Расчёт при нормальном потокораспределении

Расчёт при нормальном потокораспределении.

Нормальное потокораспределение предполагает движение газа от питания кольца в обе стороны.

Точка схода обоих потоков газа должна находиться где-то на кольце. Эта точка определяется из следующих условий - расходы газа по обоим направлениям кольца должны быть примерно одинаковыми. Расчёты при нормальном потокораспределении рекомендуется свести в таблицу.

Таблица 6. NО участка. Расход на участке, м3 ч Диаметр газопровода, мм Длина участка, км Р2Н-Р2К l, МПа2 км Р2Н-Р2К, МПа2 Р2Н-Р2К VУЧ, 10-6 1 2 3 4 5 6 7 1 -10650,2445 500 0,2 0,052 0,0104 0,976 2 -10623,4645 500 0,21 0,052 0,01092 1,026 3 -8739,9445 500 0,14 0,034 0,00476 0,545 4 -8736,4015 500 0,41 0,034 0,01394 1,596 5 -7605,1815 400 0,83 0,085 0,07055 9,277 6 -7578,4015 400 0,14 0,085 0,0119 1,57 7 -7558,8765 400 0,16 0,085 0,0136 1,799 8 -7125,8665 400 0,11 0,075 0,00825 1,158 9 -7122,3235 400 0,2 0,075 0,015 2,106 10 -5238,8035 400 0,11 0,039 0,00429 0,819 11 -5212,0235 400 0,04 0,039 0,00156 0,299 12 9996,9165 400 0,23 0,122 0,02806 2,807 13 10082,1515 400 0,43 0,122 0,05246 5,203 14 10085,6945 400 0,07 0,122 0,00854 0,847 15 10105,2195 500 0,66 0,045 0,0297 2,939 16 10131,9995 500 0,37 0,045 0,01665 1,643 17 10217,2345 500 1,68 0,045 0,0756 7,399 18 10650,2445 500 0,07 0,05 0,0035 0,329 S 0,37968 S 42,34 10-6 0,04934 Знаки и - означают условное деление потоков газа на положительные направление по часовой стрелке и отрицательные движение против часовой стрелки. Для определения ошибки надо просуммировать по модулю все числа в графе 6 и оценить разность положительных и отрицательных чисел в этой же графе по нижеприведенной формуле Ошибка составляет 0,04934 100 0,5 0,37968 25,99 Диаметры участков газопровода в этом режиме выбираются из таблицы расчетов в аварийных режимах.

Для каждого участка принимается наибольший из двух диаметров. При этом размеры диаметров на головных участках кольца будут наибольшими.

Далее размеры диаметров будут монотонно убывать в направлении точки схода потоков.

Для определения удельной разности квадратов давлений на участке используют номограмму рис. 11.2. 10 . Их определяют по известным диаметру и расходу и вносят в графу 5 таблицы. Зная расчетные длины участков, вычисляют разности квадратов давлений на участках и вносят их в графу 6 таблицы. Критерием правильности расчёта является равенство сумм положительных и отрицательных значений Р2н - Р2к. Если равенства нет, то разность этих значений не должна превышать 10 от половины абсолютного значения суммы чисел в графе 6 таблицы.

В нашем примере эта разность составляет 25,99 , что слишком много. Следовательно, расчёт надо повторить. Для снижения ошибки надо подсчитать так называемый круговой расход по формуле DV е Р2н - Р2к 106 2 е Р2н - Р2к Vi. DV 0,04934 106 2 42,34 582,66 600 м3 ч , Сумма в знаменателе этой формулы берется из графы 7 таблицы 6. Увеличим все положительные расходы на 600 м3 ч, а все отрицательные расходы уменьшим также на 600 м2 ч. Повторим расчет при новых значениях расходов на участках Таблица 7. NО Участка.

Расход на участке, м3 ч Диаметр газопровода, мм Длина участка, км Р2Н-Р2К l, МПа2 км Р2Н-Р2К, МПа2 Р2Н-Р2К VУЧ, 10-6 1 2 3 4 5 6 7 1 -11250,2445 500 0,2 0,06 0,012 0,976 2 -11223,4645 500 0,21 0,06 0,0126 1,026 3 - 9339,9445 500 0,14 0,037 0,00518 0,545 4 -9336,4015 500 0,41 0,037 0,01517 1,596 5 -8205,1815 400 0,83 0,1 0,083 9,277 6 -8178,4015 400 0,14 0,1 0,014 1,57 7 -8158,8765 400 0,16 0,1 0,016 1,799 8 -7125,8665 400 0,11 0,085 0,00935 1,158 9 -7725,3235 400 0,2 0,085 0,017 2,106 10 -5838,8035 400 0,11 0,048 0,00528 0,819 11 -5812,0235 400 0,04 0,048 0,00192 0,299 12 9396,9165 400 0,23 0,117 0,02691 2,807 13 9482,1515 400 0,43 0,117 0,05031 5,203 14 9485,6945 400 0,07 0,117 0,00819 0,847 15 9505,2195 500 0,66 0,038 0,02508 2,939 16 9531,9995 500 0,37 0,038 0,01406 1,643 17 9617,2345 500 1,68 0,038 0,06384 7,399 18 10050,2445 500 0,07 0,045 0,00315 0,329 S 0,38304 S 43,5 10-6 0,00004 Ошибка составляет 0,00004 100 0,5 0,38304 0,02 , После введения кругового расхода ошибка снизилась до 0,02 , что приемлемо.

На этом гидравлический расчет газопровода высокого давления заканчивается. 12.2. Гидравлический расчет многокольцевых газовых сетей низкого давления.

Гидравлический расчет газопроводов низкого давления до 5 кПа сводится к решению транспортной задачи с последующей ее оптимизацией.

Исходные данные для расчета 1. Общий расход газа через ГРП, питающее сеть низкого давления V0 1883,52 м3 ч . 2. Расчетная схема рис. 3. 3. Расчетный перепад давления в сети DP 1200 Па. Задачей гидравлического расчета сети низкого давления является определение диаметров всех ее участков при соблюдении заданного DP. Минимальный диаметр труб в сети должен быть равен 50 мм. Путевые расходы газа на участках определяются по формуле VПУТ l ПР i V0 Sl ПР i где l ПР i - приведенная длина участка, м l ПР i l Р К Э К З l Р - расчетная длина участка l Р 1,1 l Г , м l Г - геометрическая длина участка по плану района газификации, м К Э - коэффициент этажности, учитывающий наличие зданий различной этажности К З - коэффициент застройки, учитывающий плотность жилой застройки по трассе газопровода. Расчет путевых расходов газа сводим в таблицу 8. Табл. 8. Номер участка Геометрич.

Длина, м Расчетная Длина, м Коэфф. Этажности Коэфф. Застройки Приведеная длина, м Путевой расход, м3 ч 1 2 3 4 5 6 7 0-1 20 22 1 0 0 0 1-2 100 110 1 1 110 48,29538 2-3 200 220 1 1 220 96,59077 1-4 300 330 1 1 330 144,8862 4-5 300 330 1 1 330 144,8862 2-6 300 330 1 1 330 144,8862 3-7 300 330 1 1 330 144,8862 5-6 400 440 1 1 440 193,1815 6-7 200 220 1 1 220 96,59077 7-8 200 220 1 1 220 96,59077 6-9 200 220 1 1 220 96,59077 4-10 300 330 1 1 330 144,8862 3-12 300 330 1 1 330 144,8862 10-14 200 220 1 1 220 96,59077 10-11 200 220 1 1 220 96,59077 12-13 200 220 1 1 220 96,59077 12-14 200 220 1 1 220 96,59077 Sl ПР 5940 Определяем узловые расходы газа V УЗЛ i 0,5 S V ПУТ i, м3 ч, где S V ПУТ i - сумма путевых расходов газа на участках, примыкающих к узлу, м3 ч , V УЗЛ 1 96,59077 м3 ч , V УЗЛ 2 144,8862 м3 ч , V УЗЛ 3 193,1815 м3 ч , V УЗЛ 4 217,3292 м3 ч , V УЗЛ 5 169,0338 м3 ч , V УЗЛ 6 265,6246 м3 ч , V УЗЛ 7 169,0338 м3 ч , V УЗЛ 8 48,0338 м3 ч , V УЗЛ 9 48,29538 м3 ч , V УЗЛ 10 169,0338 м3 ч , V УЗЛ 11 48,29538 м3 ч , V УЗЛ 12 169,0338 м3 ч , V УЗЛ 13 48,29538 м3 ч , V УЗЛ 14 96,59077 м3 ч , Определяем расчетный расход газа на участках.

При вычислении расчетного расхода газа используют первое правило Кирхгофа для сетей, которое можно сформулировать так алгебраическая сумма всех потоков газа в узле равна нулю. Минимальное значение расчетного расхода газа на участке должно быть равно половине путевого. Для обеспечения экономичности системы следует выделить главные направления, по которым транспортируется большая часть газа. Такими направлениями будут 0-1-2-3-7-8 0-1-2-6-7-8 0-1-2-6-9 0-1-2-6-5 0-1-4-5 0-1-4-10-11 0-1-4-10-14 0-1-2-3-12-13 0-1-2-3-12-14 На этих направлениях можно выделить участки, по которым идут транзитные потоки газа. Это участки 1-2 2-6 2-3 3-12 1-4 4-10. Здесь расчетный расход определяется по правилу Кирхгофа.

На участках, где нет транзитных потоков газа VР 0,5 VПУТ м3 ч , VР 0-1 1786,929 м3 ч VР 1-2 1134,942 м3 ч VР 2-3 531,2492 м3 ч VР 1-4 555,3969 м3 ч VР 4-5 72,44308 м3 ч VР 2-6 458,8062 м3 ч VР 3-7 72,44308 м3 ч VР 5-6 96,59077 м3 ч VР 6-7 48,29538 м3 ч VР 7-8 48,29538 м3 ч VР 6-9 48,29538 м3 ч VР 4-10 265,6246 м3 ч VР 3-12 265,6246 м3 ч VР 10-14 48,29538 м3 ч VР 10-11 48,29538 м3 ч VР 12-13 48,29538 м3 ч VР 12-14 48,29538 м3 ч Определяем диаметры участков Для этого, используя заданный перепад давления DP, вычисляют среднюю первоначальную удельную потерю давления на главных направлениях А DР S l Р i Па м где S l Р i - сумма расчетных длин участков, входящих в данное главное направление.

По величине А и расчетному расходу газа на каждом участке по номограмме рис.11.4 10 определяют диаметры газопровода.

Действительное значение удельных потерь давления на участке определяют при выборе стандартного значения условного диаметра по той же номограмме.

Действительное значение удельной потери на участке умножают на расчётную длину участка и вычисляют, таким образом, потерю давления на этом участке.

Общая потеря давления на всех участках главного направления не должна превышать заданного DР. Все расчеты по определению диаметров участков газопровода низкого давления сводят в таблицу. Табл. 9. Номер Участка Расчетн. расход, м3 ч Расчет длина, м Средняя потеря давления, Па м Диаметр Условный, Мм Действит. удельная потеря давления, Па м Потеря давления на участке, Па Давл. В конце участка, Па 1 2 3 4 5 6 7 8 0-1 1786,92 22 1,33 325 ґ 8 1,1 24,2 4975,8 1-2 1134,94 110 1,33 273 ґ 7 1 110 4865,8 2-3 531,25 220 1,33 219 ґ 6 0,7 154 4711,8 3-7 72,44 330 1,33 108 ґ 4 0,9 197 4414,8 7-8 48,29 220 1,33 88,5 ґ 4 1,38 303,6 4111,2 2-6 458,81 330 1,33 219 ґ 6 0,47 155,1 4710,7 6-7 48,29 220 1,33 88,5 ґ 4 1,38 303,6 4407,1 Невязка в узле 7 4414,8-4407,1 4414,8 100 0,17 3-12 265,62 330 1,33 159 ґ 4 1,1 363 4348,8 12-14 48,29 220 1,33 88,5 ґ 4 1,3 286 4062,8 1-4 555,4 330 1,33 219 ґ 6 0,75 247,5 4728,3 4-10 265,62 330 1,33 159 ґ 4 1,1 363 4365,3 10-14 48,29 220 1,33 88,5 ґ 4 1,38 303,6 4061,7 Невязка в узле 14 4062,8-4061,7 4062,8 100 0,03 5-6 96,59 440 1,33 114 ґ 4 1,2 528 4182,7 4-5 72,44 330 1,76 89 ґ 3 1,8 594 4117,8 Невязка в узле 5 4182,7-4117,8 4182,7 100 1,55 6-9 48,29 220 1,76 88,5 ґ 4 1,38 303,6 4407,1 10-11 48,29 220 1,33 88,5 ґ 4 1,38 303,6 4061,7 12-13 48,29 220 1,33 88,5 ґ 4 1,38 303,6 4045,2 Первым критерием правильности расчёта является невязка давлений в узловых точках, которая не должна быть более 10 . Давление в узловых точках определяется путём вычитания потерь давления на участках из начального давления от ГРП при движении потока газа до рассматриваемого узла по кратчайшему расстоянию.

Разность давлений образуется вследствие различных направлений подхода газа к узлу. Вторым критерием является оценка потерь давления от ГРП до самых удалённых потребителей.

Эта потеря не должна быть более расчётного перепада давления, равного 1200 Па и отличатся от него не более чем на 10 . Условия правильности расчета соблюдаются и на этом расчет многокольцевых сетей низкого давления заканчивается. 12.3 Гидравлический расчет тупиковых газопроводов низкого давления.

Тупиковые газопроводы низкого давления прокладываются внутри жилых домов, внутри производственных цехов и по территории небольших населенных пунктов сельского типа. Источником питания подобных газопроводов являются ГРП низкого давления.

Гидравлический расчет тупиковых газопроводов производят по номограмме рис. 11.4. из 10 .Особенностью расчёта здесь является то, что при определении потерь давления на вертикальных участках надо учитывать дополнительное избыточное давление из-за разности плотностей газа и воздуха, то есть DРД h rВ - rГ g, где h - разность геометрических отметок в конце и начале газопровода, м rВ, rГ - плотности воздуха и газа при нормальных условиях, кг м3 g - ускорение свободного падения, м с2. Для природного газа, который легче воздуха, при движении его по газопроводу вверх значение DР будет отрицательным, а при движении вниз положительным.

Учет местных сопротивлений можно производить путем введения надбавок на трение l Р l Г 1 а 100 , м, где а - процентная надбавка.

Рекомендуются следующие процентные надбавки на газопроводах от ввода в здание до стояка - 25 на стояках - 20 на внутри квартирной разводке при длине 1-2 м 450 , при длине 3-4 м 200 , при длине 5-7 м 120 , при длине 8-12 м 50 . Перепад давления DР в тупиковых газопроводах низкого давления определяется начальным давлением после ГРП или ГРУ, которое равно 4-5 кПа, и давлением необходимым для работы газогорелочных установок или газовых приборов.

Перепад давления DР, согласно рекомендациям таблицы 11.10. 10 принимаем равным 350 Па. 1. Создаём расчётную схему газопровода рис. 4. 2. Назначаем магистральное направление. 3. Определяем для каждого участка магистрального направления расчётный расход газа по формуле, VР VЧАС КОД, м3 ч, где - максимальный часовой расход газа соответствующего потребителя, м3 ч, VЧАС 1,17 м3 ч , КОД - коэффициент одновременности, учитывающий вероятность одновременной работы всех потребителей. 4. Определяем расчётную длину участков магистрального направления l Р i по формуле, l Р l Г 1 а 100 , м, где а - процентная надбавка.

Рекомендуются следующие процентные надбавки на газопроводах от ввода в здание до стояка - 25 на стояках - 20 на внутри квартирной разводке при длине 1-2 м 450 , при длине 3-4 м 200 , при длине 5-7 м 120 , при длине 8-12 м 50 . 5. Вычисляем расчётную длину магистрального направления в метрах, суммируя все расчётные длины его участков S l Р i . 6. Определяем удельный перепад давления на магистральном направлении А DР S l Р i , Па м. А 8,1871345 Па м . 7. Используя диаграмму рис. 11.4. 10 , определяем диаметры участков газопровода магистрального направления и уточняют удельный перепад давления на каждом участке в соответствии с выбранным стандартным диаметром. 8. Определяем действительный перепад давления газа на каждом участке, умножая удельный перепад давления на расчётную длину участка. 9. Суммируем все потери на отдельных участках магистрального направления. 10. Определяем дополнительное избыточное давление в газопроводе, DРД h rВ - rГ g, DРД 110,26538 где h - разность геометрических отметок в конце и начале газопровода, м rВ, rГ - плотности воздуха и газа при нормальных условиях, кг м3 g - ускорение свободного падения, м с2. h 20,7 м , 11. Вычисляем алгебраическую сумму потерь давления а магистрали и дополнительного избыточного давления и сравниваем её с допустимой потерей давления в газопроводе DР. Критерием правильности расчёта будет условие SDРi DРД DРПРИБ Ј DР, где SDРi - сумма потерь давлений на всех участках магистрали, Па DРД - дополнительное избыточное давление в газопроводе, Па DРПРИБ - потеря давления газа в газоиспользующем приборе, Па DР - заданный перепад давления, Па. SDРi DРД DРПРИБ 338,24462 Невязка составляет 3,36 . Отклонение SDРi DРД DРПРИБ от DР должно быть не больше 10 . Расчёт сделан верно.

Все расчёты по определению диаметров газопровода сводим в таблицу.

Табл. 10. NO участка Расход газа, м3 ч Коэфф. одно- врем. Расчёт. расход, м3 ч Длина участка м Надб. на мес. сопр. Расчёт. длина, м Усл. диам. мм Потери давления Па на 1 м на уч-ке 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10-15 1,17 0,65 1,17 6 120 13,2 21,3ґ2,8 2,2 29,04 9-10 0,34 0,45 1,521 3 20 3,6 21,3ґ2,8 4 14,4 8-9 3,51 0,35 1,5795 3 20 3,6 21,3ґ2,8 4,2 15,12 7-8 4,68 0,29 1,638 3 20 3,6 21,3ґ2,8 4,5 16,2 6-7 5,85 0,26 1,6965 7 25 8,75 21,3ґ2,8 5 43,75 1-6 11,7 0,255 3,042 4 25 5 21,3ґ2,8 19 95 0-1 17,55 4,47525 4 25 5 21,3ґ2,8 35 175 S42,75 S388,51 Окончательно принимаем следующие диаметры газопровода на участках магистрального направления 10-15 21,3ґ2,8 мм 9-10 21,3ґ2,8 мм 8-9 21,3ґ2,8 мм 7-8 21,3ґ2,8 мм 6-7 21,3ґ2,8 мм 1-6 21,3ґ2,8 мм 0-1 21,3ґ2,8 ммДва других стояка несут аналогичную нагрузку и по конструкции идентичны расчетному.

Поэтому диаметры газопровода на этих стояках принимаем такими же, как и у рассчитанного. Исключение составят только участки подводящего газопровода 1-2, 6-11. Определяем диаметры газопроводов на этих участках 1. Расчётные длины ответвлений 0-1-6-11-12-13-14, 0-1-2-3-4-5 соответственно составят LP 6-11 40,25, LP 1-2 41,5 м . 2. Расчетные расходы газа Участок 1-2 V Р 1,6965 м3 ч Участок 6-11 V Р 1,6965 м3 ч . 3.Средняя удельная потеря А6-11 8,6956522, А1-2 8,4337349. 4. Диаметры участков по номограмме рис.11.4 из 10 Участок 2-16 21,3ґ2,8, Участок 2-3 21,3ґ2,8. На этом расчет тупикового газопровода низкого давления заканчивается. 13.