (для новых стальных – 0,01см, для бывших в эксплуатации стальных – 0,1см, для полиэтиленовых независимо от времени эксплуатации – 0,0007см);

d – обозначение то же, что и в формуле (2.8а).

В зависимости от значения Re коэффициент гидравлического трения определяется:

- для ламинарного режима движения газа

; (2.11)

- для критического режима движения газа Re=2000-4000

; (2.12)

при Re>4000 – в зависимости от выполнения условия (2.10);

- для гидравлически гладкой стенки, когда неравенство (2.10) справедливо:

- при 4000
; (2.13)

- при Re>100000

; (2.14)

для шероховатых стенок, когда неравенство (2.10) несправедливо при Re>4000

, (2.15)

где k_э – обозначение то же, что и в формуле (2.10);

d – обозначение то же, что в формуле (2.8а).

2.4.2. Газопроводы низкого давления.
Газопроводы низкого давления в настоящее время эксплуатируются с максимальным избыточным давлением, не превышающим 5000 Па. При этом расчетный перепад давления газа от ГРП или другого регулирующего устройства до наиболее удаленного газоиспользующего агрегата по СНиП 2.04.08-87* не должен превышать 1800 Па.

Если принять изотермический режим газопровода с температурой Т₀, то для низких давлений в газопроводах можно положить Z₀=1.
Из уравнения состояния




откуда (поделив вторые на первые)

.

Максимальное изменение давления газа в газопроводе низкого давления dР= 1800 Па при среднем давлении




Па.
Т огда

, т.е. порядка 1,8%.
Учитывая, что относительное изменение плотности не велико и не превышает 2%, в гидравлических расчетах газопроводов низкого давления плотность газа принимается постоянной величиной и расчет ведут по обычным формулам гидравлики для несжимаемой жидкости.

Потери давления в газопроводах низкого давления следует определять также в зависимости от режима движения газа по формуле, рекомендованной СП 42-101-2003

, (2.16)

где Р_Н – давление в начале газопровода, Па;

Рк – давление в конце газопровода, Па;

, L, d, , Q₀ – обозначение те же, что и в формуле (2.8а)

Коэффициент гидравлического трения определяется в зависимости от режима движения газа по газопроводу, характеризуемого числом Рейнольдса, по формулам (2.11) – (2.15)

Падение давления в местных сопротивлениях (конена, тройники, запорная арматура и др.) допускается учитывать путем увеличения расчетной длины газопровода на 5 – 10%.

Для наружных надземных и внутренних газопроводов расчетную длину газопроводов следует определять по формуле:

,

где L₁ – действительная длина газопровода, м;

- сумма коэффициентов местных сопротивлений участка газопровода;

d – обозначение то же, что и в формуле (2.8а);

- коэффициент гидравлического трения, определяемый в зависимости от режима течения и гидравлической гладкости стенок газопровода по формулам (2.11) – (2.15).

2.5. Гидравлический расчет газопроводов высокого и среднего давлений
2.5.1. Расчет газопровода при сосредоточенном отборе газа

Если отборы газа по длине газопровода существенно отли­чаются по величине и расстояния между точками отбора неодинаковы, т.е. если реальная схема распределения отборов не может быть заменена на идеальную с равномернораспределенными отборами газа по длине, то гидравлический расчет ведут на сосредоточенные отборы.

Схема газопровода представлена на рис. 2.8. Газопровод состоит из nучастков различных диаметров и длин с соответ­ствующими массовыми расходами и отборами. Если газопровод закапчивается n-м участком, то M_n=m_n. При наличии тран­зитного расхода М_Т, расход на последнем участке M_n= М_Т +m_n.



Рис. 2.9. Расчетная схема газопровода высокого и среднего давления с сосредоточенными отборами газа

Расходы на всех предыдущих участках определяются путем суммирования расходов газа на отводах. Расход на первом уча­стке


Для каждого участка газопровода можно записать

;

;

……………………

.

Сложим левые и правые части выписанных выражений

.

Коэффициент отклонения свойств реальных газов от зако­нов идеальных газов z принят средним для всех участков. Эта формула позволяет рассчитать горизонтальный газопровод с от­бором газа по длине.

2.5.2. Расчет газопроводов, проложенных параллельно

В случае двух газопроводов, проложенных параллельно и работающих с одинаковыми начальным и конечным давлениями, можно записать для каждого газопровода

;

.

Индексы «1» «2» относится соответственно к первому и второму газопроводам. В данном случае длина газопроводов одинакова, а диаметры могут быть разные.

Массовый расход газа через параллельные газопроводы

.

Расходы в газопроводах будут распределяться следующим образом:

.

Это соотношение одинаково для горизонтальных и наклонных газопроводов. Соотношение объемных расходов будет также оп­ределяться выражением, в котором вместо массовых расходов следует представить соответствующие объемные расходы, при­веденные к определенным условиям.

Для горизонтальных газопроводов

.