4 Определение путевых и расчетных расходов газа по участкам кольцевой цепи
Гидравлический расчет газопроводов низкого давления (до 5 кПа) сводится к решению транспортной задачи с последующей ее оптимизацией.
Исходные данные для расчета:
- общий расход газа через ГРП, питающее сеть низкого давления:
V0 = 5879 м3 / ч.
- расчетная схема газопровода;
- расчетный перепад давления в сети
∆р = 1250 Па.
Задачей гидравлического расчета сети низкого давления является определение диаметров всех ее участков при соблюдении заданного ∆р. 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, (4.1)
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;
l Г - геометрическая длина участка по плану района газификации, м;
КЭ - коэффициент этажности, учитывающий наличие зданий различной этажности;
КЗ - коэффициент застройки, учитывающий плотность жилой застройки по трассе газопровода.
Расчётная схема многокольцевого газопровода низкого давления приведена в приложении 2
Расчет путевых расходов газа сводим в таблицу 2.
Таблица 2 - Путевые расходы газа
| Номер участка | Геометрич. длина, м |
Расчетная длина, м |
Коэффициент этажности | Коэффициент застройки |
Приведенная длина, м |
Путевой расход, м3/ч |
| 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 |
| 3-6 | 300 | 330 | 1 | 1 | 330 | 144,8862 |
| 1-6 | 300 | 330 | 1 | 1 | 330 | 144,8862 |
| 3-7 | 300 | 330 | 1 | 1 | 330 | 144,8862 |
| 6-8 | 300 | 330 | 1 | 1 | 330 | 144,8862 |
| 5-9 | 300 | 330 | 1 | 1 | 330 | 144,8862 |
| 5-6 | 400 | 440 | 1 | 1 | 440 | 193,1815 |
| 7-8 | 200 | 220 | 1 | 1 | 220 | 96,59077 |
| 4-10 | 300 | 330 | 1 | 1 | 330 | 144,8862 |
| 9-20 | 300 | 330 | 1 | 1 | 330 | 144,8862 |
| 8-9 | 300 | 330 | 1 | 1 | 330 | 144,8862 |
| 13-20 | 300 | 330 | 1 | 1 | 330 | 144,8862 |
| 13-17 | 300 | 330 | 1 | 1 | 330 | 144,8862 |
| 11-15 | 300 | 330 | 1 | 1 | 330 | 144,8862 |
| 5-14 | 400 | 440 | 1 | 1 | 440 | 193,1815 |
| 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 |
| 12-13 | 200 | 220 | 1 | 1 | 220 | 96,59077 |
| 16-17 | 200 | 220 | 1 | 1 | 220 | 96,59077 |
| 15-18 | 100 | 110 | 1 | 1 | 110 | 48,29538 |
| 14-20 | 300 | 330 | 1 | 1 | 330 | 144,8862 |
| Sl ПР = 5940 |
Определяем узловые расходы газа
V УЗЛ i = 0,5 ∙ S V ПУТ i , (4.2)
где S V ПУТ i - сумма путевых расходов газа на участках, примыкающих к узлу, 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 .
Определяем диаметры участков:
Для этого, используя заданный перепад давления Dр, вычисляют среднюю первоначальную удельную потерю давления на главных направлениях:
А = Dр / S l Р I, (4.3)
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 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 сводим в таблицу 3.
Таблица 3 - Диаметры участков газопровода низкого давления
| Номер участка |
Расчетный расход, м3 / ч |
Расчетная длина, м |
Средня потеря давления, Па/м |
Диаметр условный, мм |
Действит. удельная потеря давления, Па/м |
Потеря давлени на участке, Па |
Давление в конце участка, Па |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| 0-1 | 1786,92 | 22 | 1,33 | 325 ´ 8 | 1,1 | 24,2 | 4975,8 |
| 1-2 | 1135 | 110 | 1,33 | 273 ´ 7 | 1 | 110 | 4865,8 |
| 2-3 | 531 | 220 | 1,33 | 219 ´ 6 | 0,7 | 154 | 4711,8 |
| 3-7 | 72,44 | 330 | 1,33 | 108 ´ 4 | 0,9 | 197 | 4414,8 |
| 6-8 | 72,44 | 330 | 1,33 | 108 ´ 4 | 0,9 | 197 | 4414,8 |
| 5-9 | 72,44 | 330 | 1,33 | 108 ´ 4 | 0,9 | 197 | 4414,8 |
| 7-8 | 48,29 | 220 | 1,33 | 88,5 ´ 4 | 1,38 | 303,6 | 4111,2 |
| 3-6 | 458,81 | 330 | 1,33 | 219 ´ 6 | 0,47 | 155,1 | 4710,7 |
| Невязка в узле 7: (4414,8-4407,1) / 4414,8 • 100 % = 0,17 % | |||||||
| 11-15 | 265,62 | 330 | 1,33 | 159 ´ 4 | 1,1 | 363 | 4348,8 |
| 12-14 | 48,29 | 220 | 1,33 | 88,5 ´ 4 | 1,3 | 286 | 4062,8 |
| 1-4 | 555,4 | 330 | 1,33 | 219 ´ 6 | 0,75 | 247,5 | 4728,3 |
| 4-10 | 265,62 | 330 | 1,33 | 159 ´ 4 | 1,1 | 363 | 4365,3 |
| 10-14 | 48,29 | 220 | 1,33 | 88,5 ´ 4 | 1,38 | 303,6 | 4061,7 |
| 14-20 | 72,44 | 330 | 1,33 | 108 ´ 4 | 0,9 | 197 | 4414,8 |
| 9-20 | 265,62 | 330 | 1,33 | 159 ´ 4 | 1,1 | 363 | 4365,3 |
| 4-10 | 265,62 | 330 | 1,33 | 159 ´ 4 | 1,1 | 363 | 4365,3 |
| Невязка в узле 14: (4062,8-4061,7)/4062,8 • 100 % = 0,03 % | |||||||
| 5-6 | 96,59 | 440 | 1,33 | 114 ´ 4 | 1,2 | 528 | 4182,7 |
| 4-5 | 72,44 | 330 | 1,76 | 89 ´ 3 | 1,8 | 594 | 4117,8 |
| 8-9 | 265,62 | 330 | 1,33 | 159 ´ 4 | 1,1 | 363 | 4365,3 |
| 1-6 | 72,44 | 330 | 1,76 | 89 ´ 3 | 1,8 | 594 | 4117,8 |
| Невязка в узле 5: (4182,7-4117,8)/4182,7 • 100 % = 1,55 % | |||||||
| 5-14 | 96,59 | 440 | 1,33 | 114 ´ 4 | 1,2 | 528 | 4182,7 |
| 10-11 | 48,29 | 220 | 1,33 | 88,5 ´ 4 | 1,38 | 303,6 | 4061,7 |
| 12-13 | 48,29 | 220 | 1,33 | 88,5 ´ 4 | 1,38 | 303,6 | 4045,2 |
| 15-18 | 1135 | 110 | 1,33 | 273 ´ 7 | 1 | 110 | 4865,8 |
| 16-17 | 48,29 | 220 | 1,33 | 88,5 ´ 4 | 1,38 | 303,6 | 4045,2 |
| 20-13 | 265,62 | 330 | 1,33 | 159 ´ 4 | 1,1 | 363 | 4365,3 |
| 13-17 | 265,62 | 330 | 1,33 | 159 ´ 4 | 1,1 | 363 | 4365,3 |
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.