Гидравлический расчет наклонных распределительных газопроводов

Городские распределительные газопроводы не всегда являются строго горизонтальными. Наличие разности отметок начальной и конечной точек газопровода может оказывать заметное влияние на величину расхода газа, особенно для газопроводов с малыми до­пустимыми перепадами давления.

Плотность газа в распределительных газопроводах практически постоянна по всей длине и не может влиять на изменение скорос­ти газа. Линейная скорость газа — переменная вдоль распредели­тельного газопровода низкого давления. Изменение линейной ско­рости газа вызвано отбором газа из газопровода. В связи с этим поток газа будет инерционным, что влияет на величину перепада давления.

В общем случае на перепад давления в распределительном га­зопроводе оказывают влияние следующие факторы: гидравличе­ские потери на трение, разность отметок газопровода, силы инер­ции потока газа и местные сопротивления в газопроводе.

Схема для расчета перепада давления на участке наклонного газопровода

Интегрируя уравнение Бернулли при р = const, найдем перепад давления р₁ - р₂ на всем участке наклонного газопровода

После интегрирования этого уравнения и подстановки соответствующих пределов получим

Окончательное выражение общего перепада давления на рас­сматриваемом участке газопровода с учетом перепадов давления на местных сопротивлениях будет иметь вид

При отсутствии отбора газа по длине линейные скорости в на­чале и в конце газопровода равны между собой, т. е. w₁=w₂. В этом случае перепад давления для наклонного газопровода будет:

для ламинарного режима

для турбулентного режима в случае применения закона Блазиуса

для турбулентного режима при квадратичном законе сопро­тивления

где λ— коэффициент гидравлического сопротивления; Q_тр — тран­зитный расход газа; р — плотность газа; g — ускорение свободного падения; d — внутренний диаметр газопровода; F— площадь внут­ренней поверхности трубопровода; w — линейная скорость потока газа; z _Г — изменение профиля газопровода; v — коэффициент ки­нематической вязкости; ξ_i— коэффициент местного сопротивле­ния.

Если коэффициент гидравлического сопротивления зависит от числа Рейнольдса и шероховатости внутренней поверхности сте­нок газопровода (переходная область турбулентного режима), то следует использовать для λ обобщенную формулу λ=f(Re, к_ъ, d).

Для тупиковых участков газопровода, в которых отсутствует транзитный расход (Q_Tp = 0), перепад давления:

для ламинарного режима

для критического режима

для турбулентного режима в случае применения закона Блазиуса

для турбулентного режима при квадратичном законе сопротив­ления

где Q_n — путевой расход газа; α — коэффициент Кориолиса, рав­ный для ламинарного режима 2,0 и для турбулентного — 1,1; i — порядковый номер местного сопротивления; п — число местных сопротивлений.

Когда в газопроводе нет транзитного расхода, весь газ отби­рается по длине, и в конце газопровода расход окажется равным нулю. Поэтому линейная скорость газа в конце газопровода при­нята равной нулю.

Для газопроводов с транзитными и путевыми расходами рас­четные формулы будут иметь вид: для ламинарного режима

для критического режима

для турбулентного режима в случае применения закона Блазиуса

для турбулентного режима при квадратичном законе сопротив­ления

Параметры, входящие в расчетные формулы, вы­ражены в единицах СИ.

Дата добавления: 2014-01-14