Гідравлічний розрахунок газопроводів

2.4 Гідравлічний розрахунок газопроводів

2.4.1 Гідравлічний розрахунок газопроводів середнього тиску

Мета розрахунку – визначення діаметрів труб для проходження необхідної кількості газу при допустимих втратах тиску, або навпаки – знаходження втрат тиску при транспортуванні необхідної кількості газу по трубам існуючого діаметру.

Джерелом газопостачання мереж середнього тиску є магістральний газопровід.

Гідравлічний режим роботи газопроводів призначаю виходячи з умов максимального використання розрахункового перепаду тиску. Розрахунок розподільчих мереж виконують у наступній послідовності:

1) Накреслюю розрахункову схему газопроводів на яку наносять:

а) місце розташування зосереджених споживачів з вказівкою їх шифрів і навантажень (годинна витрата газу);

б) схему газопроводів середнього тиску з поділом на ділянки. Нумерацію вузлів виконую починаючи від джерела газопостачання до найбільш віддаленого споживача;

в) розрахункові витрати газу та геометричні довжини ділянок.

В розрахункових схемах витрати газу спочатку наносять на відгалуження до кожного окремого споживача. На магістральних ділянках мережі витрати

газу визначають у вигляді суми витрат для всіх відгалужень починаючи з самого віддаленого споживача.

Спочатку знаходжу шляхові витрати газу на ділянках мереж згідно формули

V_шл= L_пр*V_п, (2.18)

V_шл= 90*0,41= 36,9 м³/год

де L_пр-приведена довжина ділянки, м;

V_п –питома витрата газу, м³/год.

Приведену довжину ділянки визначаю за формулою

L_пр= L_г*К_е*К_з, (2.19)

L_пр =90*1*1=90

де L_г – геометрична довжина ділянки, м;

К_е-коефіцієнт етажності (приймаю рівним одиниці);

К_з-коефіцієнт забудови (для двосторонньої забудови К_з=1, для односторон ньої забудови К_з=0,5; для магістрального газопроводу К_з=0).

Питому витрату газу визначаю за формулою

V_п = V_грп/ΣL_прі,(2.20)

V_п = 1488,04/3620 = 0,41

де V_грп-навантаження на ГРП, м³/год;

ΣL_прі-приведена довжина і-тої ділянки газопроводу, м.

Розрахунки веду в формі таблиці (дивись таблицю 2.7)

Сума шляхових витрат дорівнює рівномірно розподіленому навантаженню

åV_шл = V_р.р = 1488,04 м³/год

Таблиця 2.7-Шляхові витрати газу

Визначаю вузлові витрати газу по формулі

V^j = 0,5 × å^mV_шлі, (2.14)

де V_шлі – шляхова витрата газу і-тою ділянкою, м³/год;

m – кількість ділянок, які збігаються в і-тому вузлі.

Вузлові витрати газу:

V² = 0,5 (V_1-2 + V_2-3) = 0,5 (0+36,9)=18,45 м³/год;

V³ = 0,5 (V_2-3 + V_3-4 + V_3-12) = 0,5 (36,9+61,5+32,8)=65,6 м³/год;

V⁴ = 0,5 (V_3-4 + V_4-5+V_4-13) = 0,5 (61,5+4,1+0)=32,8 м³/год;

V⁵ = 0,5 (V_4-5 + V_5-15+ V_5-6) = 0,5 (4,1+106,6+17)=63,85 м³/год;

V⁶ = 0,5 (V_5-6 + V_6-7) = 0,5 (17+17)=17 м³/год;

V⁷ = 0,5 (V_6-7 + V_7-16 + V_7-8) = 0,5 (17+73,84+103)=96,92 м³/год;

V⁸ = 0,5 (V_7-8+ V_8-17 +V_8-9) = 0,5 (103+114,8+45,1)=131,45 м³/год;

V⁹ = 0,5 (V_8-9 + V_14-9 +V_9-10) = 0,5 (45,1+103+155,8)=151,95 м³/год;

V¹⁰ = 0,5 (V_9-10 + V_10-11) = 0,5 (155,8+0)=77,9 м³/год;

V¹¹ = 0,5 (V_10-11 + V_11-17) =0,5 (0+144)=72 м³/год;

V¹² = 0,5 (V_3-12 V_12-13) =0,5 (32,8+62)=47,4 м³/год;

V¹³ = 0,5 (V_12-13 + V_4-13 V_13-14) = 0,5 (62+0+99)=80,5 м³/год;

V¹⁴ = 0,5 (V_13-14 + V_14-9) =0,5 (99+103)=101 м³/год;

V¹⁵ = 0,5 (V_5-15 + V_15-16) =0,5 (106,6+41)=73,8 м³/год;

V¹⁶ = 0,5 (V_15-16 +V_7-16 +V_17-16) =0,5 (41+73,84+270,6)=192,72 м³/год;

V¹⁷ = 0,5 (V_8-17 +V_11-17 +V_17-16) =0,5 (114,8+144+270,6)=264,7 м³/год.

Сума вузлових витрат дорівнює рівномірно розподіленому навантаженню:

åV^j = V_р.р = 1488,04 м³/год.

Знаходжу розрахункові витрати газу:

вузол 16: V_15-16 + V_7-16 + V_17-16 = V¹⁶ = 192,7 м³/год

V_15-16 = 50 м³/год V_7-16 = 50 м³/год V_17-16 = 92,72 м³/год

вузол 15: V_5-15 = V_15-16 + V¹⁵ = 50+73,8=123,8 м³/год

V_5-15 = 123,8 м³/год

вузол 17: V_8-17 + V_11-17 = V_17-16 + V¹⁷ = 92,72+264,7=357,42 м³/год

V_8-17 = 150 м³/год V_11-17 =207,42 м³/год

вузол 11: V_10-11 = V_11-17 + V_11-22 + V¹¹ = 207,42+176,5+72=455,92 м³/год

V_10-11 = 455,92 м³/год

вузол 10: V_9-10 = V_10-11 + V_10-21 + V¹⁰ = 455,92+141,2+77,9=675,02 м³/год

V_9-10 = 675,02 м³/год

вузол 9: V_8-9 + V_14-9 = V_9-10 +V⁹ = 675,02+151,95=826,97 м³/год

V_8-9 = 326,97 м³/год V_14-9 = 500 м³/год

вузол 8: V_7-8 =V_8-17 + V_8-9 + V⁸ = 150+326,97+131,45=608,42 м³/год

V_7-8 =608,42 м³/год

вузол 14: V_13-14 = V_14-9 + V_4-19+V¹⁴ = 500+141,2+101=742,2 м³/год

V_13-14 = 742,2 м³/год

вузол 13: V_12-13 +V_4-13 = V_13-14 + V¹³ = 742,2+80,5=822,7 м³/год

V_12-13 =322,7 м³/год V_4-13 =500 м³/год

вузол 12: V_3-12 = V_12-13 + V¹² = 322,7+47,4=370,1 м³/год

V_3-12 = 370,1 м³/год

вузол 7: V_6-7 = V_7-8 + V_7-16 + V⁷ =608,42+50+96,92=755,34 м³/год

V_6-7 = 755,34 м³/год

вузол 6: V_5-6 = V_6-7 + V_6-20 + V⁶ = 755,34+844+17=1616,34 м³/год

V_5-6 = 1616,34 м³/год

вузол 5: V_4-5 = V_5-6+ V_5-15 + V⁵ = 1616,34+123,8+63,85=1803,99 м³/год

V_4-5 = 1803,99 м³/год

вузол 4: V_3-4 = V_4-5 +V_4-13 + V⁴ = 1803,99+500+32,8=2336,79 м³/год

V_3-4 = 2336,79 м³/год

вузол 3: V_2-3 = V_3-12 + V_3-4 + V³ = 370,1+2336,79+65,6=2772,49 м³/год

V_2-3 = 2772,49 м³/год

вузол 2: V_1-2 = V_2-3 + V_2-18 + V² = 2772,49+176,5+18,45=2967,44 м³/год

V_1-2 = 2967,44 м³/год

2. Визначаю питому різницю квадратів тиску для головної магістралі, А, (кПа)²/м, по формулі

А = ,  (2.15)

де Р_n – абсолютний тиск газу на виході з ГРС;

Р_к – абсолютний тиск газу на вході у найбільш віддаленого споживача, кПа;

L_i – довжина і-ої ділянки головної магістралі, м.

А =  = 88 кПа²/м

3. Орієнтуючись на різницю квадратів тиску по номограмі в залежності від витрати газу на ділянці та її довжини підбираю діаметр газопроводу, уточнюю дійсне значення величини Р².

Значення тиску в кінці ділянки визначаю по формулі

Р_к = ,  (2.16)

де Р_n – початковий тиск газу, кПа;

Р² – різниця квадратів тиску, (кПа)².

Р_к = = 398 кПа

Отриманий тиск є початковим для наступної, за напрямком руху газу, ділянки.

Нев’язка тисків у найбільш віддаленого споживача не повинна перевищувати 10%.

При ув’язуванні відгалужень у вузлових точках попередньо визначаю тиск газу, а потім знаходжу питому різницю квадратів тиску для даного відгалуження.