конспект лекций. Конспект лекций по газу оригинал. Конспект лекций для студентов специальности 130501 Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ
 Скачать 4.98 Mb.
|
|
2.5.3. Расчет газопровода с лупингом Лупинги устанавливают для увеличения пропускной способности газопроводов. Если на горизонтальном газопроводе сооружен лупинг длиной х, то можно записать:  .Здесь индекс «1» относится к основной нитке газопровода, а индекс «2» — к лупингу. Последнее выражение можно переписать в виде  .Из последней формулы можно получить массовый расход, если заданы давления в начале и конце газопровода и длина лупинга. Найдем увеличение объема М газопровода с лупингом по сравнению с расходом М0 в газопроводе без лупинга (при равных давлениях до и после увеличения расхода, а также при условии  ; D0=D1):  .При заданном увеличении расхода газа и том же перепаде давления длина параллельного газопровода (лупинга) будет  Если диаметр лупинга равен диаметру основного газопровода (D1=D2), то  ; .Если требуется увеличить в 2 раза расход газа в газопроводе (М= 2М0), то длина лупинга  ,т. е. при неизменном перепаде давления на данном газопроводе необходимо параллельно проложить второй газопровод. Из анализа расчетных формул следует, чтоместо установки лупинга по длине газопровода не влияет на гидравлическое сопротивление. Поэтому с этой точки зрения лупинг может быть установлен в любом месте газопровода. 2.5.4. Расчет газопровода со вставкой Увеличивать пропускную способность газопровода можно путем прокладки участка (вставки) некоторой длины и диаметром, несколько большим диаметра всего газопровода. Для газопровода со вставкой  ,где х - длина вставки диаметром D2;  и  - коэффициенты гидравлического сопротивления основного газопровода и вставки.Увеличение пропускной способности найдем относительно пропускной способности М0 газопровода без вставки.  .Необходимая длина вставки при заданном увеличении расхода и неизменном перепаде давления  .Если условия строительства вынуждают задаваться определенной длиной вставки, то можно найти необходимый диаметр вставки при установленном увеличении расхода газа. Расчетные формулы получены при условии, что коэффициент гидравлического сопротивления основной линии газопровода после установки вставки большего диаметра останется неизменным или изменяется незначительно. 2.5.5. Среднее давление в газопроводе При эксплуатации газопроводов возникает необходимость определения среднего давления в газопроводе, например, для оценки количества газа в трубопроводе. Для определения среднего давления часто используется средняя интегральная по длине газопровода величина, т. е.  ; .Интегрируя, получаем  .С другой стороны, среднее давление можно определить как среднее арифметическое рсра=(рн+рк)/2. Введение среднего арифметического значения равносильно замене параболического закона изменения давления линейным. Погрешность при вычислении рср равна  .Если ввести значение r=рн/рк, то  .При r=1,5  =1,32 %. Эта погрешность лежит в пределах погрешности манометров для измерения давления. Это позволяет допустить, что при значениях r<1,5 для оценочных технологических расчетов рср можно принимать средним арифметическим. 2.5.6. Расчет газопровода высокого давления при равномерном отборе газа по длине. Представим отдельный участок газовой сети с отборами газа по его длине как газопровод, через который и последующие за ним участки транспортируется транзитный расход газа МТ, а на самом участке отбирается путевой отбор газа МП (рис. 2.10.). При большом числе отборов газа подобный газопровод можно представить с достаточной точностью как газопровод с равномерным по длине отбором газа m=МП/  , где - длина участка. Тогда пропускная способность газопровода будет по длине переменной, уменьшающейся от начала газопровода. В начале газопровода МН=МТ+МП в конце газопровода МК=МТ, в любой точке по длине газопровода при отчете от конца газопровода Мх=МТ+mx.  Рис.2.10 Расчетная схема газопровода с распределенным отбором В проектах при гидравлических расчетах газопроводов, которые можно отнести к газопроводам с распределенным отбором, считают как один участок газопровода без отборов газа с постоянным по длине расчетным расходом газа. При этом расчетный расход газа выражают в виде МР=МТ+  МП, где - коэффициент, учитывающий влияние на перепад давления соотношения между транзитным и путевым отборами газа. При введении расчетного расхода газа перепад давлении будет одним и тем же: как у газопровода с множеством отборов газа и переменной пропускной способностью, так и у эквивалентного газопровода без отборов газа, но с введением расчетного расхода газа: МР=МТ+ МП. В этом случае эквивалентный газопровод рассчитывается по известной формуле  .Для газопровода с переменным отбором газа имеем  Преобразуя, получаем  .Интегрируя, в пределах от рн до рки от 0 до , имеем .Для эквивалентного газопровода величина в скобках должна быть приравнена к значению  . Из соотношения  найдем величину . Сокращая и преобразуя, получаем: ,откуда  .При МТ = 0 =  0,577; при МТ/МП=1 0,52; при МТ/МП=10 0,505 и т.д.Величина колеблется от = 0,577 при отсутствии транзита через участок газопровода до 0,5 при больших соотношениях МТ/МП. Таким образом, зная начальное давление в газопроводе, величины транзитного и путевого расхода газа и , определяют конечное давление по формуле для газопровода без отборов газа. Данный подход резко ускоряет расчет газопроводов с большим количеством отборов газа но длине. Заметим, что режимы газовых приборов задаются индивидуально, так как входные давления у них будут разные. Определяющим давлением является давление в конце газопровода. Если оно соответствует необходимому для конечного газового прибора, то все остальные работают с повышенным давлением на входе.2.5.7. Методика расчета разветвленных газопроводов высокого и среднего давлений Методика расчета сводится к определению необходимых диаметров газопроводов и проверке заданных перепадов давлений. Согласно СНиП II-37-76 гидравлический расчет газопроводов среднего и высокого давлений во всей области турбулентного режима движения газа следует проводить по формуле  ,где рн и рк - абсолютное давление газа соответственно в начале и в конце газопровода; р – расчетная длина газопровода; kЭ - эквивалентная абсолютная шероховатость внутренней поверхности стенки трубы (для стальных труб kЭ=0,01 см);  - коэффициент кинематической вязкости газа (в м2/с) при температуре О0С и давлении 101325 Па; DВН - внутренний диаметр газопровода, см; Q - расчетный расход газа, м3/ч;  - плотность газа, кг/м3.По данной формуле построены номограммы для различного состава газов, широко используемые в практических расчетах газовых сетей. Номограммы построены в координатах А=  и расчетного расхода газа Q для различных диаметров D (рис. 2.11).2.5.8. Порядок расчета На основании данных номинальных характеристик потребителей газа устанавливают конечные давления в тупиковых газопроводах рк, начальное давление рГРС определяется режимом работы ГРС или газорегуляторных пунктов. В  ыбирают наиболее удаленных от ГРС потребителей газа с точкой индексации «к» и считают направление потока газа до них основными. Далее определяют общую длину газопроводов по выбранным основным направлениям  . Если основных направлений к удаленным точкам несколько, то каждое направление рассчитывают отдельно. Местные сопротивления для газопроводов высокого и среднего давлений учитываются введением поправочного коэффициента, при этом считают, что потери на местные сопротивления составляют 10 %, тогда  .Рис. 2.11. Номограмма для расчета газопроводов среднего и высокого давлений (природный газ, =0,75 кг/м3).Определяют расчетные расходы Qр для каждого сосредоточенного отбора газа и для участков газопровода. В системах газоснабжения используют правило постоянного перепада давления на единице длины газопровода, т.е. для газопроводов высокого и среднего давлении принято, чтобы величина  была близки к постоянной для всех участков газопровода.Оценку Аср для каждого основного направления получают как  .5. По величинам Аср и Qр по номограмме выбирают диаметр для отдельных участков газопровода, который осредняют по стандарту в большинстве случаев в большую сторону, т. е. в сторону меньших перепадов давлении па участке газопровода. 6. Для стандартного диаметра но ГОСТу определяют действительное (фактическое) значение величины  ,затем находят  .Выполняют расчет давлений. Поскольку давление ГРС известно, то расчет можно вести с начала газопровода. При давлении рк, значительно большем заданного, уменьшают диаметры участков газопровода ближе к концу основного направления. После определения давлений по данному направлению выполняют гидравлический расчет газопроводов — отводов по данной методике, начиная со второго пункта. При этом за начальное давление принимают давление в точке отбора. Пример 2.5. Определить расход газа в газопроводе длиной 5000 м и диаметром 500 мм. Избыточное давление в начале и в конце газопровода соответственно равно р1=  Па и р2= Па. Газовая постоянная 500 Н м/(кгК), температура газа 5°С, коэффициент гидравлического сопротивления  = 0,02 и плотность 0,7 кг/м3 при 0°С и 760 мм рт. ст.Решение Абсолютная температура газа Т=273+5=278К. Коэффициент отклонения значений реальных газов от идеальных принимаем равным единице (т. е. z = 1). Массовый расход  кг/с. Объемный расход газа  м3/с.Часовой расход газа  м3/с.Пример 2.6. Определить перепад давления в горизонтальном газопроводе длиной 10 000 м и диаметром 300 мм при расходе газа 500 000 м3/сут. Плотность газа 0,7 кг/м3, газовая постоянная R=500 Нм/(кгК), коэффициент гидравлического сопротивления =0,015, коэффициент z=1, температура газа в газопроводе 7°С, абсолютное давление в конце газопровода  Па.Решение Выразим секундный массовый расход газа через объемный:  .Определим разность квадратов давлений:  Па2; Па.Перепад давления  Па |