Расчет основных физических и термодинамических свойств природного газа.
Компонентный состав природного газа, используемого для газоснабжения жилых домов, характеризуется следующими параметрами:
| Наименование газа | Метан | Этан | Пропан | н-Бутан | Пентан | Углек. газ | Азот |
| Объемная (молярная) концентрация yi ,% | 94,9 | 2,6 | 0,5 | 0,1 | 0,1 | 0,2 | 1,6 |
Используя значения величин молекулярных масс и критических параметров компонентов, из таблицы 2.1 для заданного состава природного газа определяются:
1) Среднемолекулярная масса газовой смеси, являющаяся суммой молярных составляющих
μсм =16,894 кг/кмоль.
2) Газовая постоянная R=8314/ μсм=8314/16,894=492,1 Дж/(кг·К)
3) Плотность природного газа при нормальных условиях
(Р0 = 760 мм рт.ст. = 1,033 кгс/см2 = 101325 Па = 0,1013 МПа; Т0 = =273,15 К)
ρ0=0,754 кг/м3.
Относительная плотность газа по воздуху (μв =28,966 кг/кмоль)
4) Псевдокритические параметры многокомпонентной газовой смеси
Псевдокритическая температура Тпк (к) определяется как сумма молярных составляющих критических температур
ТПК=194,2 К,
где Tкрi - критическая температура i-го компонента газовой смеси, К.
Аналогичным образом рассчитывается величина псевдокритического коэффициента сжимаемости Zпк газовой смеси:
ZПК=0,288;
Zкpi – коэффициент сжимаемости i-го компонента газовой смеси.
Величина псевдокритического давления Рпк (МПа) вычисляется по формуле:
РПК=4,53 МПа.
5) Псевдокритические параметры многокомпонентной газовой смеси необходимы для определения коэффициента сжимаемости газа Z, который зависит от величин приведенного давления Рпр=Р/Рпк и приведенной температуры Тпр=Т/Тпк и определяется:
|
|
|
а) по аналитическим зависимостям:
; 
б) графически
ыпиыаиыа график z
Таким образом получим:
μсм =16,894 кг/кмоль;
R=492,1 Дж/(кг·К);
ρ0=0,754 кг/м3;
ТПК=194,2 К;
РПК=4,53 МПа;
Zсм=0,97.
Пример расчета кольцевой сети
Исходные данные:
Плотность населения N составляет:
I контур – 5000 человек
II контур – 6000 человек
Удельный расход газа q0=0,09 м3/чел
Длины дуг:
l1-2 = l3-4 = 400 м
l2-3 = l1-4 = 500 м
l1-3 = 640 м
Решение
Расчетный перепад давления в сети (согласно СНиП 42-01-2002) ∆PР=1200 Па.
1) Находим периметр каждого контура
2) Определим максимальный часовой расход для контуров I и II
; 
3) Определим удельный путевой расход газа для каждого контура
; 
4) Найдем удельный путевой расход по участкам
5) Найдем транзитные расходы, начиная с конечных участков
; 
; 
Составим таблицу, в которую далее будем заносить все результаты
| Участок | l,м | QT, м3/ч | QП, м3/ч | QР, м3/ч | D, мм |  , Па/м
| ∆P, Па |
| 1-2 I | 400 | 146 | 116,8 | 204,4 | 133 | 1,6 | 640 |
| 2-3 II | 500 | 0 | 146 | 73 | 89 | 2,0 | 1000 |
| 1-3 I-II | 640 | 0 | 411,52 | 205,76 | 133 | 1,6 | 1024 |
| 3-4 II | 400 | 0 | 140,4 | 70,2 | 89 | 1,9 | 760 |
| 1-4 II | 500 | 140,4 | 175,5 | 228,15 | 133 | 1,9 | 950 |
|
|
|
6) Найдем транзитные расходы для каждого участка, умножив удельные транзитные расходы qT на длины участков l
7) Находим путевые расходы для каждого участка
8) Произведем проверку. От точки входа газ расходится по трем направлениям: 1-2; 1-3; 1-4. Определяем необходимый расход газа по каждому направлению:
1-2 
1-3 
1-4 
Таким образом, из точки 1 выходит следующее количество газа:
262,8+411,52+315,9=990,22 м3/ч
Умножив удельный расход газа (на одного человека) q0=0,09 м3/ч на общую численность населения 5000+6000=11000 человек найдем общую потребность в газе
А в нашем расчете получилось 990,22 м3/ч (на 0,22 м3/ч больше).
Погрешность расчета составляет 
Расчет сделан верно.
9) Определим расчетный расход газа для каждого участка:
10) Потери на местные сопротивления принимаем в размере 10% от линейных. Тогда допустимые потери давления на трение составят:
Па
11) Определим главное направление (от точки питания до самого удаленного узла или потребителя). В нашем случае это направление 1-3. Удельные потери давления для главного направления составляют:
|
|
|
12) По номограмме для полученного iГ.Н. и рабочего расхода газа для каждого участка определяем диаметры газопроводов, выбирая ближайшее значение.
Заносим в таблицу.
13) Теперь для выбранного D и по QР находим (для каждого участка). Заносим в таблицу.
14) Находим ∆P для каждого участка.
1-2 
Па
2-3 
Па
1-3 
Па
3-4 
Па
1-4 
Па
15) Определяем суммарные потери давления по каждому контуру. (по часовой стрелке «+», против «-»)
Па
Па
16) Определим ошибку ∆ в распределении расходов по контурам
Ошибка считается допустимой, если она меньше или равна 10%.
17) Если ошибка превысила 10%, необходимо сделать гидравлическую увязку сети. Определим поправочные расходы в кольцах (контурах).
Поправочный расход без учета соседних колец (контуров):
1) в I контуре
2) во II контуре
18) Вычисляем поправочные расходы, учитывающие неувязки в соседних контурах:
19) Поправочные расходы в кольцах (контурах) будут:
20) Вводим поправочные расходы в оба (кольца) контура. Для этого предварительные значения расчетных расходов газа по участкам перепишем с учетом знака и введем поправочные расходы также с учетом знака
|
|
|
| Участок | QP | QP+∆QI | ||
I | 204,4 | 204,4-11,66=192,74 | ||
| 2-3 I | 73 | 73-11,66=61,34 | ||
| 1-3 I | -205,76 | -205,76-27,27=-233,03 |
Участок 1-3 принадлежит и I и II контурам, для него 
| Участок | QP | QP+∆QI | ||
II | 205,76 | 205,76+27,27=233,03 | ||
| 3-4 II | -70,2 | -70,2+15,61=-54,59 | ||
| 1-4 II | -228,15 | -228,15+15,61=-212,54 |
Теперь, зная уточненные расчетные расходы газа для каждого участка, по выбранным ранее диаметрам, по номограмме вновь определяем уточненное значение 
. Заносим в таблицу.
| Участок | l, м | QРут, м3/ч | D, мм |
| 
|
| 1-2 I | 400 | 192,74 | 133 | 1,4 | 560 |
| 2-3 I | 500 | 61,34 | 89 | 1,4 | 700 |
| 1-3 I-II | 640 | 233,03 | 133 | 1,9 | 1216 |
| 3-4 II | 400 | 54,59 | 89 | 1,2 | 480 |
| 1-4 II | 500 | 212,54 | 133 | 1,6 | 800 |
21) Находим ∆P для каждого участка
1-2 
Па
2-3 
Па
1-3 
Па
3-4 
Па
1-4 
Па
22) Определяем суммарные потери давления по каждому контуру:
Па
Па
23) Находим для каждого контура 
:
I 
Па
II 
Па
24) Определяем ошибку ∆ в распределении расходов по контурам
Ошибка считается допустимой, если она не превышает 10%. Расчеты показывают, что ошибка составляет менее 10%. В противном случае необходимо повторить расчет, начиная с пункта 17, т.е. вновь определить поправочные расходы в кольцах и повторить увязку.
9. Пример расчета тупиковой сети.
Рассчитать тупиковую разветвленную сеть среднего давления. Избыточное давление в начале сети Рнач=0,3 МПа, избыточное давление перед потребителем Рк не менее 0,05 МПа (исходя из требований устойчивой работы оборудования).
Расходы газа потребителями известны:
| ГРП-1 | 1200 м3/ч |
| ГРП-2 | 2000 м3/ч |
| ГРП-3 | 1000 м3/ч |
| Хлебозавод | 500 м3/ч |
| Районная котельная | 6000 м3/ч |
Расчетная схема сети
Длина участков по плану: участок 0-1 - 1000м
1-2 - 700м
2-3 - 400м
3-7 - 800м
Отводы: 1-9 - 200м
3-8 - 300м
Ответвление 2-4 - 400м
4-5 - 300м
Отвод от ответвления 4-6 - 400м
Порядок расчета:
1. Определить расчетные длины участков сети с учетом 10%-ой надбавки на местные сопротивления, т.е. Lp=1,1L.
2. Определить расчетные расходы газа Qp по участкам сети, начиная с конечного участка.
3. Выделить главное направление. Перейти от избыточного давления к абсолютному. Для главного направления рассчитать
.
4. Для каждого участка главного направления по значению Аср и Qp выбрать диаметр участка по номограмме для расчета газопроводов высокого и среднего давления (рис. ).
5. Параметр Аср не всегда соответствует точному диаметру при заданном расходе, следовательно, этот параметр необходимо уточнить, т.е. зная Qp для выбранного диаметра определяют Аут.
6. Зная Рн и Аут рассчитать Рк по формуле 
7. Произвести аналогичный расчет отводов и ответвлений.
Все результаты заносим в таблицу.
Конечное давление должно быть не менее заданного по условиям задачи.
| Участок | Длина участка | Qp, М3/ч | D, Мм | Аут, кПа2/м | Давление, кПа | ||
| L | Lp=1,1L | Рн |
| ||||
| Расчет главного направления ГРС – Хлебозавод
| |||||||
| 0-1 | 1000 | 1100 | 10700 | 219 | 45 | 400 | 332 |
| 1-2 | 700 | 770 | 9500 | 219 | 55 | 332 | 261 |
| 2-3 | 400 | 440 | 2500 | 133 | 55 | 261 | 210 |
| 3-7 | 800 | 880 | 500 | 87 | 16 | 210 | 172 |
| Расчет отводов | |||||||
| Отвод 1-9
| |||||||
| 1-9 | 200 | 220 | 1200 | 76 | 170 | 332 | 270 |
| Отвод 3-8
| |||||||
| 3-8 | 300 | 330 | 2000 | 133 | 35 | 210 | 180 |
| Расчет ответвления 2-4-5
| |||||||
| 2-4 | 400 | 440 | 7000 | 219 | 26 | 261 | 238 |
| 4-5 | 300 | 330 | 1000 | 89 | 60 | 238 | 192 |
| Расчет отвода 4-6 от ответвления 2-4-5
| |||||||
| 4-6 | 400 | 440 | 6000 | 219 | 120 | 238 | 219 |
Выбор регулятора давления
Для расчета параметров и выбора регулятора давления необходимы следующие данные:
Избыточное давление на входе в узел редуцирования Рнач=5,4 МПа
Избыточное давление после узла редуцирования Ркон=1,2 МПа;
Суммарный объемный расход газа Q=11000 м3/ч
Порядок расчета:
1.Определяем абсолютные давления газа на входе и выходе ГРП
Pl = Рнач + Р6ар = 5,4 + 0,1013 = 5,5013 МПа;
Р2= Ркон + Р6ар = 1,2 + 0,1013 = 1,3013 МПа.
2. Принимая потери давления газа на местных сопротивлениях (кранах, фильтре, предохранительном клапане, соединительных трубопроводах) равными ΔPм.c.= 5000 Па, рассчитываем перепад давления газа на клапане регулятора давления
ΔP= P1-ΔPм.c.- P2 =0,1833-0,005-0,1063=0,072 МПа
3.Определяем режим течения газа через клапан регулятора давления
Так как выражение 
>0,5, то расчет коэффициента пропускной способности производим по формуле (продублировать формулы):
Если расход задается объемный в м3/ч, давление в МПа, а плотность в кг/м3,то:
4. По таблице 5.1.1 подбираем регулятор давления РД-80-64 с kv =66 и проверяем запас пропускной способности
Запас пропускной способности выбранного регулятора давления составляет Δ = (2141-1350)/1350·100% = 58,6 % , что соответствует СНиП 42-01-2002, который требует, чтобы пропускная способность регулятора давления газа была на 15-20% больше максимального расчетного расхода газа.
Дата добавления: 2018-05-09; просмотров: 1257; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!