Тема лекции 8. Расчет сложных газопроводов.

Простым газопроводом принято называть газопровод постоянного диа­метра, по которому транспортируется газ с неизменным расходом Q. Газопроводы, отличающиеся от простого, называются сложными.

Любая сложная система газопроводов может быть разделена на элементарные участки, размеры которых (l_i, D_i) и производительности (Q_i) являются исходными данными для расчета системы в целом. При этом в узловых точках должны выполняться следующие условия: равенство давлений, сохранение массы газа и его теплосодержания. Такой поэтапный метод расчета весьма трудоемок, но достаточно просто реализуется с помощью ЭВМ.

Нормами технологического проектирования допускается в первом приближении с достаточной для практических расчетов точностью заменять сложный газопровод эквивалентным простым, который имеет такую же пропускную способность при аналогичных граничных условиях, что и простой газопровод.

При гидравлическом расчете сложного газопровода (как и простого) ре­шается одна из задач:

- определение пропускной способности Q_i при заданных начальном и конечном давлениях и геометрических размерах участков (l_i, D_i);

- определение конечного давления при заданных расходах и геометричес­ких размерах участков;

- определение диаметров отдельных участков по заданным перепаду давления и расходам для участков известной длины;

Для расчета сложных газотранспортных систем применяются следующие способы:

- замена сложного газопровода эквивалентным простым газопроводом (применяется при отсутствии сбросов и подкачек);

- замена сложного газопровода с различными расходами по участкам экви­валентным простым газопроводом с постоянным эквивалентным расходом (применяется в случае сбросов и подкачек газа).

Рассмотрим наиболее часто встречающиеся случаи расчета сложных га­зопроводов (однониточный газопровод с участками различного диаметра, параллельные газопроводы и газопровод со сбросами и подкачками газа).

Рассмотрим однониточный газопровод с участками различного диаметра (рис. 9) с постоянным линейным коммерческим расходом Q.

Рис. 9. Расчетная схема однониточного газопровода

с участками различного диаметра

Воспользуемся формулой падения квадрата давления прос­того газопровода для каждого из участков:

,

,...,

.

Проведя почленное сложение данных выражений, получим:

. (96)

Для эквивалентного газопровода выражение (96) имеет вид:

.

Так как их левые части равны, следовательно, равны и правые. После сокращения одинаковых сомножителей получаем уравнение связи па­раметров эквивалентного и реального газопроводов:

. (97)

При квадратичном режиме величина λ_i обратно пропорциональна . Следовательно, можем переписать (97) в виде:

. (98)

В соотношении (98) сразу две неизвестные величины: L_э и D_э. Задаваясь одной из них, например L_э= L₁+L₂+...+L_п, легко найти вторую D_э.

Рассмотрим сложный газопровод, состоящий из нескольких параллельных ниток различного диаметра (рис. 10).

Рис. 10. Схема параллельных газопроводов

Поскольку начальное и конечное давление для каждой нитки параллель­ной системы газопроводов одинаково, то расход газа в каждой отдельной нитке газопровода описывается формулой коммерческого расхода (67). Для 1-нитки:

,

где .

Аналогично для остальных ниток:

,

,...,

.

Суммарная величина расхода газа:

. (99)

Для эквивалентного газопровода величина расхода газа также описывается этим же уравнением, где вместо L и D подставлены соответственно L_э и D_э:

. (100)

Приравняв правые части данных выражений и сократив одинаковые сомножители, получаем:

. (101)

Для і-й параллельной нитки газопровода:

. (102)

Решая совместно (99) и (102), получаем связь расхода в i-й нитке и системе параллельных газопроводов в целом при квадратичном ре­жиме течения:

. (103)

Если длины параллельных ниток одинаковы, то справедливо соотноше­ние:

. (104)

Рассмотрим участок газопровода постоянного диаметра с путевыми отборами и подкачками газа (рис. 11).

Рисунок 11.Схема газопровода постоянного диаметра с путевыми отборами (подкачками)

Для каждого из участков сложного газопровода воспользуемся формулой падения квадрата давления в виде (61):

,

,...,

.

Проведя почленное сложение данных выражений, получим:

. (105)

Для эквивалентного газопровода данное выражение имеет вид:

. (106)

Из равенства левых частей формул (106) и (107) следует равенство и их правых частей. После сокращения одинаковых сомножителей получаем:

. (107)

Приняв равной общей длине газопровода , получаем, что расход в эквивалентной магистрали равен:

. (108)

Давление j-й узловой точке с учетом принятых допущений составляет:

. (109)

Основная литература: 1 осн. [149-158], 2 осн. [154-163], 3 осн. [173-178],

5 осн. [34-43]

Контрольные вопросы:

1. Что принято называть простым газопроводом?

2. Что принято называть сложным газопроводом?

3. Какие способы применяются для расчета сложных газотранспортных систем?