p,кПа
|
3485,4
|
3451,5
|
3417,3
|
3382,7
|
3347,7
|
3312,4
|
3276,7
Результаты
расчета давления по участку l6
представлены в таблице 8:
Таблица
8
l,км
|
73
|
74,5
|
76
|
77,5
|
79
|
80,5
|
82
|
p,кПа
|
3276,7
|
3226,9
|
3176,3
|
3124,9
|
3072,7
|
3019,5
|
2965,4
|
В результате расчетов невязка давления в точке р6, рассчитанная по
формулам (1.37) и (1.34), составляет менее 1%, поэтому расчет по ветви l2 -l4 -l6 считаем верным.
Аналогично рассчитаем давления в узловых точках ветви l3 -l5 -l7 по формулам (1.6), (1.7) и (1.8) :
Результаты
расчета давления по участку l2
представлены в таблице 9:
Таблица
9
l,км
|
34
|
36,83
|
39,67
|
42,5
|
45,33
|
48,17
|
51
|
p,кПа
|
4240
|
4202,9
|
4165,4
|
4127,6
|
4089,5
|
4051
|
4012,1
|
Результаты
расчета давления по участку l4
представлены в таблице 10:
Таблица
10
l,км
|
51
|
52,33
|
53,66
|
55
|
56,33
|
57,67
|
59
|
p,кПа
|
4012,1
|
3978,2
|
3944
|
3909,5
|
3874,7
|
3839,6
|
3804,2
|
Результаты
расчета давления по участку l6
представлены в таблице 11:
Таблица
11
l,км
|
59
|
63,67
|
68,33
|
73
|
77,67
|
82,33
|
87
|
p,кПа
|
3804,2
|
3677,4
|
3546,2
|
3409,9
|
3267,9
|
3119,5
|
2963,7
|
В результате расчетов невязка давления в точке р6, рассчитанная по
формулам (1.40) и (1.34), составляет менее 1%, поэтому расчет по ветви l2 -l4 -l6 считаем верным.
По результатам расчетов построим графическую зависимость давления от
продольной координаты трубопровода для всех участков.
2. Гидравлический расчет сложного
газопровода низкого давления
.1 Определение давления в узловых
точках сети
газопровод давление распределительный
Для расчета распределительной газовой сети составим схему согласно
варианту. Изобразим ее на рисунке 5.
Рисунок 5 - Расчетная схема распределительной сети
Исходные данные сведем в таблицу 12.
Таблица 12
Q1, м3/ч
|
Q2, м3/ч
|
Q3, м3/ч
|
L1, км
|
L2, км
|
L3, км
|
L4, км
|
L5, км
|
L6, км
|
L7, км
|
L8, км
|
L9, км
|
3,7
|
3,6
|
4,3
|
3,4
|
2,7
|
1,7
|
7,8
|
2,7
|
1,7
|
8,9
|
2,8
|
1,2
|
Согласно СНиП 2.04.08-87 принимаем потери давления газа в сети 1764Па. Из
расчетной схемы видно, что наиболее удаленный потребитель Q2. Расстояние до него составляет 27,4км.
Определим удельные потери давления по трубопроводу l1-l3-l4-l5-l6-l7-l9:
(2.1)
Примем атмосферное давление равным 0,1 МПа. Тогда по условию абсолютное
давление в конечной точке (рк) составит рк=0,105 МПа.
Рассчитаем давление в точках р6, р5, р4, р3, р2, р1, рн.
(2.2)
Среднее
давление на участке l9 составляет:
(2.3)
(2.4)
Среднее
давление на участке l7 составляет:
(2.5)
(2.6)
Среднее
давление на участке l6 составляет:
(2.7)
(2.8)
Среднее
давление на участке l5 составляет:
(2.9)
(2.10)
Среднее
давление на участке l4 составляет:
(2.11)
(2.12)
Среднее
давление на участке l3 составляет:
(2.13)
(2.14)
Среднее
давление на участке l1 составляет:
(2.15)
2.2 Определение диаметра участков
распределительной сети
Предварительно определим диаметр газопровода по формуле:
, (2.16)
где d - диаметр газопровода, см;
Q -
расход газа при температуре 273К и давлении ратм=760 мм.рт.ст., м3/ч;
t -
температура газа, ̊С;
рср - среднее абсолютное давление газа на расчетном участке газопровода,
МПа;
υ - скорость газа, м/с.
Согласно СНиП 2.04.08-87 принимаем скорость газа υ=7м/с.
2.3 Приведение диаметров участков
сети к стандартным значениям
Выполним проверочный расчет для основной магистрали l1-l3-l4-l5-l6-l7-l9 трубопроводной системы передачи газа низкого давления
для стандартных значений трубопроводов.
Коэффициент кинематической вязкости газа определим по формуле:
, (2.17)
где ν - коэффициент кинематической вязкости газа, м2/с;
μ - коэффициент динамической вязкости
газа, Па∙с;
ρ - плотность газа, кг/м3.
Из приложения В берем значение коэффициента динамической вязкости газа и
находим ν:
Для
определения расчетной формулы потери давления в трубопроводе, вычислим число
Рейнольдса:
, (2.18)
где d - внутренний диаметр газопровода,
см;
Q -
расход газа при температуре 0̊ С и давлении ратм=760 мм.рт.ст., м3/ч;
ν - коэффициент кинематической вязкости
газа при 0̊ С, м2/с.
Для ламинарного режима движения газа (Re ≤ 2000) падение давления в газопроводе:
, (2.19)
Для критического режима движения газа (2000<Re<4000) падение давления в газопроводе:
, (2.20)
Для турбулентного режима движения газа (Re>4000) падение давления в газопроводе:
, (2.21)
где Н - падение давления, Па;
ρ - плотность газа при 0̊ С и
атмосферном давлении 0.10132, кг/м3;
l
- расчетная длина трубопровода постоянного сечения, м;
Δ - эквивалентная абсолютная
шероховатость внутренней стенки трубы.
Уточним диаметр на участке l9.
Ближайший стандартный трубопровод: наружный диаметр 20 мм, толщина стенки 3,2
мм.
Допускаемая
потеря давления в трубопроводе:
, (2.22)
Фактическая величина потери давления в газопроводе по формуле (2.21):
На
основании того, что вычисленная величина потери давления превышает допустимое
значение на участке, изменим величину внутреннего диаметра трубопровода в
большую сторону. Подбором вычислим расчетный диаметр трубопровода. Он
составляет 5,2 см. При таком диаметре Н=76,047 Па. Скорректируем число
Рейнольдса.
Новое значение числа Рейнольдса привело к изменению расчетной формулы с
(2.21) на (2.19). Выполним подбор диаметра по новой формуле. Расчетный диаметр
составляет 5 см. При таком диаметре Н=79,83 Па. Ближайший стандартный
трубопровод: диаметр 60 мм, толщина стенки 5 мм. Скорректируем число
Рейнольдса.
На основании того, что вычисленная величина потери давления находится в
допустимых пределах, расчет участка l9 считаем верным.
Уточним диаметр на участке l7.
Ближайший стандартный трубопровод: наружный диаметр 20 мм, толщина стенки 3,2
мм.
Допускаемая
потеря давления в трубопроводе по формуле (2.22):
Фактическая величина потери давления в газопроводе по формуле (2.21):
На
основании того, что вычисленная величина потери давления превышает допустимое
значение на участке, изменим величину внутреннего диаметра трубопровода в
большую сторону. Подбором вычислим расчетный диаметр трубопровода. Он составляет
5,2 см. При таком диаметре Н=564 Па. Скорректируем число Рейнольдса.
Новое значение числа Рейнольдса привело к изменению расчетной формулы с
(2.21) на (2.19). Выполним подбор диаметра по новой формуле. Расчетный диаметр
составляет 5 см. При таком диаметре Н=592,08 Па. Ближайший стандартный
трубопровод: диаметр 60 мм, толщина стенки 5 мм. Скорректируем число
Рейнольдса.
На основании того, что вычисленная величина потери давления находится в
допустимых пределах, расчет участка l7 считаем верным.
Уточним диаметр на участке l6.
Ближайший стандартный трубопровод: наружный диаметр 25 мм, толщина стенки 2,5
мм.
Допускаемая
потеря давления в трубопроводе по формуле (2.22):
Фактическая величина потери давления в газопроводе по формуле (2.21):
На
основании того, что вычисленная величина потери давления превышает допустимое
значение на участке, изменим величину внутреннего диаметра трубопровода в
большую сторону. Подбором вычислим расчетный диаметр трубопровода. Он
составляет 7 см. При таком диаметре Н=107,55 Па. Скорректируем число
Рейнольдса.
Новое значение числа Рейнольдса привело к изменению расчетной формулы с
(2.21) на (2.20). Выполним подбор диаметра по новой формуле. Расчетный диаметр
составляет 6,8 см. При таком диаметре Н=117,12 Па. Ближайший стандартный
трубопровод: диаметр 76 мм, толщина стенки 4 мм. Скорректируем число
Рейнольдса.
На основании того, что вычисленная величина потери давления находится в
допустимых пределах, расчет участка l6 считаем верным.
Уточним диаметр на участке l5.
Ближайший стандартный трубопровод: наружный диаметр 25 мм, толщина стенки 2,5
мм.
Допускаемая
потеря давления в трубопроводе по формуле (2.22):
Фактическая величина потери давления в газопроводе по формуле (2.21):
На
основании того, что вычисленная величина потери давления превышает допустимое
значение на участке, изменим величину внутреннего диаметра трубопровода в
большую сторону. Подбором вычислим расчетный диаметр трубопровода. Он
составляет 7 см. При таком диаметре Н=170,81 Па. Скорректируем число
Рейнольдса.
Новое значение числа Рейнольдса привело к изменению расчетной формулы с
(2.21) на (2.20). Выполним подбор диаметра по новой формуле. Расчетный диаметр
составляет 6,8 см. При таком диаметре Н=186 Па. Ближайший стандартный
трубопровод: диаметр 76 мм, толщина стенки 4 мм. Скорректируем число
Рейнольдса.
На основании того, что вычисленная величина потери давления находится в
допустимых пределах, расчет участка l5 считаем верным.
Уточним диаметр на участке l4.
Ближайший стандартный трубопровод: наружный диаметр 25 мм, толщина стенки 2,5
мм.
Допускаемая
потеря давления в трубопроводе по формуле (2.22):
Фактическая величина потери давления в газопроводе по формуле (2.21):
На
основании того, что вычисленная величина потери давления превышает допустимое
значение на участке, изменим величину внутреннего диаметра трубопровода в
большую сторону. Подбором вычислим расчетный диаметр трубопровода. Он
составляет 7 см. При таком диаметре Н=493,46 Па. Скорректируем число
Рейнольдса.
Новое значение числа Рейнольдса привело к изменению расчетной формулы с
(2.21) на (2.20). Выполним подбор диаметра по новой формуле. Расчетный диаметр
составляет 6,8 см. При таком диаметре Н=537,36 Па. Ближайший стандартный
трубопровод: диаметр 76 мм, толщина стенки 4 мм. Скорректируем число
Рейнольдса.
На основании того, что вычисленная величина потери давления находится в
допустимых пределах, расчет участка l4 считаем верным.
Уточним диаметр на участке l3.
Ближайший стандартный трубопровод: наружный диаметр 25 мм, толщина стенки 2,5
мм.
Допускаемая
потеря давления в трубопроводе по формуле (2.22):
Фактическая величина потери давления в газопроводе по формуле (2.21):
На
основании того, что вычисленная величина потери давления превышает допустимое
значение на участке, изменим величину внутреннего диаметра трубопровода в
большую сторону. Подбором вычислим расчетный диаметр трубопровода. Он
составляет 7 см. При таком диаметре Н=107,55 Па. Скорректируем число
Рейнольдса.
Новое значение числа Рейнольдса привело к изменению расчетной формулы с
(2.21) на (2.20). Выполним подбор диаметра по новой формуле. Расчетный диаметр
составляет 6,8 см. При таком диаметре Н=117,12 Па. Ближайший стандартный
трубопровод: диаметр 76 мм, толщина стенки 4 мм. Скорректируем число
Рейнольдса.
На основании того, что вычисленная величина потери давления находится в
допустимых пределах, расчет участка l3 считаем верным.
Уточним диаметр на участке l1.
Ближайший стандартный трубопровод: наружный диаметр 30 мм, толщина стенки 3 мм.
Допускаемая
потеря давления в трубопроводе по формуле (2.22):
Фактическая величина потери давления в газопроводе по формуле (2.21):
На
основании того, что вычисленная величина потери давления превышает допустимое
значение на участке, изменим величину внутреннего диаметра трубопровода в
большую сторону. Подбором вычислим расчетный диаметр трубопровода. Он составляет
8,1 см. При таком диаметре Н=214,08 Па. Скорректируем число Рейнольдса.
Новое значение числа Рейнольдса привело к изменению расчетной формулы с
(2.21) на (2.20). Выполним подбор диаметра по новой формуле. Расчетный диаметр
составляет 8,2 см. При таком диаметре Н=211,5 Па. Ближайший стандартный
трубопровод: диаметр 102 мм, толщина стенки 10 мм. Скорректируем число
Рейнольдса.
На основании того, что вычисленная величина потери давления находится в
допустимых пределах, расчет участка l1 считаем верным.
Суммарная фактическая величина потерь давления на участке l1-l3-l4-l5-l6-l7-l9 составляет 1828,84 Па. Допустимая величина потерь
составляет 1764 Па. Рассчитанная величина находится в допустимых пределах
(4%<10%) погрешности для инженерных расчетов. Значит, расчет для основной
магистрали считаем верным.
Вычислим диаметры для боковых ответвлений системы. Для этого необходимо
определить предварительные значения диаметров газопровода по формуле (2.16).
Ближайший
стандартный трубопровод: наружный диаметр 20 мм, толщина стенки 3,2 мм.
Допускаемая потеря давления в трубопроводе составляет Ндоп2=1764-Hдоп1=1545,1Па.
Фактическая величина потери давления в газопроводе по формуле (2.21):
На
основании того, что вычисленная величина потери давления превышает допустимое
значение на участке, изменим величину внутреннего диаметра трубопровода в
большую сторону. Подбором вычислим расчетный диаметр трубопровода. Он
составляет 3,4 см. При таком диаметре Н=1596,4 Па. Скорректируем число
Рейнольдса.
Новое значение числа Рейнольдса привело к изменению расчетной формулы с
(2.21) на (2.19). Выполним подбор диаметра по новой формуле. Расчетный диаметр
составляет 3,3 см. При таком диаметре Н=1498,1 Па. Ближайший стандартный
трубопровод: диаметр 40 мм, толщина стенки 3,5 мм. Скорректируем число
Рейнольдса.
Фактическое давление в точке рк1=0,1050407 МПа, что соответствует
предъявляемым требованиям к отклонениям от фактических значений при расчетах.
На основании того, что вычисленная величина потери давления находится в
допустимых пределах, расчет участка l2 считаем верным.
Ближайший
стандартный трубопровод: наружный диаметр 20 мм, толщина стенки 2,5 мм.
Допускаемая потеря давления в трубопроводе составляет Ндоп2=1764-Hдоп13456=650,2 Па.
Фактическая величина потери давления в газопроводе по формуле (2.21):
На
основании того, что вычисленная величина потери давления превышает допустимое
значение на участке, изменим величину внутреннего диаметра трубопровода в
большую сторону. Подбором вычислим расчетный диаметр трубопровода. Он
составляет 4,1 см. При таком диаметре Н=628,5 Па. Скорректируем число
Рейнольдса.
Новое значение числа Рейнольдса привело к изменению расчетной формулы с
(2.21) на (2.19). Выполним подбор диаметра по новой формуле. Расчетный диаметр
составляет 4,2 см. При таком диаметре Н=609,6 Па. Ближайший стандартный
трубопровод по ГОСТ 8732-78: диаметр 50 мм, толщина стенки 4 мм. Скорректируем
число Рейнольдса.
Фактическое давление в точке рк3=0,1050406 МПа, что соответствует
предъявляемым требованиям к отклонениям от фактических значений при расчетах.
На основании того, что вычисленная величина потери давления находится в
допустимых пределах, расчет участка l8 считаем верным.
2.4 Определение зависимости давления
в сети от продольной координаты
Построим зависимость давления в системе от продольной координаты на
основании рассчитанных диаметров трубопроводов. Представим найденные параметры
трубопровода в виде таблицы 13.
Таблица 13
|
l1
|
l2
|
l3
|
l4
|
l5
|
l6
|
l7
|
l8
|
l9
|
Dxδ, мм
|
102х10
|
40х3,5
|
76х4
|
76х4
|
76х4
|
76х4
|
60х5
|
50х4
|
60х5
|
Н, Па
|
221,5
|
1498,1
|
117,12
|
537,36
|
173,83
|
117,12
|
592,08
|
609,6
|
79,83
|
р, кПа
|
106,544
|
105,0407
|
106,435
|
105,933
|
105,759
|
105,65
|
105,077
|
105,0406
|
105
|
L, км
|
3,4
|
2,7
|
1,7
|
7,8
|
2,7
|
1,7
|
8,9
|
2,8
|
1,2
|
Давление в начальной точке составляет рн=106763 Па. Построим развертку
системы. Для этого построим все нити сложного трубопровода в одном направлении,
сохраняя структуру системы. В качестве длины эквивалентного трубопровода примем
самую протяженную составляющую газопровода.
Рисунок 6 - Развертка трубопроводной системы
Таблица 14
Координата на участке, м
|
0
|
680
|
1360
|
2040
|
2720
|
3400
|
Координата на развертке, м
|
0
|
680
|
1360
|
2040
|
2720
|
3400
|
p, Па
|
106763
|
106719,2
|
106675,4
|
106631,6
|
106587,8
|
106544
|
Участок l2 с параметрами: l=2700 м, pн = р1, pк =
рк1. Расчет по формуле (2.20):
Таблица 15
Координата на участке, м
|
0
|
540
|
1080
|
1620
|
2160
|
2700
|
Координата на развертке, м
|
3400
|
3940
|
4480
|
5020
|
5560
|
6100
|
p, Па
|
106544
|
106243
|
105943
|
105642
|
105341
|
105041
|
Участок l3 с параметрами: l=1700 м, pн = р1, pк =
р2. Расчет по формуле (2.20):
Таблица 16
Координата на участке, м
|
0
|
340
|
680
|
1020
|
1360
|
1700
|
Координата на развертке, м
|
3400
|
3740
|
4080
|
4420
|
4760
|
5100
|
p, Па
|
106544
|
106522
|
106500
|
106479
|
106457
|
106435
|
Участок l4 с параметрами: l=7800 м, pн = р2, pк =
р3. Расчет по формуле (2.20):
Таблица 17
Координата на участке, м
|
0
|
1560
|
3120
|
4680
|
6240
|
7800
|
Координата на развертке, м
|
5100
|
6660
|
8220
|
9780
|
11340
|
12900
|
p, Па
|
106435
|
106335
|
106234
|
106134
|
106033
|
105933
|
Участок l5 с параметрами: l=2700 м, pн = р3, pк =
р4. Расчет по формуле (2.20):
Таблица 18
Координата на участке, м
|
0
|
540
|
1080
|
1620
|
2160
|
2700
|
Координата на развертке, м
|
12900
|
13440
|
13980
|
14520
|
15060
|
15600
|
p, Па
|
105933
|
105898
|
105863
|
105829
|
105794
|
105759
|
Участок l6 с параметрами: l=1700 м, pн = р4, pк =
р5. Расчет по формуле (2.20):
Таблица 19
Координата на участке, м
|
0
|
340
|
680
|
1020
|
1360
|
1700
|
Координата на развертке, м
|
15600
|
15940
|
16280
|
16620
|
16960
|
17300
|
p, Па
|
105759
|
105737
|
105715
|
105694
|
105672
|
105650
|
Участок l7 с параметрами: l=8900 м, pн = р5, pк =
р6. Расчет по формуле (2.20):
Таблица 20
Координата на участке, м
|
0
|
1780
|
3560
|
5340
|
7120
|
8900
|
Координата на развертке, м
|
17300
|
19080
|
20860
|
22640
|
24420
|
26200
|
p, Па
|
105650
|
105535
|
105421
|
105306
|
105192
|
105077
|
Участок l8 с параметрами: l=2800 м, pн = р5, pк =
рк3. Расчет по формуле (2.20):
Таблица 21
Координата на участке, м
|
0
|
560
|
1120
|
1680
|
2240
|
2800
|
Координата на развертке, м
|
17300
|
17860
|
18420
|
18980
|
19540
|
20100
|
p, Па
|
105650
|
105528
|
105406
|
105284
|
105162
|
105041
|
Участок l9 с параметрами: l=1200 м, pн = р6, pк =
рк2. Расчет по формуле (2.20):
Таблица 22
Координата на участке, м
|
0
|
240
|
480
|
720
|
960
|
1200
|
Координата на развертке, м
|
26200
|
26440
|
26680
|
26920
|
27160
|
27400
|
p, Па
|
105077
|
105062
|
105046
|
105031
|
105015
|
105000
|
Заключение
В данной курсовой работе был произведен расчет сложного газопровода
высокого и низкого давления, что позволило закрепить теоретические знания,
приобретенные в курсе «Основы теории и проектирования энергетических систем
газонефтепроводов и газонефтехранилищ». После выполнения расчета были получены
аналитические зависимости и построены графики давления в трубопроводе от
продольной координаты для каждой нитки, определены неизвестные давления в
узловых точках и параметры эквивалентного газопровода.
В результате выполнения работы был получен практический опыт расчета
газовых сетей и работы с нормативными документами и монограммами.
Список литературы
1. Типовые расчеты при проектировании и эксплуатации
газопроводов: учеб. пособие для вузов / В.Ф. Новоселов, А.И. Гольянов и др. -
М. : Недра, 1982. 136 с.
. Теплотехника: учебник для студентов втузов под общ.
ред. В.И. Крутова. - М.: Машиностроение, 1986. - 432 с.
. Алиев Р.А. Компрессорные станции магистральных газопроводов
/ Р.А. Алиев, В.М. Михайлов, Е.И. Яковлев. - М.:МИНФиГП им. И.М. Губкина, 1986.
- 57 с.
. СНиП 2.04.08-87.
. СТП ВГТУ 62 - 2007. Текстовые документы (курсовые
работы (проекты), рефераты, отчеты по лабораторным работам, контрольные
работы). Правила оформления. - Воронеж: ВГТУ, 2007. - 53 с.
. ГОСТ 8732-78 «Трубы стальные бесшовные
горячедеформированные».
Приложение А
Приложение Б
Приложение В
Приложение Г
Приложение Д
Приложение Е
Приложение Ж
Похожие работы на - Гидравлический расчет сложного газопровода
|