Материал: Методические указания к выполнению курсового проекта «Гидравлический расчет сложных газопроводов». Житенёв А.И., Рощупкина И.В
минимуму. Для простого газопровода на основании формулы расхода можно написать (см. рис. 2.6 , правый верхний угол):
Рисунок 2.6 - Давление в газопроводе с путевыми отборами и подкачками газа
Q |
2 λ |
|
|
|
|
p2 |
− p2 |
|
|
p2 |
− p2 |
|
p2 |
− p2 |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
= |
|
|
|
н |
|
|
к |
= |
|
|
н |
1 |
|
= |
1 |
2 |
=... |
|
|||
A2 D5 |
|
|
|
|
L |
|
|
|
x |
|
x |
2 |
− x |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
||
|
p2 |
− p |
2 |
|
|
p2 |
− p |
2 |
|
|
p2 |
− p2 |
|
|
|
(2.46) |
|||||||||
= |
|
2 |
|
|
|
|
к |
= |
|
1 |
|
|
|
к |
= |
|
н |
|
|
2 |
=const . |
|
|||
|
L − x |
2 |
|
|
L − x |
|
|
x |
2 |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
24
Примечание: В простом газопроводе разность квадратов давлений в начале и конце любого участка, отнесенная к длине этого участка, есть величина постоянная.
Потребуем, чтобы это свойство простого газопровода выполнялось для сложного:
p2 |
− p2 |
|
p2 |
− p2 |
|
p2 |
− p2 |
|
|||||||||||||||
|
н |
|
1 |
= |
|
|
1 |
|
|
2 |
= |
|
|
2 |
|
|
3 |
=... |
|
||||
|
|
|
l |
|
|
|
|
|
l |
2 |
|
|
|
|
|
l |
3 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
p2 |
− p2 |
|
|
|
p2 |
− p2 |
|
|
|
p2 |
− p2 |
(2.47) |
|||||||||
= |
|
|
3 |
4 |
= |
|
|
4 |
|
к |
= |
|
|
н |
|
к |
. |
|
|||||
|
|
|
l4 |
|
|
|
|
l5 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L |
|
||||||
Применив формулу расхода к каждому участку, вместо выражения (2.47) получим
Q2 |
λ |
= |
|
Q2 |
λ |
|
= |
Q |
2 |
λ |
|
= |
Q2 |
λ |
|
=... , |
|
|
1 |
1 |
|
|
2 |
|
2 |
3 |
|
3 |
4 |
|
4 |
(2.48) |
|||||
|
5 |
|
|
|
5 |
|
|
|
5 |
|
|
5 |
|
|||||
D1 |
|
|
|
D2 |
|
|
D3 |
|
|
D4 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
λi |
|
0,2 |
|
0,4 |
|
|
|
|
|
|
||||
Di |
|
|
|
|
|
Qi |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
= D1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(2.49) |
|||||
|
|
|
|
λ1 |
|
Q1 |
. |
|
|
|
|
|||||||
Таким образом, можно определить диаметры всех участков, если известен диаметр первого участка. Диаметр первого участка определим из формулы расхода с учетом
(2.47):
|
|
2 |
|
|
|
0,2 |
|
2 |
|
|
|
0,2 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
D1 |
|
Q1 |
λ1l1 |
|
|
|
|
Q1 |
λ1L |
|
|
|
|
||
A2 (p |
|
|
|
A2 (p |
|
|
|
(2.50) |
|||||||
= |
2 |
− p2 ) |
|
= |
2 |
− p2 ) . |
|||||||||
|
|
н |
|
1 |
|
|
|
|
н |
|
к |
|
|
|
|
25
При квадратичном законе сопротивления с учетом (2.7)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,385 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Qi |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Di = D1 |
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
(2.51) |
||
|
|
|
|
|
|
Q1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
2 |
0,067 |
(2k) |
0,2 |
|
|
0,192 |
|
|
2 |
0,067 |
(2k) |
0,2 |
L |
0,192 |
||
D1 = |
|
Q1 |
|
l1 |
|
|
= |
|
Q1 |
|
|
|||||||
|
|
A2 |
(pн2 − p12 ) |
|
|
|
|
|
A2 |
(pн2 − pн2 ) |
|
. |
||||||
Если бы построить газопровод с полученными расчетными диаметрами (D1, D2, D3 и т. д.), то линия падения давления была бы плавной, как в простом газопроводе (пунктирная линия на рис. 2.6).
Стандартные значения диаметров надо подбирать таким образом, чтобы линия падения давления максимально приближалась к теоретической расчетной (сплошная линия) и чтобы выполнялись условия по давлениям рн и рк. Газопроводы переменного диаметра сооружаются тогда, когда отборы (подкачки) значительны и длины участков существенны.
2.3 Контрольные вопросы для защиты курсового проекта
Для выполнения курсового проекта и подготовке к защите необходимо ознакомиться с гидравлическим расчетом, изложенным во второй главе и познакомиться с методикой расчета газопровода низкого давления по СНиП 2.04.08-87. Для защиты курсового проекта необходимо подготовить ответы на следующие вопросы.
1. Для чего выполняется гидравлический расчет газопроводов?
26
2.Теоретическая формула массового расхода газа для установившегося изотермического режима течения в трубопроводе.
3.Вывод зависимости давления в трубопроводе от продольной координаты.
4.Чем отличается среднеинтегральное и среднее давление в трубопроводе?
5.Гидравлический расчет рельефного газопровода.
6.Гидравлический расчет сложного газопровода (основные задачи, методы и подходы).
7.Понятие эквивалентного расхода.
8.Понятие коэффициента расхода.
9.Гидравлический расчет однониточного газопровода
сучастками различного диаметра.
10.Гидравлический расчет газопровода с параллельным соединением ниток.
11.Гидравлический расчет газопровода постоянного диаметра с путевыми отборами (подкачками) газа.
12.Вывод соотношения для расчета среднеинтегрального давления в трубопроводе.
13.Какие законы сопротивления при течении газа в трубопроводе существуют и чем характеризуются?
14.Что характеризует коэффициент расхода?
15.Что характеризует коэффициент гидравлического сопротивления?
16.Как соотносятся объемный и массовый расход?
17.Какое правило зависимости давления и координаты трубопровода характерно для простого газопровода?
18.Какая величина потери давления газа от ГРП или другого регулирующего устройства до наиболее удаленного прибора допускается?
19.Какими величинами давления характеризуются газопроводы низкого, среднего и высокого давления?
20.Как связаны кинематическая и динамическая вязкость и какие они имеют размерности?
27
3 Пример расчета сложного газопровода
В качестве примера приведен расчет сложного газопровода следующего вида (см. рис. 3.1). В работе определяются давления в узловых точках системы, пропускная способность в целом и по участкам трубопровода. Строятся графические зависимости давления от продольной координаты трубопровода.
|
p2 |
|
|
D2, l2 |
|
pн |
D1, l1 |
|
p1 |
||
|
||
|
D4, l4 |
D3, l3 |
p3 |
|
|
|
D6, l6 |
|
|
|
D7, l7 |
pк |
|
p4 |
p5 |
||
|
|||
|
D5, l5 |
|
Рисунок 3.1 - Схема трубопровода
Задание
Рассчитать пропускную способность сложного газопровода природного газа, схема которого представлена на рис. 3.1. Диаметры и длины участков представлены в табл. 3.1. Начальное давление в системе составляет 4,5 МПа (точка рн), конечное давление в системе равно 1,7 МПа (точка рк). Средняя температура перекачиваемого газа составляет 283К. Шероховатость трубы k=0,5 мм. Найти давления в узловых точках и построить зависимость давления от продольной координаты газопровода по всем участкам.
28