Гідравлічний розрахунок газопроводів

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.

Гідравлічний режим роботи газопроводів призначаю, виходячи з умов максимального використання розрахункового перепаду тиску. Розрахунок розподільчих мереж виконують згідно [8].

Результати розрахунків зводжу в таблицю (дивись таблицю2.8.)

Таблиця 2.8 - Гідравлічний розрахунок газопроводів середнього тиску

Ділянки		V1 м^3/год	L1 М	А1 кПа^2/м	А· L1 кПа^2	d3 x S1 мм	∆Р^2 кПа^2	Рn1 кПа	Рк
Поч..	Кін.
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Головна магістраль 1-2-3-4-5-6
1 2 3 4 5	2 3 4 5 6	1700,68 1376,08 694,49 372,69 162,16	520 90 220 340 60	88,7 88,7 88,7 88,7 88,7	50736 8781 21465 33174 5854	108х4 89х3 89х3 60х3 57х3	60000 28000 14000 8000 9000	400 316 268 240 223	316 268 240 223 201
Магістраль 2-10-9
2 10	10 9	324,33 129,73	520 180	77 77	44044 15246	70х3 57х3	32000 25000	316 260	260 206
Відгалуження
10 3 4 5	11 12 8 7	194,6 681,59 321,8 210,8	100 40 160 50	110 44 176 55	27500 31812 17600 9680	60х3 89х3 60х3 57х3	9000 14000 12000 4500	260 268 240 223	242 240 213 212

Газопроводи низького тиску

Згідно вимог сумарна втрата тиску від ГРП до найбільш віддаленого приладу не повинна перевищувати 1800 Па. Манометричний тиск у газопроводі після ГРП як правило приймається 3000 Па, [8].

Гідравлічний розрахунок виконую методом питомих втрат тиску на тертя в наступній послідовності. Накреслюю розрахункову схему, на якій нумерую вузлові точки, проставляю напрямок руху газу і довжини ділянок.     

Спочатку знаходжу шляхові витрати газу на ділянках мереж V_шлі, м³/год, згідно формули

V_шлі= L_прі* ,         (2.16)

 

де L_прі - приведена довжина ділянки, м;

V_грп - потужність ГРП, м³/год.;

V - витрати газу зосередженими споживачами, які приєднані до мережі низького тиску, м³/год.;

n - кількість ділянок мережі низького тиску.

Приведену довжину ділянки L_прі, м, визначаю за формулою

 

L_прі= L_г*К_е*К_з,        (2.17)

де L_г - геометрична довжина ділянки, м;

К_е - коефіцієнт поверховості (приймаю рівним одиниці);

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

Питому витрату газу V_п, визначаю за формулою

 

, (2.18)                                    

 

де V_грп - навантаження на ГРП, м³/год;  

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

Розрахунки веду в формі таблиці (дивись таблицю 2.9).          

Таблиця 2.9 - Шляхові витрати газу

Ділянки		Геометрична довжина Lд м	Коефіцієнт		Приведена довжина Lпр м	Шляхова витрата газу м^3/год
Поч.	Кін.		Поверхо-вості Кп	Забудови Кз
1	2	3	4	5	6	7
25 24 23 20 19 18 17 16 14 13 15 20 22	24 23 20 19 18 17 16 14 13 15 12 22 21	40 80 140 50 110 110 70 260 190 110 70 70 190	1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1	0 0,5 0,5 1 1 1 0,5 1 0,5 0,5 0,5 0 1	0 40 70 50 110 110 35 260 95 55 35 0 190	0 6,8 11,9 8,5 18,7 18,7 6,46 44,2 16,15 9,35 6,46 0 32,3
21 12 8 9 9 8 7 6 5 4 3 2 24 26 34 35 35 37 38 39 40 41 36 26 27 28 33 28 29 31 32 29 Всього	12 8 9 10 11 7 6 5 4 3 2 1 26 34 35 36 37 38 39 40 41 36 6 27 28 33 3 29 31 32 2 30	70 50 120 50 100 380 60 80 120 60 120 60 90 70 80 280 50 40 60 50 200 140 90 180 90 100 400 130 70 310 140 100	1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1	0 0,5 0,5 0,5 1 1 0,5 0,5 1 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 1 1 0 0,5 0,5 0,5 1 0,5 1 1 0,5 0,5 1 0,5 0,5 0,5 1 1	0 25 60 25 100 380 30 40 120 30 60 30 45 35 80 280 0 20 30 25 200 70 90 180 45 50 400 65 35 155 140 100	0 4,25 10,2 4,25 17 64,6 5,1 6,8 20,4 5,1 10,2 5,1 7,65 6,46 13,6 47,6 0 3,4 5,1 4,25 34 11,9 15,3 30,6 7,65 8,5 68 11,05 6,46 26,35 23,8 17 681,19

 

Вузлові витрати газу. Поняття вузлової витрати газу вводиться для полегшення обчислення розрахункових витрат газу. При цьому припускається, що в системі відбір газу відбувається лише у вузлах. Визначаю вузлові витрати газу V^j, м³/год, по формулі

,   (2.19)

 

де V_шлі - шляхова витрата газу і-тою ділянкою, м³/год;- кількість ділянок, які збігаються в і-ому вузлі.

¹ = ½ (V_2-1) = 2,55 м³/год.² = ½ (V_32-2 + V_3-2 + V_2-1) = 19,55м³/год³ = ½ (V_33-3 + V_4-3 +V_3-2 ) = 41,65м³/год⁴ = ½ (V_5-4 + V_4-3) = 12,75м³/год⁵ = ½ (V_6-5 + V_5-4) = 13,6м³/год⁶ = ½ (V_36-6 + V_7-6 + V_6-5) = 13,6м³/год⁷ = ½ (V_8-7 + V_7-6 ) = 34,85м³/год⁸ = ½ (V_12-8 + V_8-7 + V_8-9) = 39,525м³/год⁹ = ½ (V_8-9 + V_9-10 +V_9-11) = 15,725м³/год¹⁰ = ½ (V_9-10) = 2,125м³/год¹¹ = ½ (V_9-11) = 8,5м³/год¹² = ½ (V_21-12 + V_15-12 + V_12-8) = 5,355м³/год¹³ = ½ (V_14-13 +V_13-15) = 4,675 м³/год¹⁴ = ½ (V_16-14 + V_14-13) = 30,175м³/год¹⁵ = ½ (V_13-15 + V_15-12) = 7,905м³/год¹⁶ = ½ (V_17-16 + V_16-14) = 25,33м³/год¹⁷ = ½ (V_18-17 + V_17-16) = 12,58м³/год¹⁸ = ½ (V_19-18 +V_18-17) = 18,7м³/год¹⁹ = ½ (V_20-19 +V_19-18) = 13,6м³/год²⁰ = ½ (V_23-20 + V_20-22 + V_20-19) = 10,2м³/год²¹ = ½ (V_22-21 + V_21-12) = 16,15м³/год²² = ½ (V_20-22 + V_22-21) = 16,15м³/год²³ = ½ (V_24-23 +V_23-20) = 9,35м³/год²⁴ = ½ (V_25-24 + V_24-26 + V_24-23) = 7,225м³/год²⁵ = ½ (V_24-25 ) = 0м³/год²⁶ = ½ (V_24-26 +V_26-34 +V_26-27) = 22,355м³/год²⁷ = ½ (V_26-27 +V_27-28) = 19,125м³/год²⁸ = ½ (V_27-28+V_28-33 +V_28-29) = 13,6м³/год²⁹ = ½ (V_28-29 + V_29-31 + V_29-30) = 17,255м³/год³⁰ = ½ (V_29-30) = 8,5 м³/год³¹ = ½ (V_29-31 + V_31-32) = 16,405м³/год³² = ½ (V_31-32 + V_32-2) = 25,075м³/год³³ = ½ (V_28-33 + V_33-3) = 38,25м³/год³⁴ = ½ (V_26-34 + V_34-35) = 10,03м³/год³⁵ = ½ (V_34-35 +V_35-37 +V_35-36) = 30,6м³/год³⁶ = ½ (V_35-34 +V_41-36) = 12,75м³/год³⁷ = ½ (V_35-37 + V_37-38) = 1,7м³/год³⁸ = ½ (V_37-38 + V_38-39) = 4,25м³/год³⁹ = ½ (V_38-39 + V_39-40) = 4,6м³/год⁴⁰ = ½ (V_39-40 +V_40-41) = 19,2м³/год⁴¹ = ½ (V_40-41 + V_41-36) = 22,95м³/год

 

Розрахункові витрати газу

Визначаю розрахункові годинні витрати газу на ділянках, використовуючи перший закон Кірхгофа, який стосовно газових мереж, можна сформулювати таким чином: кількість газу, який відбирається у вузлі з урахуванням вузлової витрати, повинно забезпечуватись рівною кількістю газу, що надходить в даний вузол. Мінімальне значення розрахункової витрати газу на ділянці повинно бути не менше половини шляхової витрати. Визначення розрахункових витратV_i,м³/год, розпочинаю з найбільш віддалених від ГРП вузлів за формулою

 

, (2.20)

вузол 1: V_2-1 = V¹ = 2,55 м³/год.

вузол 2: V_32-2 + V_3-2 = V_2-1 + V² = 24,65 м³/год_32-2 = 13,3 м³/год V_3-2 = 11,35 м³/год

вузол 3: V_4-3 + V_33-3 = V_3-2 + V³ = 51,85 м³/год_4-3 = 6 м³/год V_33-3 = 45,85 м³/год

вузол 4: V_5-4 = V_4-3 + V⁴= 18,75м³/год

вузол 5: V_6-5 = V⁵ + V_5-4 = 32,35 м³/год

вузол 6: V_36-6 + V_7-6 = V_6-5 + V⁶ = 45,95 м³/год_36-6 = 27,95 м³/год V_7-6 = 18 м³/год

вузол 7: V_8-7 = V⁷ + V_7-6 = 52,85 м³/год

вузол 8: V_12-8 = V_8-9 + V_8-7 + V⁸ = 79,2 м³/год

вузол 9: V_8-9 = V_9-11 + V_9-10 + V⁹ = 26,35 м³/год

вузол 10: V_9-10 = V¹⁰ = 2,125 м³/год

вузол 11: V_9-11 = V¹¹ = 8,5 м³/год

вузол 12: V_21-12 + V_15-12 = V_12-8 + V¹² = 84,555 м³/год_21-12 = 42,27 м³/год V_15-12 = 42,26 м³/год

вузол 13: V_14-13 = V_13-15 + V¹³ = 54,84 м³/год

вузол 14: V_16-14 = V_14-13 + V¹⁴ = 30,175 м³/год

вузол 15: V_13-15 = V_15-12 + V¹⁵ = 50,165 м³/год

вузол 16: V_17-16 = V_16-14 + V¹⁶ = 55,505 м³/год

вузол 17: V_18-17 = V_17-16 + V¹⁷ = 68,085 м³/год

вузол 18: V_19-18 = V_18-17 + V¹⁸ = 86,785 м³/год

вузол 19: V_20-19 = V_19-18 + V¹⁹ = 100,385 м³/год

вузол 20: V_23-20 = V_20-19 + V_20-22 + V²⁰ = 285,145 м³/год

вузол 21: V_22-21 = V_21-12 + V²¹ = 58,41 м³/год

вузол 22: V_20-22 = V_22-21 + V²² = 74,56 м³/год

вузол 23: V_24-23 = V_23-20 + V²³ = 294,495 м³/год

вузол 24: V_25-24 = V_24-23 + V_24-26 + V²⁴ = 681,1 м³/год

вузол 26: V_24-26 = V_26-27 + V_26-34 + V²⁶ = 360,835 м³/год

вузол 27: V_26-27 = V_27-28 + V²⁷ = 226,805 м³/год

вузол 28: V_27-28 = V_28-29 + V_28-33 + V²⁸ = 207,68 м³/год

вузол 29: V_28-29 = V_29-30 + V_29-31 + V²⁹ = 109,98 м³/год

вузол 30: V_29-30 = V³⁰ = 8,5 м³/год

вузол 31: V_29-31 = V_31-32 + V³¹ = 84,225 м³/год

вузол 32: V_31-32 = V_32-2 + V³² = 38,375 м³/год

вузол 33: V_28-33 = V_33-3 + V³³ = 84,1 м³/год

вузол 34: V_26-34 = V_34-35 + V³⁴ = 134,03 м³/год

вузол 35: V_34-35 = V_35-37 + V_35-36 + V³⁵ = 124 м³/год

вузол 36: V_35-36 + V_41-36 = V_36-6 + V³⁶ = 40,7 м³/год_35-36 = 27,1 м³/год V_41-36 = 13,6 м³/год

вузол 37: V_35-37 = V_37-38 + V³⁷ = 66,3 м³/год

вузол 38: V_37-38 = V_38-39 + V³⁸ = 64,6 м³/год

вузол 39: V_38-39 = V_39-40 + V³⁹ = 60,35 м³/год

вузол 40: V_39-40 = V_40-41 + V⁴⁰ = 55,75 м³/год

вузол 41: V_40-41 = V_41-36 + V⁴¹ = 36,55 м³/год

 

Результати гідравлічного розрахунку газопроводів низького тиску зводжу в таблицю 2.10.

 

Таблиця 2.10 - Гідравлічний розрахунок газопроводів низького тиску

Ділянки		V1 м^3/год	Lг, м	Lр, м		d3 x S	R, Па/м	∆Р Па	Рn1 Па	Рк, Па
Поч.	Кін.
1	2	3	4	5	6	7	8	9		10
Головна магістраль 25-24-26-34-35-37-38-39-40-41-36
25 24 26 34 35 37 38 39 40 41	24 26 34 35 37 38 39 40 41 36	680,7 360,835 134,03 124 66,3 64,6 60,35 55,75 36,55 13,6	40 90 70 80 50 40 60 50 200 140	44 99 77 88 55 44 66 55 220 154	219х6 168х6 108х4 108х4 89х3 89х3 89х3 83х3 76х3 57х3	1,35 1,4 2,1 1,9 1,7 2,7 2,1 1,9 0,8 0,3	59 138 161 167 93 118 138 104 176 46	3000 2941 2803 2636 2469 2376 2258 2120 2016 1840		2941 2803 2636 2469 2376 2258 2120 2016 1840 1794
R=1,35Па/м				∑=902м	α = -0,3%
Магістраль 24-23-20-19-18-17-16-14-13-15
24 23 20 19 18 17 16 14 13 15	23 20 19 18 17 16 14 13 15 12	293,495 285,145 100,385 86,785 68,085 55,505 50,175 54,84 50,165 42,26	80 140 50 110 110 70 260 190 110 70	88 154 55 121 121 77 286 209 121 77	168х6 168х6 127х3 108х4 102х4 102х4 89х3 89х3 89х3 76х3	0,9 1,1 0,5 1,2 1 1 0,4 1,2 1 1	72 154 25 132 110 70 104 228 121 77	2941 2869 2715 2690 2558 2448 2378 2274 2046 1925		2869 2715 2690 2558 2448 2378 2274 2046 1925 1848
R=0,9Па/м				∑=1309м	α = 2,6%
Магістраль 20-22-21-12-8-7-6-5-4-3-2
20 22 21 12 8 7 6 5 4 3 2	22 21 12 8 7 6 5 4 3 2 1	174,56 58,41 42,26 79,2 52,85 42,56 32,75 18,75 16,89 11,35 2,55	70 190 70 50 380 60 80 120 60 120 60	77 209 77 55 418 66 88 132 66 132 66	133х4 127х3 127х3 127х3 127х3 89х3 89х3 76х3 76х3 57х3 57х3	0,65 0,8 1,1 1,4 0,4 1 1,1 0,35 1 0,4 0,65	50 167 84 77 167 66 97 46 66 52 41	2715 2665 2498 2414 2337 2170 2104 2007 1961 1895 1843		2665 2498 2414 2337 2170 2104 2007 1961 1895 1843 1802
R=0,85Па/м				∑=1386м	α = 0,2%
Магістраль 26-27-28-29-31-32
26 27 28 29 31 32	27 28 29 31 32 2	226,805 207,68 109,98 87,225 38,375 13,3	180 90 130 70 310 140	198 99 143 77 343 154	168х6 168х6 127х3 108х4 89х3 76х3	1 0,9 1 2 0,3 2	198 90 143 154 102 308	2803 2605 2515 2372 2218 2116		2605 2515 2372 2218 2116 1808
R=1,2Па/м				∑=1012м	α = 0,4%
Магістраль 28-33-3
28 33	33 3	84,1 45,85	100 400	110 440	102х3 83х3	1,3 0,8	143 352	2515 2372		2372 1920
R=2,2Па/м				∑=550м	α = 6,66%
Магістраль 8-9-11
8 9	9 11	26,35 8,5	120 100	132 110	57х3 57х3	2 2,2	262 264	2337 2075		2075 1811
R=4,95Па/м				∑=242м	α = 0,6%
Відгалудження
9	10	2,125	50	55	57х3	3,5	192	2075		1883
35	36	27,1	280	308	57х3	1,8	554	2469		1915
36	6	27,95	90	99	108х4	0,01	1	1802		1801
29	30	8,5	100	110	57х3	1,5	165	2372		2207