Течение газа при большой величине относительного

Перепада давлений

Большая величина перепада давлений определяется соотношением:

(3.9)

В этих условиях сжимаемостью газа пренебречь уже нельзя, т.е. считать, что:

Более того, в начале газопровода давление падает медленнее, чем в конце. Объясняется это тем, что с увеличением линейной скорости течения повышается и сопротивление трения, а это, неизбежно, ведёт к более интенсивному падению давления.

В результате, формулы Дарси – Вейсхбаха, Лейбензона и Черникина становятся неприменимыми.

Поэтому, приходится использовать совершенно иные узко- специализированные формулы.

Например:

(3.10)

Эта формула применяется для любого вида турбулентного течения.

Неплохие результаты для любого вида турбулентного течения даёт также формула Альтшуля:

(3.11)

Параметры, входящие в формулу, берутся в размерностях аналогичных формуле Альтшуля (3.6).

Достаточно широко используется формула:

(3.12)

где:

z_ср– средний коэффициент сверхсжимаемости газа;

S– площадь сечения трубопровода.

Соотношение применимо для всех видов турбулентного течения.

Известна, также, формула тоже применимая для всех видов турбулентного течения:

(3.13)

где:

С– скорость звука в покоящемся газе при н.у.

Наконец, можно воспользоваться следующей разновидностью формулы (3.6):

(3.14)

Параметры, входящие в формулу, берутся в размерностях аналогичных формуле Альтшуля (3.6).

При этом, в случае течения газа с малыми скоростями в гладких трубах (v <3 м/с):

В результате, формула (3.14) резко упрощается и принимает вид:

(3.15)

В случае течения газа с большими скоростями по трубам со значительной шероховатостью (v> 50 м/с):

В результате, формула (3.14) также резко упрощается и принимает вид:

(3.16)

Коэффициенты гидравлического сопротивления «λ», входящие в формулы (3.10) и (3.12), находятся аналогично трубопроводу, транспортирующему однофазную жидкость.

Кроме того, для квадратичной зоны турбулентного течения можно использовать формулу ВНИИГаза:

(3.17)

При определении расхода (пропускной способности) методы, используемые, для однофазных жидкостей также становятся неприменимыми.

Поэтому, приходится пользоваться специальными, узкоспециализированными формулами, например:

(3.18)

(3.19)

где:

R– универсальная газовая постоянная.

При расчете потерь давления (напора) с учетом местных сопротивлений, все выше означенные формулы модифицируются аналогично трубопроводам, транспортирующим однофазную жидкость.

При расчете потерь давления (напора) с учетом рельефа местности поступают аналогично методике, изложенной в разделе 1.4.4.

Гидравлический расчет с учетом неизотермичности в данном случае чрезвычайно затруднен и рассматриваться не будет, тем более, что неизотермическим участком, как уже сообщалось, как правило, пренебрегают.

Совокупное течение газа

Существует ряд методик гидравлического расчета газопроводов, применимых как для течения с малой величиной относительного перепада давлений, так и для течения с большой величиной относительного перепада давлений, например:

(3.20)

Формула применима для любого вида турбулентного течения.

где:

(3.21)

где:

α – коэффициент. Зависящий от принимаемых размерностей (в системе СИ α=1);

Е– коэффициент гидравлической эффективности газопровода.

(3.22)

Для чистых стенок:

Для определения объёмного расхода можно воспользоваться следующими формулами:

(3.23)

Данная зависимость позволяет получить ответ сразу в млн.м³/сутки, да ещё и с учетом неизотермичности, что делает её очень удобной и универсальной. Но вычисление коэффициента гидравлического сопротивления «λ»избежать не удаётся.

Поэтому, более удобна следующая формула:

(3.24)

где:

– коэффициент, учитывающий степень отклонения режима течения газа от квадратичного (определяется по рис. 3.2). При квадратичном режиме = 1;

φ – коэффициент, учитывающий наличие подкладных колец. При их отсутствии φ = 1; при расстоянии между кольцами 12 м φ = 0,975; а при расстоянии между кольцами 6 м φ = 0,95 м;

Е– коэффициент, учитывающий гидравлическую эффективность газопровода. Для новых труб Е = 1.

При практических расчетах расходом задаются, определяют , а потом осуществляют соответствующую проверку.

Давление в произвольной точке газопровода можно определить по формуле:

(3.25)

где:

x– расстояние от начала трубопровода до интересующей точки.

Номограмма для определения

Рис. 3.2.

Совокупным течением газа обычно пользуются и при расчете расстояния между компрессорными станциями.

Если рельефом местности можно пренебречь, то:

для квадратичного режима:

(3.26)

для переходного режима:

(3.27)

где:

(3.28)

(3.29)

Соответствующие значения давления в конце газопровода (Р_к) можно найти по формуле:

для квадратичного режима:

(3.30)

для переходного режима:

(3.31)

При гидравлическом расчете трубопроводов приходится сталкиваться с различными схемами их устройства.

Кроме простых газопроводов, для которых характерно постоянство диаметра и массового расхода по всей длине, имеются однониточные трубопроводы, состоящие из участков с различными геометрическими размерами, и многониточные газопроводы, состоящие из нескольких параллельно уложенных ниток одинаковой длины, но разного диаметра.

С целью упрощения расчета обычно каждый из этих газопроводов мысленно заменяют на так называемый эквивалентный простой газопровод с постоянным диаметром, имеющий такую же пропускную способность, что и реальный трубопровод при равных начальных и конечных давлениях.

Между параметрами эквивалентного и реального газопроводов существует взаимосвязь, которая для однониточного газопровода выражается формулой:

(3.32)

где: – эквивалентный диаметр, мм;

L_э – длина эквивалентного газопровода, км;

n– число участков с различными диаметрами.

В этом случае пропускная способность газопровода может быть найдена по соотношению :

(3.33)

Взаимосвязь параметров эквивалентного и многониточного газопроводов одинаковой длины и разных диаметров, определяют по формуле:

(3.34)

Пропускная способность газопровода с подключенным лупингом и длина лупинга связаны следующей зависимостью:

(3.35)

где:

Q₁– пропускная способность газопровода с подключенным лупингом, млн.м³/сутки;

L_л– длина лупинга, км;

L_г – длина основного газопровода, км;

D_л – внутренний диаметр лупинга, мм;

D_г– внутренний диаметр основного газопровода, мм.

При резко пересеченном профиле трассы следует учитывать геодезические отметки промежуточных точек.

Это объясняется тем, что в газопроводах затраты энергии на преодоление силы тяжести газа на подъёмах не равны возврату энергии потока за счет действия силы тяжести на спусках, как это было в нефтепроводах.

Подобный парадокс объясняется тем, что плотность газа по ходу перекачивания существенно снижается.

Следовательно, масса газа на предшествующем подъёме больше, чем масса газа на последующем спуске той же длины

В результате, сила тяжести газа, которую надо преодолеть на подъёме, больше силы тяжести газа, способствующей его перекачиванию на спуске.

Поэтому, пропускная способность газопровода с пересеченным профилем трассы будет описываться формулой:

(3.36)

где: (3.37)

h_к– превышение конечной точки газопровода над его началом, м;

h_i - h_i_-1– превышение «i» - той точки над «i-1» - той точкой газопровода, м;

l_i– длина «i» - го участка, км;

n– число участков, на которые разбита трасса.

В практических расчетах формула (3.36) применяется, если разность геодезических отметок какого – либо участка превышает 200 м.

Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 431; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 16 17 18 19 202122 23 24 25 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!