Определение потерь давления в газопроводах


Пред.		След.

Основной формулой инженерной гидравлики, связывающей давление P, плотность и скорость является формула Дарси-Вейсбаха:

Рисунок 301. (17)

где

– потери давления на преодоление гидравлического сопротивления на участке газопровода ;
- коэффициент гидравлического сопротивления;
и d– длина и внутренний диаметр трубы, м;
- скорость движения газа, м/с;
– плотность газа, кг/м³.

Расчет потерь давления на участках газовой сети низкого, среднего и высокого давления можно выполнять, с учетом температуры соответствующей нормальным условиям по СП 42-101-2003, так и с учетом температуры отличающейся от нормальных условий. В системе СИ эти формулы имеют вид:

Для газопроводов среднего и высокого давления

Рисунок 302. (18)

где

p_н – абсолютное давление газа в начале газопровода, МПа;
p_к – абсолютное давление газа в конце газопровода, МПа;
P₀ – 0.101325 МПа;
– коэффициент гидравлического трения;
G₀ – расход газа, м³/c, при нормальных условиях;
d – внутренний диаметр газопровода, м;
– плотность газа при нормальных условиях, кг/м³;
– расчетная длина газопровода постоянного диаметра, м.

Для газопроводов низкого давления

Рисунок 303. (19)

где

p_н – давление газа в начале газопровода, Па;
p_к – давление газа в конце газопровода, Па.

Формулы для определения потерь давления, учитывающие отличие температуры газа от 0 градусов Цельсия, имеют вид:

- для сетей среднего и высокого давлений

Рисунок 304. (20)

- для сетей низкого давления

Рисунок 305. (21)

где

T – температура газа, K;
T₀ – температура газа при нормальных условиях, K.

Число Рейнольдса, определяющее режим движения газ по газопроводу, при расчетах по СП 42-101-2003 вычисляется по формуле:

Рисунок 306. (22)

где

G₀ – расход газа, м³/ч, при температуре 0 °С и давлении 0,10132 МПа (760 мм. рт. ст.);
d – внутренний диаметр газопровода, см;
– коэффициент кинематической вязкости газа, м²/с (при температуре 0 °С и давлении 0,10132 МПа).

Число Рейнольдса, определяющее режим движения газ по газопроводу, с учетом температуры газа вычисляется по формуле:

Рисунок 307. (23)

где

- скорость течения газа, м/с;
d - внутренний диаметр газопровода, м;
– коэффициент кинематической вязкости газа при температуре T, м²/с;
G - объемный расход газа при температуре, м³/с.

Гидравлическая гладкость внутренней стенки трубопровода определяется по условию:

Рисунок 308. (24)

где

- эквивалентная абсолютная шероховатость внутренней поверхности стенки трубы, мм (см).

В зависимости от значения Re коэффициент гидравлического трения можно определять по формуле:

В области ламинарного режима движения газа при

Рисунок 309. (25)

для критического режима работы при

Рисунок 310. (26)

- при в зависимости от выполнения условия *- Для гидравлически гладкой стенки (неравенство * справедливо):

При

Рисунок 311. (27)

при

Рисунок 312. (28)

Для шероховатых стенок (неравенство * несправедливо) при

Рисунок 313. (29)

При расчете газопроводов низкого давления учитывается гидростатическое давление (на участках это поле Pg, Гидростатическое давление), определяемое по формуле 14 СП 42-101-2003 п.3.36, но с учетом плотности воздуха и газа при заданных условиях (например, температуре - в настройках расчета):

Рисунок 314. (30)

Где:

h - разность геодезических отметок участка газопровода, м.
ρ_г - плотность газа при заданных условиях, кг/м³;
ρ_в - плотность газа при заданных условиях, кг/м³;

	Примечание
Пример расчета по СП при 0℃. Исходные данные: h = 30 м, ρ_в =1,293 кг/м³, ρ_г = 0,71747 кг/м³ Результаты расчета: Пример расчета по СП при 20℃. Исходные данные: h = 30 м, ρ_в =1,2041 кг/м³, ρ_г = 0,688 кг/м³ Результаты расчета:

Примечание

Пример расчета по СП при 0℃.

Исходные данные:

h = 30 м, ρ_в =1,293 кг/м³, ρ_г = 0,71747 кг/м³

Результаты расчета:

Пример расчета по СП при 20℃.

Исходные данные:

h = 30 м, ρ_в =1,2041 кг/м³, ρ_г = 0,688 кг/м³

Результаты расчета:

Общие потери давления с учетом местных сопротивлений (колена, тройники, запорная арматура, компенсаторы, и др.) допускается определять путем увеличения фактической длины газопровода на 5 – 10% по формуле:

Рисунок 315. (31)

где

- потери давления по длине газопровода, Па;
=(1.05-1.1) - коэффициент местных потерь давления.

В случае, когда все местные сопротивления известны, расчетную длину участка газопровода можно определить по формуле:

Рисунок 316. (32)

где

- действительная длина участка, м;
- эквивалентная длина прямолинейного участка газопровода, м, потери давления на котором равны потерям давления в местном сопротивлении со значением коэффициента =1.

Эквивалентная длина прямолинейного участка газопровода может быть определена по формуле:

Рисунок 317. (33)

где

- сумма коэффициентов местных сопротивлений расчетного участка;
- коэффициент гидравлического трения;
d - внутренний диаметр газопровода, м.