Определение расчетных расходов прир. газа и потерь давления в газопроводе.

Поскольку система газоснабжения имеет высокую стоимость и большую металлоемкость, максимально часовые (расчет­ные) расходы газа должны быть тщательно обоснованы. Максимально часовые расходы газа для городских газопроводов всех давлений и назначений определяют по годовым расходам и коэффи­циентам неравномерности потребления: Qmax ч.=Кmax ч.г.*Qг/8760= Qг/m

Qmax ч-максимальный часовой расчетный расход газа в м³/ч;

Qг-годовое потребление газа в м³/год;

Кmax ч.г.-максим. коэф. часовой неравномерности по­требления за год;

m-число часов использования максимума, m=8760/ Кmax ч.г

Qmax ч.c.= Кmax ч.c*Qср.ч.с.

Кmax ч.c-максимальное значение часового коэф. неравно­мерности потребления за сутки, определяемое по суточно­му графику;

Qср.ч.с.- среднечасовой расход газа за сутки.

При определении расчетных расходов газа нужно учитывать газооборудование квартиры, ее насе­ленность и число квартир, присоединенных к газопроводу.

В методике определения расчетных расходов, расчетные расходы определяются по формуле: Qр=Кр*Qср*N

Кр-расчетное значение коэффициента неравномерности потреб­ления;

Qср-среднечасовой расход газа за год одной квартирой в м³/ч; N-число квартир.

Если к участку присоединены разнотипные квартиры: Qр=∑Кр*Qср*Ni

Кр-берут в зависимости от типа квартиры для общего числа квартир, Ni-число однотипных квартир;n-число типов квартир.

Расчетные расходы газа для газопроводов жилых зданий можно определять также по методу коэффициентов одновременности: Qр=∑Ко*qi*Ni

Ко-коэффициент одновременности работы однотипных приборов или однотипных групп приборов; его берут для общего числа приборов, ∑ Ni для n жилых зданий это общее число квартир; n-количество типов приборов или однотипных групп приборов; qi -номинальный расход газа прибором или группой приборов; Ni -количество однотипных приборов или групп приборов.

Коэффициенты Кн и Ко связаны соотношением: Кн *Qср= Ко*q используя которые можно производить пересчеты. Метод с использованием коэффициентов одновременности прим-ся для расчета газопроводов общественных и промыш­ленных зданий, так как для этих зданий обычно нет графиков потребле­ния газа. Ко легче оценить, чем Кн, и ошибка при этом бу­дет меньше. Расход газа при этом определяют по формуле: Qр=Ко∑*qi*Ni, Ко - коэффициент одновременности, определяемый по общему числу газоиспользующих агрегатов или приборов; qi-номинальный расход газа агрегатами или приборами; Ni-число одинаковых агрегатов или приборов.

Определение потерь давления в газопроводах

При расчете движения газа в трубопроводах следует учитывать из­менение его плотности. Это связано с тем, что давление по длине трубо­провода падает и соответственно уменьшается плотность газа. В общем случае движение газа в газопроводах является нестацио­нарным. Для большинства задач расчета газопроводов движение газа можно считать изотермическим, а его температуру равной температуре грунта, в котором уложен газопровод. С учетом отмеченного обстоятельства па­раметрами, определяющими потоки газа, будут: давление p, плотность ρ и скорость w.

Для определения p, ρ, w система должна состоять из трех уравнений. Первое уравнение определяет потери давления на преодоление гид­равлических сопротивлений на участке газопровода dx: dp=­­λ(dx/d)* ρ(w²/2)

λ- коэффициент трения; d -внутренний диаметр газопровода.

Для учета изменения плотности в зависимости от давления используют уравнение состояния: p=ρRT

В качестве третьего уравнения используют уравнение неразрывности:

M=ρwF=ρ₀w₀F= ρ₀Q₀

M-массовый расход,Q₀-объемный расход, приведенный к нор­м. усл.

Из последнего соотношения получаем:

ρw= ρ₀Q₀/F; w= ρ₀Q₀/ρF → ρw²= (ρ₀Q₀²/F²)*(ρ₀ /ρ)

Отношение плотностей выразим через отношение давлений, исполь­зуя уравнение состояния: ρ₀ /ρ= ρ₀ T/ρT₀

После подстановки и разделения переменных получим:

-pdp=16/2π²*λ(Q₀²/d⁵)*ρ₀ * p₀(T/T₀)*dx

Проинтегрируем уравнение, считая λ и T постоянными, в пре­делах от Рн до Рк и от x₁=0 до x₂=l (l-длина газопровода):

Рн²- Рк²=1,62λ(Q₀²/d⁵)*ρ₀ * p₀(T/T₀)*l

Уравнение является основным для расчета газопроводов как высо­кого, так и низкого давления в предположении изотермического течения газа.

Для городских газопроводов температура газа при расчетных нагруз­ках близка к 0°С, поэтому можно принять T/T₀=1 → Рн²-Рк²=1,62λ(Q₀²/d⁵)*ρ₀* p₀*l

Уравнение используют при расчете распределительных газо­проводов среднего и высокого давления.

При давлении газа более 1,2 МПа следует учитывать отклонения в поведении природных газов от законов идеальных газов. Для этого в уравнение состояния вводят эмпирический коэффициент Z, который учи­тывает эти отклонения. Уравнение состояния записывают так: p=ZρRT

Z-коэффициентом сжимаемости. При учете коэффициента сжимаемости уравнение примет сле­дующий вид:

Рн²- Рк²=1,62λ(Q₀²/d⁵)*ρ₀ * p₀(T/T₀)*lZ

Рн-Рк=0,81λ(Q₀²/d⁵)*ρ₀*l,

Это уравнение является основным для расчета газопроводов низ­кого давления. Связь между потерями давления в газопроводах высокого давления (Рн-Рв)вд. и потерями давления в газопроводах низкого давления (Рн-Рв)нд:

(Рн-Рв)вд=(1,62/2)*λ(Q₀²/d⁵)* ρ₀l* p₀/ Pср.ар.= (Рн-Рв)нд * p₀/ Pср.ар

Из этого уравнения следует, что потери давления в газопроводах высокого давления во столько раз меньше потерь в газопроводах низ­кого давления (при одинаковых знач Q₀,ρ₀,λ,l,d), во сколько раз среднеарифметическое давление в них Pср.ар больше давления в газопроводах низкого давления Этот вы­вод объясняет экономические преимущества газопроводов высокого давления, т.к., сохраняя те же перепады, что и для низкого давле­ния, можно получить меньшие диа­метры.