Гідравлічний розрахунок простих газопроводів



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Гідравлічний розрахунок простих газопроводів



Гідравлічний розрахунок простого газопроводу зводиться до визначення пропускної здатності для газу лінійного, горизонтального відрізку газопроводу.

Установлений рух газу в газопроводі описується системою трьох рівнянь:

1. Рівняння руху (рівняння Бернуллі в диференціальній формі)

(2.1)

2. Рівняння стану

(2.2)

3. Рівняння балансу масової витрати

(2.3)

У формулі (2.1) І-й член - потенціальна енергія тиску газу, ІІ-й член - питома кінетична енергія руху газу, ІІІ-й член - енергія положення газу, ІV – член - затрачений опір при русі газу. Всі члени мають розмірність довжини.

При виводі формули для розрахунку пропускної здатності газопроводу ІІ-м і ІІІ-м членами нехтують, рахують, що збільшення лінійної швидкості при установленому русі газу не проходить і газопровід прокладений горизонтально.

При вказаних допущеннях рівняння (2.1) запишеться в такому вигляді

(2.4)

Із рівняння (2.4) швидкість газу буде рівна

(2.5)

Підставляємо в рівняння (2.4)

(2.6)

помножимо обидві частини рівняння на

(2.7)

Підставимо із рівняння (2.4) в рівняння (2.7)

(2.8)

проінтегруємо дане рівняння в границях від до і 0 до L

(2.9) (2.10)

підставимо, що в рівняння (2.10)

(2.11)

після перетворень отримаємо

 

(2.12)

якщо , то тоді

 

Q = (2.13)

де

тоді отримаємо вираз для знаходження пропускної здатності газопроводу,

 

(2.14)

 

Гідравлічний розрахунок простого газопроводу з незначним вмістом рідини зводиться до визначення пропускної здатності для газу лінійного, горизонтального відрізку газопроводу. Розрахункова схема наведена на рис. 2.3.

У формулі (2.14) Р1 = РП, а Р2 = РК

 

 

 
 

Рис.2.3 – Розрахункова схема лінійного, горизонтального відрізку газопроводу.

 

де Qг – пропускна здатність газопроводу, м3/доб; Рп і Рк – відповідно тиск на початку і в кінці газопроводу, кг/см2 (0,1 МПа); D – внутрішній діаметр труб, см; L – довжина газопроводу, км; – відносна густина газу до повітря; Тср – середня температура в газопроводі, К; Zср – коефіцієнт стисливості газу при Рср і Тср; λ – коефіцієнт гідравлічного опору труб, який залежить від режимів руху газу по трубопроводу, тобто від числа Рейнольдса () і відносної шорсткості труб (ε).

Коефіцієнт стисливості газу при Рср і Тср;

Zср = (0, 4 lg Тпр.ср + 0,73)Pпр.ср + 0,1 Рпр.ср (2.15)

Рпр.ср = Рср / Ркр (2.16)

Тпр.ср = Тср / Ткр (2.17)

Ркр = 4,892 – 0,4048 (2.18)

Ткр = 94,717 + 170, 8 (2.19)

(2.20)

Тср = (2.21)

Коефіцієнт гідравлічного опору труб може бути визначений за формулами:

а) ламінарний режим, при Re < 2∙103

= (2.22)

Re = (2.23)

ε = (2.24)

де Qг – витрата газу, тис.м3/д; коефіцієнт динамічної в’язкості газу, мПа­­.с; h – еквівалентна шорсткість труб, для стальних труб можна прийняти рівною 30 мкм; D - внутрішній діаметр труб, см.

б) зона гладкостінного тертя, при Re < (2 ÷ 4)103

λ = 0,067 = (2.25)

в) зона змішаного режиму, при Re > 4∙103

λ = 0,067 (2.26)

г) зона квадратичного режиму,

Границя між перехідним і квадратичним режимом визначають за формулою

Reпер = 11 (2.27)

λ = 0,067 (2.28)

при h = 0,03 мм λ = (2.29)

Якщо в потоці газу знаходиться рідина, то в формулі (2.14) потрібно враховувати коефіцієнт Е, Ширковський А.І. на основі промислових досліджень отримав експериментальні формули для розрахунку коефіцієнта Е.

 

Qг = 103,15 ∙ E (2.30)

Е = 1 - (2.31)

при 0 ­≤ ηк < 180 см33 і 2 < <11 м/с

Е = 1 -

при 180 ­≤ ηк < 250 см33 і 1 < < 6 м/с

(2.32)

 

Якщо в газовому потоці міститься до 40 см рідини у формулу (2.30) вводять другий коефіцієнт Е0 , який знаходять із графіка (рис.2.4) або розраховують за формулою (2.33).

 

 


Рис. 2.4 – Графік для визначення поправочного коефіцієнта Е0

 

Qг = 103,15 ∙ E0 (2.33)

При <15 м/с коефіцієнт Е0 визначають за формулою

Е0 = (1,06 ÷ 0.233 ) , (2.34)

де К – вміст рідини в газовому потоці, см33; ω – швидкість газу в газопроводі, м/с.

Якщо в газі, який транспортується, міститься відома кількість рідини, пропускну здатність газопроводу можна визначити при заміні у формулі (2.14) λ = λ (Re ,ε ) на λСМ

Qг = 103,15 (2.35)

Коефіцієнт гідравлічного опору труб λсм при русі газорідинного потоку визначають за багато параметричною формулою

λсм = λ (Re ,ε) ψ (β, Fr, μ)

 

, (2.36)

 

ωсм = , (2.37)

 

Re = , (2.38)

β = = , (2.39)

 

де λ = λ (Re ,ε) – коефіцієнт гідравлічного опору труб при русі сухого газу; Re – число Рейнольдса; Frсм – критерій Фруда суміші; ψ (β, Fr, μ) – поправочний коефіцієнт; β – об’ємний газовміст; ωг, ωр – приведені (до повного перерізу газопроводу) відповідно швидкості газу і рідини, м/с; g = 9,81 м/с2 – прискорення земного тяжіння; D – внутрішній діаметр газопроводу, м; QГ і QР – відповідно витрата газу, м3/доб і витрата рідини, м3/доб.

Для рідини з в’язкістю не більше 2 Па∙с , за допомогою номограми (рис. 2.5) можна визначити коефіцієнт ψ через величини β і Fr.

 

 

Критерії Fr: 1 – 1; 2 – 2; 3 – 3; 4 – > 4

Рис. 2.5 - Залежність приведеного коефіцієнта опору ψ

від об’ємного газовмісту β і числа Фруда Fr

для горизонтальних труб

 

Для визначення поправочного коефіцієнта ψ дотримуючись такої послідовності. Спочатку визначають λ = λ (Re ,ε) за приведеними вище формулами ( 2.36 ÷ 2.39) для сухого газу. Потім вираховують об’ємний газовміст за формулою (2.39), критерій Фруда суміші за формулою (2.36) і потім знаходять від відношення в’язкості рідини до в’язкості газу μ = μр / μг. По номограмі, яка наведена на рис.2.5, визначають коефіцієнт ψ, а потім коефіцієнт гідравлічного опору для газорідинної суміші λсм = λ ψ.

 



Последнее изменение этой страницы: 2016-04-07; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 35.175.212.130 (0.01 с.)