Расчет кольцевого газопровда. ПЗ Гидравлический расчёт кольцевых газовых сетей низкого давлени. Занятие Гидравлический расчёт кольцевых газовых сетей низкого давления
 Скачать 421 Kb.
|
Практическое занятие Гидравлический расчёт кольцевых газовых сетей низкого давленияРазработать схему газоснабжения рабочего поселка, представленного генеральным планом на рис. 1, по указанным далее исходным данным.Поселок снабжается газом Ставропольского месторождения через ГРС, расположенную в 500 м от него. Избыточное давление газа на выходе из ГРС – 0,3 МПа. Застройка поселка – 3- и 4-этажная с плотностью населения (по таблице вариантов) 350 чел./га. На территории поселка имеются сосредоточенные потребители газа: фабрика с расходом газа низкого давления 130 м3/ч и котельная с расходом газа 500 м3/ч. Поселок расположен в климатическом поясе с расчетной отопительной температурой наружного воздуха -20 °С. Расход газа на бытовые и коммунальные цели принять из расчета 1613 м3/ч (по таблице вариантов)Длины участков газопроводов, м:l1-2 - 300, l2-3 - 200, l3-4 - 350, l4-5 - 300, l5-6 – 500, l10-5 - 350, l6-7 - 500, l8-11 - 150. l7 -8 - 300, l8-9 - 150, l9-1 - 150, l2-10 - 100, l10-11 - 150, l11-6 - 500,Площади участков, га: А – 4, Б – 3, I – 7, II – 10, III – 5, IV – 8.
Решение1. Определяем низшую теплоту сгорания исходного газа.Химический состав горючей части ставропольского газа, % по объему: метан - 98,7;этан - 0,3; пропан - 0,1; бутан - 0,1. Плотность газа r = 0,73 кг/м3.Qн = (35,88CH4 + 64,3C2H6 + 93,18C3H8 + 123,5C4H10 ) 0,01 = (35,88 х 98,7 + 64,3 х 0,33 + 93,18 х 0,12 + 123,5 х 0,04)0,01 = 35,841 МДж/м3.2. Определяем численность населения N, чел., которая зависит от площади поселка и плотности населения.В нашем случае N = (7 + 10 + 5 + 8 + 3 + 4)350 = 12 950 чел.Примечание. При неоднородной застройке численность населения подсчитывается по плотности населения в отдельных районах или кварталах..
Считая этот расход равномерно распределенным по всей площади застройки поселка, принимаем удельный расход газа на единицу площади застройки Vуд. f = 2355 / 37 = 63,65 м3/(ч × га). Расход газа по отдельным кольцам находим по формулеVк = FnVуд. f .Для кольца I V I = FI Vуд. f = 7 × 63,65 = 446м3/ч;для кольца II VII = 10 × 63,65 = 636м3/ч;для площади A VА = 4 × 63,65 = 255 м3/ч и т. д.Итоги можно записать в виде табл. 2.
Таблица 2 Расход газа по отдельным кольцам Общий расход газа – 2355 м3/ч. 5. Определяем удельные расходы газа на единицу длины периметра каждого кольца от равномерно распределенной нагрузки. Для кольца I Vуд.l I = VI / lI = 446 /1300 = 0,343 м3/(ч×м); для кольца II Vуд.l II = VII / lII = 636 /1500 = 0,424 м3/(ч×м) и т. д. Удельные расходы газа по длине газопроводов представлены в табл. 3.
Таблица 3 Удельные расходы газа 6. Определяем путевые расходы газа на участках сети. При этом необходимо учитывать односторонний и двусторонний разбор газа на участке. Для окольцованных кварталов этот расход определяется по удельным расходам в кольцах, в которые заключены кварталы, а расход газа на прилегающие площади прибавляется целиком к путевому расходу газа на участке сети, к которому прилегает данная площадь. Для участка 1-2 Vп 1– 2 = l1– 2Vуд IV = 300 × 0,424 = 127,2 м3/ч; для участка 2-10 Vп 2-10 = l2-10 (Vуд IV + Vуд I ) = 100 (0,424 + 0,343) = 76,7 м3/ч; для участка 5-6 Vп 5-6 = l5-6 Vуд II + VA = 500 × 0,424 + 255 = 467 м3/ч и т. д. В итоге можно записать путевые расходы в виде табл. 4.
Сумма путевых расходов по всем участкам SVп = 2354 м3/ч. Поскольку Vч = 2355 м3/ч, то погрешность в расчетах d = 2355 - 2354 = 1 м3/ч, или около 0,04%, что допустимо. При погрешности более 5 % следует устранить неточности в расчетах. Qуз = ΣQп / 2.Qп1-2 Qп2-3 Qп2-4 Qузл.2 Баланс расходов газа в узле может быть представлен выражением Qуз.2 = Qр1-2 –Qр2-3 – Qр2-4 Qр1-2 = Qр2-3 + Qр2-4+Qуз.2 7. Определяем узловые расходы газа. Для узла 1 Vуз 1 = 0,5 (Vп 1- 2 + Vп 1- 9 ) = 0,5(127,2 + 148,4) = 137,8м3/ч; для узла 2 Vуз 2 = 0,5(Vп 1- 2 + Vп 2 - 3 + Vп 2 -10 ) = 0,5(127,2 +68,6 + 76,7) = 136,3 м3/ч; для узла 6 Vуз 6 = 0,5(Vп 5 – 6 + Vп 7 – 6 + Vп 11 – 6 ) + Vф = 0,5(467 + 109,5 + 321,5) + 130 = 579 м3/ч и т. д. Результаты вычислений представим в виде табл. 5.
Таблица 5 Узловые расходы Сумма узловых расходов SVуз = 2484,6 м3/ч. За вычетом сосредоточенного расхода Vф = 130 м3/ч сумма расходов равномерно распределенных нагрузок равна 2354,6м3/ч, т. е. по отношению к Vч = 2355 м3/ч погрешность составила 0,4 м3/ч, или менее 5 %, что допустимо. 8. Вычерчиваем расчетную схему газопроводов и намечаем желаемые направления потоков газа (рис. 2). Рис. 2. Расчетная схема газовой сети низкого давления На схеме намечаем сначала главные направления потоков газа от ГРП к наиболее удаленным точкам поселка и обозначаем их стрелками. При этом следует стремиться обеспечить подвод газа к потребителям в дальних точках минимум по двум наикратчайшим направлениям. Затем намечаем вспомогательные направления потоков газа, чтобы обеспечить продвижение газа от ГРП к периферии. Далее на схеме отмечаем так называемые нулевые точки, или точки схода потоков, т. е. узлы, в которых потоки газа сходятся, а выходящих расходов нет, кроме сосредоточенных, если они имеются в узле. Желательно, чтобы в кольцах длина участков с «положительными» (по часовой стрелке) направлениями потоков газа была примерно равна длине участков с «отрицательными» (против часовой стрелки) направлениями потоков газа, т. е. чтобы кольца были «равноплечные». Этим условиям наиболее отвечают направления потоков газа, показанные на рис. 2 9. Вычисляем расчетные расходы газа на участках, составляя для этого уравнения равновесия каждого узла. Если в уравнении равновесия узла неизвестны несколько расходов, то неизвестными расходами, за исключением одного, задаются, а один вычисляют. Величины расходов, которыми задаются, могут быть приняты произвольно, но они должны быть не менее половины путевых расходов для соответствующих участков. Если же расход, которым задаются, помимо путевого включает и транзитный расход, то он должен быть учтен, т. е. в таком случае надо задаваться расходом Vpi ≥ 0,5Vп + Vт. Для удобства вычислений расчетных расходов по участкам на расчетную схему следует нанести узловые расходы. Вычисления начинаем с дальних точек схода, которыми бу- дут узлы 4,6 и 1. Для узла 4 условие равновесия выражается уравнением Vp3- 4 + Vp5- 4 = Vуз 4 . Принимаем Vp3-4 = 0,5 Vп3-4 = 0,5 ×120,1 = 60 м3/ч. Тогда Vp5-4 = Vуз4 - Vp3-4 = 207 –60 = 147 м3/ч. Вычисление расчетных расходов ведем в табличной форме (табл. 6). Таблица 6 Определение расчетных расходов Таблица 6 Определение расчетных расходов По балансу в узле 11, т. е. у ГРП, проверяем правильность расчета: D Vпогр = 2466,2 - (2355 + 130) = 18,8 м3/ч, т. е. погрешность менее 1 %, что допустимо. 10. Расчетные расходы газа на участках нанесем на расчетную схему, а также запишем в виде табл. 7. Таблица 7 Расчетные расходы газа на участках сети 11. Для гидравлического расчета сети вычисляем удельные потери давления на единицу длины газопроводов в различных направлениях от ГРП до самых удаленных точек - точек схода. Принимаем давление газа на выходе из ГРП равным 300 даПа, а перепад давления в наружных распределительных газопроводах - 120 даПа. Перепад давления в газопроводах от ГРП до дальних точек схода должен максимально приближаться к 120 даПа, но не превышать этой величины. Удельная потеря давления но направлению ГРП-11-10-2-3-4 Dp11-3-4 = H / Sli = H /(l11-10 + l10-2 + l2-3 + l3-4 ) = 120 / (150 + 100 + 200 + 350) = 0,15 даПа/м. Потери давления на участках этого направления: H11-10 = Dp11-3-4 l11-10 = 0,15 ×150 = 22,5 даПа; H10-2 = Dp11-3-4 l10-2 = 0,15 ×100 = 15 даПа; H 2-3 = Dp11-3-4 l2-3 = 0,15 × 200 = 30 даПа; H3-4 = Dp11-3-4 l3-4 = 0,15 × 350 = 52,5 даПа. Потерю давления на тех участках, которые при расчете попадают повторно, надо принимать по направлению с меньшим значением H, так как эти участки обслуживают несколько колец, являются ответственными и должны выполняться из труб большего диаметра. При определении удельных потерь давления на последующих направлениях из общего располагаемого перепада давления необходимо вычесть потери давления на участках, вошедших в одно из предыдущих направлений, т. е. для таких участков удельные потери давления Dp = (H - SHi ) /(Sl - Sli ), где H - общий перепад давления (120 даПа); ΣHi - сумма потерь давления на участках, рас- считанных по предыдущим направлениям; Σl - сумма длин участков рассчитываемого на- правления; Σli - сумма длин участков, рассчитанных по предыдущим направлениям. Dp11-5-4 = (H - H11-10 ) /(l10-5 + l5-4 ) = (120 - 22,5) / (350 + 300) = 0,15 даПа. Потери давления на участках этого направления, даПа: H11-10 = 22,5 (определены ранее); H10-5 = Dp11-5-4 l10-5 = 0,15 × 350 = 52,5; H5-4 = Dp11-5-4 l5-4 =0,15 × 300 = 45. Удельные потери давления по направлению ГРП-11-10-5-6 Dp11-5-6 = (H - (H11-10 + H10-5 )) / l5-6 = (120 - 22,5 - 52,5) / 500 = 0,09 даПа. Потери давления на участках этого направления, даПа: H11-10 = 22,5; H10-5 = 52,5; H5-6 = Dp11-5-6 l5-6 = 0,09 × 500 = 45 даПа Удельные потери давления по направлению ГРП-11-6 Dp11-6 = H / l11-6 = 120 / 500 = 0,24 даПа. Потери давления на участке 11-6 H11-6 = Dp11-6 l11-6 = 0,24 × 500 = 120 даПа. Удельная потеря давления по направлению ГРП-11-8-7-6 Dp11-7-6 = H /(l11-8 + l8-7 + l7-6 ) = 120 /(150 + 300 + 500) = 0,127 даПа. Потери давления на участках этого направления, даПа: H11-8 = Dp11-7-6 l11-8 = 0,127 ×150 = 19; H8-7 = Dp11-7-6 l8-7 = 0,127 × 300 = 38; H7-6 = Dp11-7-6 l7-6 = 0,127 × 500 = 63,5. Удельные потери давления по направлению ГРП-11-8-9-1 Dp11-9-1 = (H - H11-8 ) /(l8-9 + l9-1) = (120 -19) /(150 + 350) = 0,20 даПа. Потери давления на участках этого направления, даПа: H11-8 = 19; H8-9 = Dp11-9-1 l8-9 = 0,20 ×150 = 30; H9-1 = Dp11-9-1 l9-1 = 0,20 × 350 = 70. Удельные потери давления по направлению ГРП-11-10-2-1 Dp11-2-1 = (H - (H11-10 + H10-2 )) / l2-1 = (120 - 22,5 -15) / 300 = 0,275 даПа. Потери давления на участках этого направления, даПа: H11-10 = 22,5; H10-2 = 15; H2-1 = Dp11-2-1 l2-1 = 0,275 × 300 = 82,5. Результаты вычислений удельных потерь давления на участках газовой сети запишем в виде табл. 8. Таблица 8 Удельные потери давления
Далее по величинам удельных потерь напора и расчетных расходов на участках по рис. 2–5 и приложениям определяем предварительные диаметры участков газопроводной сети. По найденным диаметрам газопроводов на участках по тем же таблицам уточняем соответствующие им действительные удельные потери давления на трение. Умножая действительные удельные потери давления на длину участков, определяем действительные линейные потери давления на трение на каждом участке в целом. К линейным потерям давления на трение прибавляем потери давления в местных сопротивлениях, принимая их величину равной 10 % от линейных потерь на трение. Учитываем данные потери увеличивая расчетную длину на 10%. Таблица 9 Гидравлический расчет кольцевой сети низкого давления
Таблица 9 Гидравлический расчет кольцевой сети низкого давления Таблица 9 Гидравлический расчет кольцевой сети низкого давления
Таблица 9 Гидравлический расчет кольцевой сети низкого давления
|