Задача №4_15e41c950c27ec5e614d5cf280b763ac. Задание Расчет показателей при эксплуатации простых трубопроводов

• Название: Задание Расчет показателей при эксплуатации простых трубопроводов
• Дата: 26.01.2022
• Размер: 19.67 Kb.
• Имя файла: Задача №4_15e41c950c27ec5e614d5cf280b763ac.docx
• Тип: Документы; #343086

Задание 4. Расчет показателей при эксплуатации простых трубопроводов

Газ подается по трубопроводу длиной l и диаметром d при температуре t⁰C. Давление в начале трубопровода p₁, в конце трубопровода р₂ при массовом расходе G.

Определить неизвестную величину из табл.5.1, а также объемный расход газа Q, приведенный к атмосферному давлению.

Таблица 5.1

Исходные данные

Вариант	М*, кг/моль	t, 0С	d, мм	p1, МПа	р2, МПа	G, кг/с	l, км	Газ
0	29	0	200		3,2		100	Воздух
1	30,07	0	300	3,7	2,5	5,2	120	Этан
2	44,09	20	250	4,2			140	Пропан
3	58,12	20	400	2,9	1,8	4,5	150	Бутан
4	32	0		3,8	2,5		250	Кислород
5	2,02	25				6,3	280	Водород
6	44	0	280	5,2	3,2	4,6	290	Углекислый газ
7	30,07	0	320	4,8	4,0		300	Этан
8	44,09	20	430	3,2	2,4		320	Пропан
9	16,04	17	380	4,6		4,9	340	Метан

*М - молекулярная масса газа
Порядок решения:

1. 
   При неизвестных значениях расхода газа и диаметра трубы принять в расчетах приближенное значение коэффициента гидравлического сопротивления λ =0,02.
   
2. 
   Решить уравнение (1) относительно неизвестной величины.
   
3. 
   Рассчитать число Рейнольдса, определить режим движения потока, уточнить значение коэффициента гидравлического сопротивления λ.
   
4. 
   Вновь рассчитать расход или диаметр, используя уточненное значение λ.
   
5. 
   При определении вязкости и плотности газа использовать табл.5.2.
   
6. 
   Определить неизвестную величину, в т.ч., массовый расход газа G, исходя из уравнений Бернулли и Бойля-Мариотта (постоянство массового расхода в изотермическом процессе):
   

или:



где: G – массовый расход газа, кг/с;

d- внутренний диаметр трубо (газо) провода, м;

Р₁, Р₂ - давление в начале и конце газопровода, соответственно, Па;

λ - коэффициент гидравлического сопротивления;

Rг – удельная газовая постоянная, Дж/(кг*К) (например, для воздуха 287 Дж/(кг*К);

R - универсальная газовая постоянная, равная 8,31 Дж⁄(моль∙К);

Т - абсолютная температура газа, К;

L – длина газопровода, м;

ρ - плотность газа, кг/м³;

z - высота трубопровода над поверхностью земли, м (при прокладке трубопровода по поверхности земли z в расчетах не учитывается).
Коэффициент гидравлического сопротивления λ определяется в зависимости от режима движения потока:

При ламинарном движении в гладких трубах используется формула Пуазейля:



При турбулентном режиме движения в гидравлически гладких трубах используется формула Блазиуса:



Для определения числа Рейнольдса рекомендуется использовать следующую формулу:

Re=𝑤𝑑/ν

где: w – скорость потока углеводорода в трубопроводе, м/с

d – диаметр трубопровода, м

ν – кинематическая вязкость, м²/с.

Re_кр=2320.

w= Q/F, (5.5)

где: F - площадь поперечного сечения трубопровода, м².

ν= µ/ρ (5.6)
Таблица 5.2

Плотность и кинематическая вязкость газов

Газ	Температура, 0С	Плотность ρ, кг/м3	Динамическая вязкость µ, 10-8Па*с
Воздух	0	1,21	1710
Водород	-25	0,085	788
Кислород	0	1,34	1920
Углекислый газ	0	1,84	1367
Метан	17	0,656	1094
Этан	0	1,36	909
Пропан	20	2,01	806
Бутан	20	810,0	739

Таблица 5.3

Значения коэффициента эквивалентной шероховатости Δэ для различных труб

Вид трубы	Состояние трубы	Коэффициент эквивалентной шероховатости Δэ, мм
Тянутая из стекла и цветных металлов	Новая, технически гладкая	0.001 - 0.01
Бесшовная стальная	Новая	0.02 – 0.05
Стальная сварная	Новая	0.03 – 0.1
Стальная сварная	С незначительной коррозией	0.1 – 0.2
Стальная сварная	Умеренно заржавленная	0.3 – 0.7
Стальная сварная	Сильно заржавленная	0.8 – 1.5
Стальная сварная	С большими отложениями	2.0 – 4.0
Стальная оцинкованная	Новая	0.1 – 0.2
Стальная оцинкованная	Бывшая в употреблении	0.4 – 0.7
Чугунная	Новая	0.2 – 0.5
Чугунная	Бывшая в употреблении	0.5 – 1.5