Материал: Методические указания к выполнению курсового проекта «Гидравлический расчет сложных газопроводов». Житенёв А.И., Рощупкина И.В
Для магистральных газопроводов без подкладных колец дополнительные местные сопротивления (арматура, переходы) обычно не превышают 2-5% от потерь на трение. Поэтому для технических расчетов за расчетный коэффициент гидравлического сопротивления принимается величина
λ = (1,02 ÷1,05) λтр . |
(3.16) |
Для расчета примем λ =1,03 λтр .
Рассчитаем коэффициент гидравлического сопротивления для всех участков трубопроводной сети, результаты занесем в табл. 3.2.
Таблица 3.2 – Результаты расчета коэффициента гидравлического сопротивления
Номер |
Диаметр |
Толщина |
Коэффициент |
|
наружный, |
гидравлического |
|||
участка |
стенки, мм |
|||
|
мм |
|
сопротивления |
|
1 |
630 |
9 |
0,018566 |
|
2 |
426 |
12 |
0,020194 |
|
3 |
426 |
9 |
0,020135 |
|
4 |
377 |
8 |
0,020634 |
|
5 |
426 |
12 |
0,020194 |
|
6 |
377 |
8 |
0,020634 |
|
7 |
508 |
9 |
0,01941 |
В расчетах используем среднюю плотность газа по трубопроводной системе - плотность, которую рассчитаем из условий сжимаемости газа при среднем давлении.
Среднее давление по системе при заданных условиях составляет 3,1 МПа.
34
Коэффициент сжимаемости при рабочих условиях можно определить согласно номограммам (см. приложение А).
Для определения коэффициента сжимаемости по номограмме расчета коэффициента сжимаемости природного газа z необходимо рассчитать приведенную температуру и давление по формулам:
T |
= |
|
Т |
, |
(3.17) |
||
Ткр |
|||||||
пр |
|
||||||
p |
= |
|
p |
|
|
|
|
|
pкр |
, |
(3.18) |
||||
пр |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||
где T, p – температура и давление при рабочих условиях; Tкр, pкр – абсолютные критическая температура и давление
(для определения см. приложение Б):
Tпр = 191283 =1,48 ,
pпр = |
3,1 106 |
|
= 0,67 . |
|
4,649 |
10 |
6 |
||
|
|
|
||
Далее по номограмме расчета коэффициента сжимаемости природного газа определяем z:
z = 0,98 .
Среднюю плотность газа определим по формуле
ρcp = |
P |
|
|
|
, |
(3.19) |
|
z R T |
|||
|
35 |
|
|
ρcp = |
3,1 106 |
|
= 21,13 |
кг |
|
|
0,98 529 |
283 |
м3 . |
||||
|
|
|||||
10. Рассчитаем расход по газопроводу по формуле (3.12). Для этого необходимо рассчитать коэффициент А по формуле:
A = |
π |
|
1 |
|
|
1 |
|
, |
(3.20) |
4 |
ρ |
|
|
|
|||||
z R T |
|
|
|
|
|
|
π |
|
1 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
= 9,7 10−5 . |
|
||||||
|
|
|
|
|
A = 4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
21,13 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
0,98 529 283 |
|
|||||||||||||||||||
|
Найдем множитель из формулы (3.12), обозначим его |
|||||||||||||||||||||||||
через переменную S: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
S = |
λ1l1 |
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
λ7l7 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|||||
|
D15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D75 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
λ2l2 |
|
λ3l3 |
|
|
λ6l6 |
|
|
λ4l4 |
|
|
λ5l5 |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
+ |
+ |
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
D5 |
|
D5 |
|
|
D5 |
|
|
|
|
|
D5 |
|
|
D5 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
2 |
|
3 |
|
|
6 |
|
|
|
|
|
4 |
|
|
5 |
|
|
|
|
|
||
В результате расчетов S=63053,43. Расчет параметра S представлен ниже.
По формуле (3.21) и (3.22) найдем расход газа по системе:
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
Q = A p2 − p2 |
|
||||||||
S , |
(3.21) |
||||||||
|
н |
к |
|||||||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
36 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
G = ρ |
A p2 − p2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S . |
(3.22) |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н |
|
к |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Вычисляем параметр S: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
S = |
0,0186 30000 + |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
0,6125 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
→ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
0,0202 15000 |
|
0,0201 27000 |
|
|
0,0206 7000 |
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
5 |
+ |
|
|
|
5 |
|
+ |
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
0,402 |
|
0,408 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,361 |
|
|
|||||||||||||||
→ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ 0,0194 47000 |
= |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,4905 |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
+ |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
0,0206 14000 |
|
0,0202 25000 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
+ |
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,402 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
0,361 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
= 63053,43. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Объемный расход газа равен:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
||
|
10−5 (4,5 |
2 |
|
2 |
|
|
|
|
||||
Q =9,7 |
106 ) |
−(1,7 |
106 ) |
|
=1,609 |
|
. |
|||||
63053,43 |
с |
|||||||||||
11. Рассчитаем эквивалентный диаметр эквивалентного газопровода по формуле (3.14). Примем коэффициент
гидравлического сопротивления равным λэк = 0,02 .
λэкlэк |
= S , |
(3.23) |
|
Dэк5 |
|
||
|
37 |
|
|
|
D5 = |
λэкlэк |
, |
(3.24) |
|
эк |
S |
||
|
|
|
|
|
0,02 126000 |
1 |
|
||
5 |
= 0,525 м. |
|||
Dэк = |
63053,43 |
|
||
|
|
|
||
12. Построим зависимость давления от продольной координаты p=f(l) по формуле
p2 |
− p2 |
= |
Q2 |
|
λэкl |
, |
(3.25) |
|
A2 |
D5 |
|||||||
н |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
эк |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p(l)= p2 |
− |
Q2 |
|
λэкl |
, |
|
|
|
|
|||
A2 |
D5 |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
эк |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
2 |
|
1,6092 |
|
|
0,02 l |
|
|||||
p(l)= (4,5 |
106 ) − |
|
|
|
|
|
|
||||||
(9,7 10−5 )2 |
0,5255 |
|
|
(3.26) |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|||
Результаты расчета по формуле (3.26) представлены в табл. 3.3.
Таблица 3.3 – Результаты расчета по формуле (3.26)
|
|
|
|
l, м |
f=p(l),МПа |
l, м |
f=p(l),МПа |
10000 |
4,343989 |
80000 |
3,035121 |
20000 |
4,182163 |
90000 |
2,798607 |
30000 |
4,013818 |
100000 |
2,540167 |
40000 |
3,838096 |
110000 |
2,252263 |
50000 |
3,653933 |
120000 |
1,921701 |
60000 |
3,459981 |
126000 |
1,692655 |
70000 |
3,254491 |
38 |
|
|
|
|