Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
4 УТОЧНЕНИЙ РОЗРАХУНОК ГАЗОВОЇ МЕРЕЖІ НИЗЬКОГО ТИСКУ КОМБІНОВАНОЇ СТРУКТУРИ
4.1 Аналітичний розрахунок кільцевої частини мережі низького тиску за стандартизованою програмою
Розглянемо газову мережу низького тиску довільної структури, яка складається з будь-якої кількості контурів. Кожний контур складається з довільної кількості ділянок низького тиску. Кожний контур може мати ділянки, які межують з будь-яким іншим контуром.
Вхідні дані для розрахунку:
Мета розрахунку полягає у визначенні уточнених витрат газу і втрат тиску для ділянок газової мережі з врахуванням дії законів Кірхгофа при відомих діаметрах ділянок.
Для розрахунку мережі вводимо фізичні властивості газу за нормальних умов , , абсолютну еквівалентну шорсткість внутрішньої поверхні труби , точність гідравлічної ув’язки кілець , кількість контурів мережі , кількість ділянок у кожному контурі .
Вводимо масиви даних внутрішніх діаметрів , розрахункових витрат газу , індексів сусідніх контурів для всіх ділянок газової мережі.
Обчислювальний алгоритм базується на використанні нормативних розрахункових моделей (4.1) - (4.4)які рекомендовані ДБН В 2.5-20.
Спочатку визначаємо число Рейнольдса за наступною формулою
, (4.1)
де - витрата газу, м3/год, при температурі 0С і тиску 0,10132 МПа;
- внутрішній діаметр газопроводу, см;
- коефіцієнт кінематичної в’язкості газу, м2/с при температурі 0С і
тиску 0,10132 МПа;
Для ламінарного режиму руху газу при перепад тиску визначається за формулою
. (4.2)
Для критичного режиму при
. (4.3)
Для турбулентного режиму руху газу при
, (4.4)
де- втрати тиску від тертя на ділянці, Па;
- густина газу, кг/м3, при температурі 0С і тиску 0,10132 МПа;
- довжина газопроводу постійного діаметру, м;
- еквівалентна абсолютна шорсткість внутрішньої поверхні стінки труби, для стальних труб приймається – 0,01 см, а для поліетиленових труб – 0,002 см.
Розрахункова витрата газу на ділянках розподільних зовнішніх газопроводів низького тиску, що мають шляхові витрати газу, слід визначати як суму транзитного та 0,5 шляхових витрат газу на даній ділянці
. (4.5)
Для кожної ділянки за формулою (4.6) знаходимо число Рейнольдса. Залежно від режиму руху газу вибираємо одну із формул (4.7)-(4.9) для визначення втрат тиску від тертя і у місцевих опорах на кожній ділянці.
. (4.6)
Для
. (4.7)
Для
. (4.8)
При турбулентному режимі
. (4.9)
За формулою (4.10) і (4.11) знаходимо для кожного контуру суму втрат тиску на ділянках, що входять у контур, з врахуванням знаків і за абсолютною величиною.
, (4.10)
. (4.11)
За формулою (4.12 ) визначаємо значення поправки Кірхгофа для кожного контуру. Якщо хоча б для одного контуру поправка перевищує необхідну точність розрахунку , то виконується гідравлічна ув’язка шляхом визначення та введення поправочних витрат.
. (4.12)
Уточнені витрати підставляються у формулу (4.13) і розрахунок повторюється до тих пір, поки похибка Кірхгофа для всіх контурів не стане меншою від заданої точності розрахунку . На друк виводяться для кожного контуру газової мережі виводяться довжини ділянок, внутрішні діаметри, уточні витрати газу і втрати тиску на них.
Описаний вище обчислювальний алгоритм реалізований у програмі GMN2, яка написана на мові BASIC. Програма за структурою циклічна, розгалужена, в ній реалізується метод послідовних наближень. Параметри ділянок вводяться і виводяться у вигляді двомірних масивів.
Вхідні ідентифікатори програми зведені у таблицю 4.1.
Вхідні дані для розрахунку кільцевої газової мережі готуємо у вигляді таблиці 4.2. Один із робочих варіантів програми передбачає використання файлу послідовного доступу. Це дає змогу при потребі багатократно роздруковувати результати розрахунку газової мережі, не вводячи при цьому значний обсяг вхідних даних. Для виконання зазначеної процедури необхідно після завантаження програми набрати на клавіатурі RUN 910, не використовуючи функціональної клавіші F2.
Таблиця 4.1 – Перелік ідентифікаторів програми GMN2
|
Назва параметра |
Позначення |
Одиниця вимірювання |
|
|
В алгоритмі |
В програмі |
||
|
Коефіцієнт кінематичної в’язкості газу за нормальних умов |
HU |
м2/с |
|
|
Густина газу за нормальних умов |
RO |
кг/м3 |
|
|
Абсолютна еквівалентна шорсткість внутрішньої поверхні труби |
KE |
см |
|
|
Точність гідравлічної ув’язки контурів |
EPS |
% |
|
|
Кількість контурів |
NK |
- |
|
|
Масив індексів, що вказують номер сусіднього контуру |
NM (K) |
- |
|
|
Масив довжин ділянок |
J (K, I) |
- |
|
|
Масив довжин ділянок |
L (K,I) |
м |
|
|
Масив розрахункових витрат газу на ділянках |
Q (K,I) |
м3/год |
|
|
Масив внутрішніх діаметрів ділянок мережі |
D (K,I) |
см |
Таблиця 4.2 - Вхідні дані для розрахунку кільцевої частини газової мережі
низького тиску
|
№ кільця |
№ ділянки |
№ сус. кільця |
Діаметр ділянки Dз×δ, мм |
Розрахункова витрата Q, м3/год |
Геометрична довжина l, м |
Уточнені втрати тиску на ділянці, Па |
|
І |
1-2 2-3 3-4 4-9 |
12,5 12,5 12,5 7,0 |
+174,5 +153,5 +125,5 +38,75 |
100 200 200 250 |
0 0 0 0 |
|
|
1-6 6-7 7-8 8-9 |
20,9 20,9 15,0 12,5 |
-435,5 -282,25 -234 -93 |
100 150 200 200 |
0 2 2 0 |
||
|
ІІ |
6-7 7-8 8-17 17-14 |
20,9 15,0 10,2 7,0 |
+282,25 +234 +63 +21 |
150 200 150 150 |
1 1 0 0 |
|
|
6-11 11-12 12-13 13-14 |
12,5 12,5 10,2 10,2 |
-113 -97 -74,25 -54,75 |
200 200 150 150 |
0 0 0 0 |
Розрахунки за допомогою даної програми наведені в додатку Б.
Результати гідравлічного розрахунку кільцевої газової мережі низького тиску за програмою GMN2, зводимо у таблицю 4.3. Окрім того, результати гідравлічного розрахунку наносимо на розрахункову схему газової мережі.
Таблиця 4.3 – Результати проектного розрахунку газової мережі низького тиску кільцевої структури за допомогою стандартизованої програми
|
№ кільця |
№ ділянки |
№ сус. кільця |
Діаметр ділянки Dз×δ, мм |
Розрахункова витрата Q, м3/год |
Геометрична довжина l, м |
Уточнені втрати тиску на ділянці, Па |
|
І |
1-2 2-3 3-4 4-9 |
133х4 133х4 133х4 89х3 |
+152,6 +131,6 +103,6 +16,8 |
100 200 200 250 |
112 171 111 88 |
|
|
1-6 6-7 7-8 8-9 |
ІІ ІІ |
219х5 219х5 159х4,5 108х3 |
-457,4 -302,6 -254,4 -114,9 |
100 150 200 200 |
-67 -47 -233 -134 |
|
|
ІІ |
6-7 7-8 8-17 17-14 |
І І |
219х5 159х4,5 108х3 76х3 |
+302,6 +254,4 +61,5 +19,5 |
150 200 150 150 |
47 233 87 68 |
|
6-11 11-12 12-13 13-14 |
133х4 133х4 108х3 108х3 |
-114,5 -98,5 -75,8 -56,3 |
200 200 150 150 |
-133 -101 -127 -74 |
Як приклад проведемо розрахунок для ділянки мережі 1-2.
Вихідними даними для аналітичного розрахунку є:
Знаходимо значення числа Рейнольда за формулою(4.1)
,
Так як число Re>4000 втрати тиску визначаємо за формулою (4.9)
Па.
4.2 Аналітичний розрахунок тупикових ділянок за допомогою індивідуальної програми
Розглядаємо методику гідравлічного розрахунку розгалужених газових мереж низького тиску при відомих діаметрах ділянок.
Вхідні дані для розрахунку:
Мета розрахунку полягає у визначенні втрат тиску на ділянках і надлишкового тиску газу у характерних точках газової мережі.
Обчислювальний алгоритм базується на використанні нормативних розрахункових моделей (4.1)-(4.4), які рекомендовані ДБН В 2.5-20 для визначення втрат тиску у газопроводах низького тиску.
За один раз розраховуємо послідовно з’єднані ділянки газопроводів – певний напрям руху газу. Спочатку розраховується основний напрямок руху газу.
Вводимо фізичні властивості газу за нормальних умов і , абсолютну еквівалентну шорсткість поверхні труб , початковий надлишковий тиск газу і кількість послідовно працюючих ділянок .
Вводимо номери ділянок, довжини ділянок , розрахункові витрати газу і внутрішні діаметри ділянок .
Розрахунок передбачає виконання однотипних операцій для кожної ділянки газової мережі. Тому для проведення цих розрахунків у програмі організовується цикл.
У межах циклу по параметру виконуються такі операції. Для кожної ділянки газової мережі за формулою (4.13) знаходимо число Рейнольдса.
. (4.13)
Залежно від режиму руху газу, який характеризується величиною числа Рейнольдса, вибираємо відповідну формулу (4.14)-(4.16) для розрахунку втрат тиску від тертя і у місцевих опорах для кожної ділянки газової мережі.
Для
. (4.14)
Для
. (4.15)
При турбулентному режимі
. (4.16)
За формулою (4.17) обчислюємо сумарні втрати тиску від тертя і у місцевих опорах для напрямку руху газу, що розраховується. Далі за формулою (4.18) знаходимо надлишковий тиск газу в кінці останньої ділянки основного напрямку руху газу.
. (4.17)
. (4.18)
На друк виводяться номери ділянок, їх довжини, розрахункові витрати газу, втрати тиску, надлишковий тиск газу в кінці кожної ділянки газової мережі.
Описаний вище алгоритм реалізований у програмі GMN4 яка написана на мові BASIC. Перелік вхідних ідентифікаторів програми GMN4 показаний у таблиці 4.4.
Таблиця 4.4 – Перелік вхідних ідентифікаторів програми GMN4
|
Назва параметра |
Позначення |
Одиниця вимірювання |
|
|
В алгоритмі |
В програмі |
||
|
Надлишковий тиск газу на початку газової мережі |
PN |
Па |
|
|
Кількість ділянок на напрямку руху газу |
N |
- |
|
|
Коефіцієнт кінематичної в’язкості газу за нормальних умов |
HU |
м2/с |
|
|
Густина газу за нормальних умов |
RO |
кг/м3 |
|
|
Абсолютна еквівалентна шорсткість внутрішньої поверхні труби |
KE |
см |
|
|
Масив довжин ділянок |
L (I) |
м |
|
|
Масив розрахункових витрат газу на ділянках |
Q (I) |
м3/год |
|
|
Масив внутрішніх діаметрів ділянок мережі |
D (I) |
см |
Програма за структурою циклічна, розгалужена. Параметри ділянок вводяться і виводяться у вигляді одномірних масивів.
Один із робочих варіантів програми передбачає використання файлу послідовного доступу. Це дає змогу при потребі багатократно роздруковувати результати розрахунку газової мережі, не вводячи при цьому значний обсяг вхідних даних.
Роздруківка із результатами гідравлічного розрахунку розгалуженої газової мережі низького тиску при відомих діаметрах ділянок за програмою GMN4 наведена у додатку В.
Результати розрахунків тупикових ділянок зведені у таблицю 4.5.
Таблиця 4.5 – Результати проектного розрахунку тупикових ділянок газової мережі низького тиску комбінованої структури
|
Ділянка |
Довжина ділянки, м |
Розрахункова витрата газу, м3/год |
Діаметр ділянки Dз×δ, мм |
Втрати тиску на ділянці, Па |
Надлишковий тиск у кінці ділянки, Па |
|
4-5 |
200 |
17 |
57x3 |
332 |
2274 |
|
9-10 |
200 |
32 |
76х3 |
223 |
2286 |
|
14-15 |
150 |
33,75 |
76х3 |
245 |
2253 |
|
15-16 |
150 |
11,25 |
57х3 |
158 |
2095 |
Наведемо приклад розрахунок тупикових ділянок. Визначаємо число Рейнольдса за формулою (4.13)та перепад тиску за формулою (4.16)
Па.
Аналогічно розраховуємо решту ділянок тупика, і знаходимо їх сумарні втрати тиску від тертя і у місцевих опорах, що обчислюються за вище наведеною формулою.
Далі знаходимо надлишковий тиск газу в кінці останньої ділянки основного напряму руху газу за формулою.
Результати розрахунків витрат, діаметрів ділянок, перепадів тиску та тисків у вузлових точках наносимо на розрахункові схемизображені на рисунок 4.1 та 4.2.
Рисунок 4.1 – Результати розрахунку витрат та діаметрів ділянок газової мережі низького тиску за стандартизованою програмою
Рисунок 4.2–Результати розрахункутисків у вузлових точках та перепадів тиску на ділянках мережі низького тиску за стандартизованою програмою
Як бачимо, результати аналітичного розрахунку дещо відрізняються від графоаналітичного. Це пояснюється, насампередтим, що при аналітичному розрахунку враховуються фізичні властивості даного газу, тому він є точнішим
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Арк.
КП.ПС-58.00.000 ПЗ