Исходные данные

4.         Исходные данные

Для проведения расчётов необходимо сконструировать газопровод на основании следующих данных:

·     Расход метана 2,5 кГ/с;

·     давление метана на выходе из газопровода 2,5 ат;

Материал газопровода – сталь.

Так же для выполнения всех необходимых расчетов и вычислений потребуется задаться некоторыми величинами, а некоторые взять из технической литературы.

1)   Величины, которыми требуется задаться:

Скорость газа: W=15 м/с;

Температура окружающей среды: t=20⁰C=293 К;

Газ, идущий по газопроводу- метан(CH₄)

2) Табличные величины:

Молярная масса метана: М(CH₄)=16г/моль=;

Молярный объем при нормальных условиях:

V_m(CH₄)=22.4л/моль=м³/моль;

Атмосферное давление: p₀=;

Динамическая вязкость при нормальных условиях: ;

Абсолютная шероховатость: ;

Эквивалентная шероховатость (для умеренно заржавевших сварных стальных труб): К_э= ;

Ускорение свободного падения g=9.81м/с²;

Коэффициенты местных сопротивлений:

а)для прямоточных вентилей при диаметре (d=0,363м):

б)для тройника:

в)для колена(угол 90⁰):

Используемые в расчетах табличные величины взяты из:

1). А.А. Гальнбек «Водовоздушное хозяйство металлургических заводов» (с. 273-278);

2). О. Флореа, О. Смигельский «Расчеты по процессам и аппаратам химической технологи» (с. 420-444);

3). Л. В. Арнольд, Г. А. Михайловский, В. М. Селивериев «Техническая термодинамика и теплопередача» (с. 342)

5.         Результаты расчётов и их анализ

5.1 Расчет потерь напора на трение

1) Для перевода расхода в систему СИ необходимо найти плотность при заданной температуреопределяемой по формуле (3.4), но для этого нужно вычислить давление при нормальных условиях  вычисляемой по формуле (3.3):

 ;

;

2). Переводим расход Q из технической системы в систему СИ:

;

3). Определение диаметра газопровода по формуле (3,6):

4) Перерасчет скорости газа по полученному диаметру. Формулы (3.7),(3.8):

 

W₂=W₃

5) Определение динамической вязкости для заданной температуры (3.9):

;

6) Определение кинематической вязкости (3.10):

 ;

7) Определение числа Re для каждого участка газопровода (3.11):

;

;

Re₂=Re₃

Сравнив полученные значения со значением Re=2300, делаем вывод что наш режим движения в газопроводе турбулентный на всех участках.

8) Определяем толщину ламинарного подслоя, для каждого участка (3,12):

;

;

Сравнив полученные значения с величиной абсолютной шероховатостиотсюда делаем вывод, что газопровод составлен из гидравлически шероховатых труб.

9)Так как трубы гидравлические шероховатые ,то для определения коэффициента трения  используем формулу Никурадзе(3,19):

;

10) Теперь рассчитываем потери напора на трение по формуле (3.1):

5.2 Расчёт местных потерь напора

1) Расчет местных потерь напора определяется по формуле (3.13):

2) Определение общих потерь напора в газопроводе находим по формуле (3.15), которая состоит из суммы потерь напора на трение и местных потерь:

;

;

Учитывая, что потери напора на втором и третьем участках равны:

;

3) Из уравнения Бернулли(3.20), найдем p₂:

Удельный вес  найдем по формуле (3.21), в нашем случае .

;

p₂=;

5.3 Построение характеристики сети

1) По формуле (3.32) находим постоянную величину а:

;

2). Далее определяем сопротивление газопровода b , для каждого участка, используем формулу (3.23):

;

;

3). По формуле (3.26) находим сопротивление для параллельного соединения газопроводов (участок 2-3):

4). Определяем общее сопротивление газопровода:

b=b₁+b_2-3 =29,49+1,91=31,4

5). Характеристику сети строим по полученному уравнению и в соответствии с заданным значением расхода газопровода (приложение 2):

Заключение

На примере данного газопровода мы ознакомились с основными навыками теоретического применения законов гидроаэромеханики для оценки параметров сети. В результате такого исследования можно практически точно создать на практике условия наиболее выгодные в экономическом и техническом плане, что позволяет снизить затраты на конструирование газопровода с достижением наибольшей его производительности.