Гидравлический расчет сложного газопровода
В данной работе будет рассмотрен расчет тупикового газопровода, питаемого из одной точки, с подключенными сосредоточенными потребителями газа и кольцевого газопровода. Особенностью первого является то, что определение диаметров участков газопровода ведут по суммарным расходам газа на участках и допускаемой потере давления. В отличие от тупиковых газовых сетей, в которых направления потоков… Читать ещё >
Гидравлический расчет сложного газопровода (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГБОУ ВПО «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Авиационный факультет Кафедра «НГОТ»
Специальность 130 501 «Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ»
КУРСОВАЯ РАБОТА по дисциплине «Основы теории и проектирования энергетических систем газонефтепроводов и газонефтехранилищ»
Тема «Гидравлический расчет сложного газопровода»
Выполнил студент гр. НГД-091 А. С. Соколов Руководитель А. И. Житенёв Воронеж 2013
ЗАДАНИЕ на курсовую работу по дисциплине «Основы теории и проектирования энергетических систем газонефтепроводов и газонефтехранилищ»
Тема проекта «Гидравлический расчет сложного газопровода»
Студент группы НГД-091 Соколов Алексей Сергеевич Задание № 1
1. В соответствии с вариантом задания (Приложение А) составить аналитическую зависимость для эквивалентного газопровода, представить вывод этой зависимости с промежуточными результатами и подробными комментариями.
2. Вычислить пропускную способность сложного газопровода.
3. Рассчитать давления во всех промежуточных точках и построить зависимости давления от продольной координаты газопровода по каждой нитке.
Задание № 2
1. В соответствии с вариантом задания рассчитать диаметры трубопроводной системы для обеспечения нормативных значений потерь давления.
2. Определить начальное давление, необходимое для снабжения газом всех потребителей в соответствии с исходными данными (Приложение Б).
3. Рассчитать давление во всех промежуточных точках и построить зависимости давления от продольной координаты газопровода по каждой нитке.
Руководитель А.И. Житенёв
Задание принял студент А.С. Соколов
1. Гидравлический расчет сложного газопровода высокого давления
1.1 Определение пропускной способности сложного газопровода
1.2 Оценка полученного расхода в системе
1.3 Построение зависимости давления в эквивалентном газопроводе от продольной координаты
1.4 Распределение давления по участкам трубопроводной системы
2. Гидравлический расчет сложного газопровода низкого давления
2.1 Определение давления в узловых точках сети
2.2 Определение диаметра участков распределительной сети
2.3 Приведение диаметров участков сети к стандартным значениям
2.4 Определение зависимости давления в сети от продольной координаты Заключение Список литературы Приложения
В настоящее время уровень энергопотребления населения возрастает с каждым днем, поэтому очень важно доставить энергоноситель вовремя и в нужном количестве. Для выполнения этой задачи основным транспортом в России является трубопровод, а основным топливом — природный газ, львиную долю которого составляет метан.
В данной работе будет рассмотрен расчет тупикового газопровода, питаемого из одной точки, с подключенными сосредоточенными потребителями газа и кольцевого газопровода. Особенностью первого является то, что определение диаметров участков газопровода ведут по суммарным расходам газа на участках и допускаемой потере давления. В отличие от тупиковых газовых сетей, в которых направления потоков и расчетные расходы газа на участках сети определены, в многокольцевых сетях и направления потоков, и количества газа, протекающие по расчетным участкам, не постоянны. Задачей гидравлического расчета таких сетей является определение диаметров участков сети, которые обеспечивают равномерность гидравлического режима всей сети и подачу всем потребителям требуемых количеств газа при заданных перепадах давления. Если в тупиковых сетях из трех величин: расхода газа, допустимого перепада давления и диаметра газопровода — неизвестна одна, то задача решается легко. В кольцевых сетях, когда потоки газа могут распределиться по полукольцам неравномерно, из указанных трех величин известна только одна, а две другие необходимо определить.
1. Гидравлический расчет сложного газопровода высокого давления
1.1 Определение пропускной способности сложного газопровода
Для расчета сложной трубопроводной системы согласно рисунку 1 и данным таблицы 1 воспользуемся методом замены на эквивалентный простой газопровод. Для этого на основании уравнения теоретического расхода для установившегося изотермического течения составим уравнение для эквивалентного газопровода и запишем уравнение.
Таблица 1
Номер индекса i | Наружный диаметр Di , мм | Толщина стенки дi , мм | Длина участка Li , км | |
9,52 | ||||
Рисунок 1 — Схема трубопровода Для участка l1 запишем формулу расхода:
(1.1)
В узловой точке р1 газовый поток разделяется на две нитки: l2 —l4 —l6 и l3 —l5 —l7 далее в точке р6 эти ветви объединяются. Считаем, что в первой ветке расход Q1, а на второй ветке Q2.
Для ветви l2 —l4 —l6:
(1.2)
(1.3)
(1.4)
Просуммируем попарно (1.2), (1.3) и (1.4), получим:
(1.5)
Для ветви l3 —l5 —l7:
(1.6)
(1.7)
(1.8)
Просуммируем попарно (1.6), (1.7) и (1.8), получим:
(1.9)
Выразим из выражений (1.5) и (1.9) Q1 и Q2 соответственно:
(1.10)
(1.11)
Расход по параллельному участку равен: Q=Q1+Q2.
(1.12)
Разность квадратов давлений для параллельного участка равна:
(1.13)
Для ветви l8-l9 запишем:
(1.14)
Просуммируя (1.1), (1.13) и (1.14), получим:
(1.15)
Из последнего выражения можно определить пропускную способность системы. С учетом формулы расхода для эквивалентного газопровода:
(1.16)
Найдем соотношение, которое позволяет при заданном LЭК или DЭК найти другой геометрический размер газопровода
(1.17)
Для того, чтобы определить длину эквивалентного газопровода, 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 от его начала до конца, согласно рисунку 2.
Рисунок 2 — Развертка трубопроводной системы По результатам построения в качестве длины эквивалентного трубопровода примем длину, равную сумме участков l1 —l3 —l5 —l7 —l8 —l9. Тогда LЭК=131км.
Для расчетов примем следующие допущения: считаем, что течение газа в трубопроводе подчиняется квадратичному закону сопротивления. Поэтому коэффициент гидравлического сопротивления рассчитываем по формуле:
(1.18)
где k — эквивалентная шероховатость стенок трубы, мм;
D — внутренний диаметр трубы, мм.
Для магистральных газопроводов без подкладных колец дополнительные местные сопротивления (арматура, переходы) обычно не превышают 2−5% от потерь на трение. Поэтому для технических расчетов за расчетный коэффициент гидравлического сопротивления принимается величина:
(1.19)
Для дальнейшего расчета примем, k=0,5.
Рассчитаем коэффициент гидравлического сопротивления для всех участков трубопроводной сети, результаты занесем в таблицу 2.
Таблица 2
Номер индекса i | Наружный диаметр Di , мм | Толщина стенки дi , мм | Коэффициент гидравлического сопротивления, лтр | |
9,52 | 0,19 419 | |||
0,20 611 | ||||
0,20 135 | ||||
0,20 135 | ||||
0,20 611 | ||||
0,20 611 | ||||
0,20 611 | ||||
0,18 578 | ||||
0,19 248 | ||||
В расчетах используем среднюю плотность газа по трубопроводной системе, которую рассчитаем из условий сжимаемости газа при среднем давлении.
Среднее давление по системе при заданных условия составляет:
(1.20)
Для определения коэффициента сжимаемости по номограмме необходимо рассчитать приведенную температуру и давление по формулам:
(1.21)
(1.22)
где T, p — температура и давление при рабочих условиях;
Ткр, ркр — абсолютные критическая температура и давление.
Согласно приложению В: Ткр=190,9 К, ркр =4,649 МПа.
Далее по номограмме расчета коэффициента сжимаемости природного газа определяем z = 0,88.
Среднюю плотность газа определим по формуле:
(1.23)
Для расчета расхода по газопроводу необходимо определить параметр А:
(1.24)
Найдем :
Найдем расход газа по системе:
(1.25)
(1.26)
1.2 Оценка полученного расхода в системе
Для контроля полученных результатов воспользуемся номограммой приложения Д, по которой можно приблизительно оценить расход газа по трубопроводу в зависимости от диаметра.
Вычислим эквивалентный диаметр эквивалентного газопровода, приняв лэк=0,02:
(1.27)
По номограмме Д имеем Qпер=4млн.м3/с. Тогда расход при рабочем давлении будет равен:
(1.28)
где р1 и р2 — давления при нормальном и рабочем условиях, МПа.
Таким образом, получили расходы одного порядка. Значит, расчет выполнен верно.
1.3 Построение зависимости давления в эквивалентном газопроводе от продольной координаты
Построим зависимость давления от продольной координаты p=f(l) по формуле:
(1.29)
(1.30)
Представим получившуюся зависимость p=f(l) в виде таблицы.
l, км | ||||||||
p, кПа | 4741,3 | 4577,1 | 4406,8 | 4229,7 | 4044,7 | |||
l, км | ||||||||
p, кПа | 3646,9 | 3430,7 | 2951,3 | 2679,6 | 1991,7 | |||
Рис. 3 Зависимость давления от продольной координаты
1.4 Распределение давления по участкам трубопроводной системы
Рассчитаем давление в узловой точке р1 и построим график давления на участке l1 по формуле (1.1):
(1.31)
(1.32)
Представим получившуюся зависимость pl1=f(l) в виде таблицы.
Таблица 4
l, км | ||||||||
p, кПа | 4808,3 | 4714,8 | 4619,5 | 4522,1 | 4422,6 | 4320,7 | 4237,5 | |
Рассчитаем давление в узловой точке р6 и построим график давления на ветви l8 — l9 по формуле (1.13):
(1.33)
(1.34)
Представим получившуюся зависимость p(l8-l9)=f(l) в виде таблицы.
Таблица 5
l, км | 90,38 | 93,77 | 97,15 | 100,54 | 107,31 | |||
p, кПа | 2963,2 | 2929,9 | 2897,2 | 2864,1 | 2830,7 | 2796,8 | ||
l, км | 110,69 | 114,08 | 117,46 | 120,85 | 124,23 | 127,62 | ||
p, кПа | 2621,2 | 2528,3 | 2431,8 | 2331,4 | 2226,4 | 2116,2 | ||
Для того, чтобы вычислить расходы по веткам l2 —l4 —l6 и l3 —l5 —l7, воспользуемся формулами (1.10) и (1.11):
Проверяем:
Расчет выполнен верно.
Теперь рассчитаем давления в узловых точках ветви l2 —l4 —l6 по формулам (1.2), (1.3) и (1.4) :
Результаты расчета давления по участку l2 представлены в таблице 6:
Таблица 6
l, км | 38,5 | 47,5 | 56,5 | |||||
p, кПа | 4123,8 | 4004,3 | 3881,1 | 3753,8 | 3622,1 | 3485,4 | ||
Результаты расчета давления по участку l4 представлены в таблице 7:
Таблица 7
l, км | ||||||||
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 | 74,5 | 77,5 | 80,5 | |||||
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 | 36,83 | 39,67 | 42,5 | 45,33 | 48,17 | |||
p, кПа | 4202,9 | 4165,4 | 4127,6 | 4089,5 | 4012,1 | |||
Результаты расчета давления по участку l4 представлены в таблице 10:
Таблица 10
l, км | 52,33 | 53,66 | 56,33 | 57,67 | ||||
p, кПа | 4012,1 | 3978,2 | 3909,5 | 3874,7 | 3839,6 | 3804,2 | ||
Результаты расчета давления по участку l6 представлены в таблице 11:
Таблица 11
l, км | 63,67 | 68,33 | 77,67 | 82,33 | ||||
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
2.1 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 27,4 км.
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;
х - скорость газа, м/с.
Согласно СНиП 2.04.08−87 принимаем скорость газа х=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 н — коэффициент кинематической вязкости газа, м2/с;
м — коэффициент динамической вязкости газа, Па•с;
с — плотность газа, кг/м3.
Из приложения В берем значение коэффициента динамической вязкости газа и находим н:
Для определения расчетной формулы потери давления в трубопроводе, вычислим число Рейнольдса:
(2.18)
где d — внутренний диаметр газопровода, см;
Q — расход газа при температуре 0? С и давлении ратм=760 мм.рт.ст., м3/ч;
н — коэффициент кинематической вязкости газа при 0? 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;
с — плотность газа при 0? С и атмосферном давлении 0.10 132, кг/м3;
l — расчетная длина трубопровода постоянного сечения, м;
Д — 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=0,1 050 407 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-Hдоп13 456=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=0,1 050 406 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 | ||
Dxд, мм | 102×10 | 40×3,5 | 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 | ||
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=106 763 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 Участок l1 с параметрами: l=3400 м, pн = рн, pк = р1. Расчет по формуле (2.20):
Таблица 14
Координата на участке, м | |||||||
Координата на развертке, м | |||||||
p, Па | 106 719,2 | 106 675,4 | 106 631,6 | 106 587,8 | |||
Участок l2 с параметрами: l=2700 м, pн = р1, pк = рк1. Расчет по формуле (2.20):
Таблица 15
Координата на участке, м | |||||||
Координата на развертке, м | |||||||
p, Па | |||||||
Участок l3 с параметрами: l=1700 м, pн = р1, pк = р2. Расчет по формуле (2.20):
Таблица 16
Координата на участке, м | |||||||
Координата на развертке, м | |||||||
p, Па | |||||||
Участок l4 с параметрами: l=7800 м, pн = р2, pк = р3. Расчет по формуле (2.20):
Таблица 17
Координата на участке, м | |||||||
Координата на развертке, м | |||||||
p, Па | |||||||
Участок l5 с параметрами: l=2700 м, pн = р3, pк = р4. Расчет по формуле (2.20):
Таблица 18
Координата на участке, м | |||||||
Координата на развертке, м | |||||||
p, Па | |||||||
Участок l6 с параметрами: l=1700 м, pн = р4, pк = р5. Расчет по формуле (2.20):
Таблица 19
Координата на участке, м | |||||||
Координата на развертке, м | |||||||
p, Па | |||||||
Участок l7 с параметрами: l=8900 м, pн = р5, pк = р6. Расчет по формуле (2.20):
Таблица 20
Координата на участке, м | |||||||
Координата на развертке, м | |||||||
p, Па | |||||||
Участок l8 с параметрами: l=2800 м, pн = р5, pк = рк3. Расчет по формуле (2.20):
Таблица 21
Координата на участке, м | |||||||
Координата на развертке, м | |||||||
p, Па | |||||||
Участок l9 с параметрами: l=1200 м, pн = р6, pк = рк2. Расчет по формуле (2.20):
Таблица 22
Координата на участке, м | |||||||
Координата на развертке, м | |||||||
p, Па | |||||||
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.
2. Теплотехника: учебник для студентов втузов под общ. ред. В. И. Крутова. — М.: Машиностроение, 1986. — 432 с.
3. 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.
4. СНиП 2.04.08−87.
5. СТП ВГТУ 62 — 2007. Текстовые документы (курсовые работы (проекты), рефераты, отчеты по лабораторным работам, контрольные работы). Правила оформления. — Воронеж: ВГТУ, 2007. — 53 с.
6. ГОСТ 8732–78 «Трубы стальные бесшовные горячедеформированные».
Приложение А
Приложение Б
Приложение В
Приложение Г
Приложение Д
Приложение Е
Приложение Ж