خانه » مخروطی ها در طراحی » نمونه ای از برنامه محاسبه هیدرولیک خط لوله گاز کم فشار. فشار بالا و متوسط. تعیین تعداد بهینه ایستگاه های توزیع گاز و واحدهای شکست هیدرولیک

نمونه ای از برنامه محاسبه هیدرولیک خط لوله گاز کم فشار. فشار بالا و متوسط. تعیین تعداد بهینه ایستگاه های توزیع گاز و واحدهای شکست هیدرولیک

معرفی

محاسبه هیدرولیکی شبکه خط لوله گاز بر اساس تعیین قطرهای بهینه خطوط لوله گاز است که عبور مقادیر مورد نیاز گاز را در افت فشار قابل قبول تضمین می کند. محاسبه بر اساس حداکثر مصرف گاز ممکن در ساعات حداکثر مصرف گاز است. این امر مصرف ساعتی گاز را برای نیازهای تولید (صنعتی و کشاورزی)، مصرف کنندگان شهری و خانگی و همچنین برای نیازهای فردی خانوار جمعیت (گرمایش، تامین آب گرم) در نظر می گیرد. به عنوان یک قاعده، هنگام محاسبه هیدرولیکی خطوط لوله گاز فشار متوسط و بالا، مصرف گاز تخمین زده شده توسط مصرف کنندگان به عنوان بار متمرکز در نظر گرفته می شود؛ برای شبکه های فشار کم، یک بار توزیع یکنواخت نیز در نظر گرفته می شود. یکی از ویژگی های متمایز سیستم های تامین گاز با فشار متوسط با نصب نقاط کنترل گاز در هر مصرف کننده یا گروه کوچکی از مصرف کنندگان در یک منطقه پرجمعیت، کاربرد اصل محاسبه شبکه های با بارهای توزیع شده یکنواخت برای آنها است.

محاسبه هیدرولیک خط لوله گاز.

هنگامی که گاز از طریق خطوط لوله حرکت می کند، فشار اولیه به تدریج به دلیل غلبه بر نیروهای اصطکاک و مقاومت موضعی کاهش می یابد:

بسته به سرعت جریان، قطر لوله و ویسکوزیته گاز، جریان آن می‌تواند آرام باشد، یعنی به صورت لایه‌هایی که نسبت به دیگری حرکت می‌کنند، و زمانی که در جریان گاز تلاطم ایجاد می‌شود و لایه‌ها با یکدیگر مخلوط می‌شوند، منظم باشد. . حالت حرکت گاز با مقدار معیار رینولدز مشخص می شود:

جایی که ω - سرعت جریان، متر بر ثانیه؛ D- قطر خط لوله، متر؛ ν - ویسکوزیته سینماتیکی، .

فاصله گذار از حرکت آرام به حرکت آشفته بحرانی نامیده می شود و با Re = 2000-4000 مشخص می شود. در Re = 2000 جریان آرام است و در Re = 4000 آشفته است.

در عمل، حرکت متلاطم گاز در خطوط لوله توزیع گاز غالب است. فقط در خطوط لوله گاز با قطر کم، به عنوان مثال در لوله های داخلی، گاز به صورت آرام و با دبی کم جریان دارد. جریان گاز از طریق خطوط لوله گاز زیرزمینی یک فرآیند همدما در نظر گرفته می شود، زیرا دمای خاک اطراف خط لوله گاز در طول زمان کوتاه جریان گاز کمی تغییر می کند.

محاسبات هیدرولیکی شبکه های فشار کم و فشار متوسط (بالا) وجود دارد. توسعه یک سیستم گازرسانی برای یک ساختمان مسکونی شامل یک شبکه کم فشار است.

هنگام محاسبه یک سیستم تامین گاز کم فشار، از فرمولی برای محاسبه تلفات فشار در منطقه استفاده می شود.

(3)

جایی که – اختلاف فشار در ابتدا و انتهای خط لوله گاز، ضریب اصطکاک هیدرولیک، Q نرخ جریان گاز، d قطر داخلی لوله، چگالی گاز، l طول خط لوله گاز است.

تلفات فشار خاص در مقاطع نیز با استفاده از فرمول (Pa/m - برای شبکه های کم فشار) تعیین می شود:

- افت فشار مجاز (Pa - برای شبکه های کم فشار). L- فاصله تا دورترین نقطه، m.

قطر داخلی خط لوله گاز از محدوده استاندارد قطر داخلی خطوط لوله گرفته شده است: نزدیکترین قطر بزرگتر برای خطوط لوله گاز فولادی و نزدیکترین کوچکتر برای لوله های پلی اتیلن است.

ضریب اصطکاک هیدرولیک λ بسته به حالت حرکت گاز از طریق خط لوله گاز تعیین می شود که با عدد رینولدز مشخص می شود.

جایی که ν ضریب ویسکوزیته سینماتیکی گاز است، Q نرخ جریان گاز، d قطر داخلی لوله خط لوله گاز است.

و همچنین بسته به صافی هیدرولیک دیواره داخلی خط لوله گاز، که با شرایط تعیین می شود

جایی که n معادل زبری مطلق سطح داخلی دیواره لوله است که برای لوله‌های فولادی جدید برابر با 0.01 سانتی‌متر، برای لوله‌های فولادی مستعمل 0.1 سانتی‌متر، برای لوله‌های پلی‌اتیلن 0.007 سانتی‌متر، بدون توجه به زمان کارکرد، و 0.001 برای لوله‌های مسی است. سانتی متر.

بسته به مقدار Re، ضریب اصطکاک هیدرولیکی λ:

برای جریان گاز آرام در Re ≤ 2000

برای حالت بحرانی حرکت گاز در Re = 2000-4000

(8)

در Re = 4000، بسته به تحقق شرط (6):

برای یک دیوار صاف هیدرولیکی (نابرابری (6) درست است):

در 4000≤ Re ≤ 100000

در Re ˃ 100 000

برای دیوارهای ناهموار (نابرابری (6) معتبر نیست) در Re ˃ 4000

بنابراین، هنگام انجام محاسبات هیدرولیکی شبکه توزیع گاز، مواد خط لوله گاز و همچنین روند پیری لوله در نظر گرفته می شود که در افزایش زبری و رشد بیش از حد لوله های فولادی و پایداری بیان می شود. زبری در حین کار و خزش لوله های پلی اتیلن. خزش لوله پلی اتیلن در حین کار تحت تأثیر فشار داخلی در نتیجه کاهش ضخامت دیواره لوله، در افزایش قطر داخلی 5 برابر می شود.

ویژگی خاص لوله های پلی اتیلن این است که می توان آنها را از پلی اتیلن با چگالی های مختلف ساخت: متوسط - PE 80، بالا - PE 63 (در حال حاضر در سیستم های توزیع گاز استفاده نمی شود) و همچنین بر اساس یک کوپلیمر دووجهی - PE 100. شناخته شده است که لایه داخلی دیواره لوله پلی اتیلن از گاز اشباع شده است و درجه اشباع آن به فشار گاز و چگالی دیوار بستگی دارد. اشباع گاز منجر به تغییر در زبری دیوار می شود که در نتیجه مقاومت هیدرولیکی لوله تغییر می کند. خزش همچنین بر تغییر ناهمواری دیواره لوله در حین کار تأثیر می گذارد. همه این عوامل با هم میزان توان لوله های پلی اتیلن را تعیین می کنند.

هنگام محاسبه خطوط لوله گاز کم فشار که در شرایط زمین متغیر مشخص گذاشته شده اند، لازم است که سر هیدرواستاتیک، Pa، در نظر گرفته شود.

جایی که ساعت- تفاوت در ارتفاعات هندسی خط لوله گاز، متر؛ علامت "+" برای جریان گاز از پایین به بالا و علامت "-" برای جریان گاز از بالا به پایین است.

تلفات فشار در مقاومت‌های موضعی ناشی از تغییر در بزرگی‌ها و جهت‌های سرعت گاز در مکان‌هایی است که خط لوله گاز از قطری به قطر دیگر انتقال می‌یابد، در شیرهای قطع، خم‌ها، سه راهی‌ها و غیره. طبق فرمول ویزباخ، تلفات فشار در مقاومت های محلی، Pa،

برای تعدادی از مقاومت‌های موضعی متوالی در یک خط لوله گاز با قطر یکسان، مجموع آنها

مقادیر متوسط ضرایب برخی از انواع مقاومت های محلی در جدول 1 آورده شده است.

اغلب تلفات فشار در مقاومت های موضعی از طریق طول معادل معینی از یک بخش لوله مستقیم بیان می شود لمعادله، که در آن تلفات فشار خطی ناشی از اصطکاک معادل تلفات ناشی از یک مقاومت موضعی معین است،

جایی که D- قطر داخلی خط لوله گاز، متر؛ لمعادله - طول معادل، m، از یک بخش مستقیم از یک لوله با قطر معین، که در آن افت فشار ناشی از اصطکاک برابر با کاهش مقاومت موضعی در .

اطلاعات مربوطه.

برای تسهیل محاسبات بر اساس فرمول های (VI. 19) - (VI.22)، جداول و نوموگرام ها توسعه یافته اند. از آنها، با دقت کافی برای اهداف عملی، آنها تعیین می کنند: بر اساس نرخ جریان و افت فشار معین، قطر مورد نیاز خط لوله گاز. برای یک قطر معین و تلفات - توان عملیاتی خط لوله گاز. برای قطر و سرعت جریان معین - کاهش فشار؛ با توجه به مقاومت های محلی شناخته شده - طول های معادل. هر جدول و نوموگرام برای گاز با چگالی و ویسکوزیته معین و به طور جداگانه برای فشار کم یا متوسط و بالا تهیه می شود. برای محاسبه خطوط لوله گاز کم فشار بیشتر از جداول استفاده می شود که ساختار آنها در جدول به خوبی نشان داده شده است. VI.2. محدوده لوله ها در آنها با قطر بیرونی d "، ضخامت دیواره مشخص می شود سو قطر داخلی دهر قطر مربوط به افت فشار خاص D است آرو طول معادل Z 3KB، بسته به جریان گاز معین V.نوموگرام ها (شکل VI.3 - VI.7) معادل گرافیکی داده های داده شده در جداول هستند.

جدول VI.2

کاهش فشار آرو طول های معادل برای گاز طبیعی (p = 0.73 کیلوگرم بر متر مکعب، v = 14.3 * 10 "* متر مربع در ثانیه، لوله های فولادی آب و گاز مطابق با GOST 3262-62)

d H X« (d)، mm
21.3X2.8 (15,7)	26.8X2.8 (21,2)	33.5X3.2 (27,1)	42.3X3.2 (35,9)	48.0X3.5 (41,0)

توجه داشته باشید. شمارشگر افت فشار، kgf/m* را به ازای 1 u نشان می‌دهد و مخرج آن طول ناپایدار، u است.

آ- بافت طبیعی، p - 0.73 کیلوگرم در متر *، v = 14.3 ‘Yu - * m*/sec. b - گاز پروپان، p?= 2 Kf/m *، v "= 3.7* 10~* m"/sec.

مثال 17. از طریق لوله (GOST 3262-62) dHایکس س= 26.8 x 2.8 میلی متر طول من = 12 متر گاز طبیعی کم فشار با p = 0.73 kg/m 9 به مقدار عرضه می شود. V= 4 متر 3 در ساعت. یک شیر پلاگین بر روی خط لوله گاز و دو زانویی خمیده 90 درجه نصب شده است. تعیین افت فشار در خط لوله گاز

راه حل.میز G1o VJ.2 متوجه می شویم که در جریان V= 4 متر 9 در ساعت تلفات اصطکاک خاص ار - 0.703 کیلوگرم بر متر مربع در هر 1 متر و طول معادل؟ Ek p = = 0.52 متر بر اساس داده های پاس. 108 ما ضرایب مقاومت موضعی را پیدا می کنیم: برای یک شیر پلاگین = 2.0 و برای یک زانو خم شده 90 درجه؟ 2 = 0.3. طول محاسبه شده خط لوله گاز طبق فرمول (VI.29) / محاسبه شده = 12 + (2.0 + 2-0.3) X 0.52 = = 13.5 متر مجموع افت فشار کل مورد نیاز - 13.5-0.703 = = 9.52 کیلوگرم بر متر مربع.

مثال 18. در امتداد یک خط لوله توزیع گاز فولادی کم فشار که از لوله ها مونتاژ شده است dHایکس س= 114 × 4 میلی متر، طول من = 250 متر گاز طبیعی با مقدار p = 0.73 kg/m 9 عرضه می شود. V- 200 متر 3 در ساعت. ارتفاع ژئودتیک خط لوله انتهایی گاز 18 متر بالاتر از ارتفاع اولیه است افت فشار در خط لوله گاز را تعیین کنید.

راه حل.با توجه به نوموگرام در شکل. VI.3 متوجه می شویم که در سرعت جریان V = = 200 m 3 / h، افت فشار خاص به دلیل اصطکاک در خط لوله گاز d H Xs = 114 X X 4 mm A R - 0.35 کیلوگرم بر متر مربع در هر متر مربع برای در نظر گرفتن تلفات فشار در مقاومت های محلی، طول واقعی خط لوله گاز را 10٪ افزایش می دهیم. تی.V. من Race Ch = 1.1 1fact = 1.1 * 250 = 275 متر کاهش فشار کل به دلیل اصطکاک و مقاومت موضعی Lr SuI = 0.35-275 = 96 کیلوگرم بر متر مربع.

گاز منتقل شده سبکتر از هوا است، بنابراین فشار هیدرواستاتیکی در خط لوله گاز ایجاد می شود. طبق فرمول (VI.24) Ar g ~ 18 (1,293 - 0,73)

*=«10 کیلوگرم بر متر مربع. سپس افت فشار مورد نیاز در خط لوله گاز Ap* aKX = 96 - - 10 = 86 kgf/cm2 است.

مثال 19. از طریق یک خط لوله گاز فولادی کم فشار d H X s = = 21.3-2.8 میلی متر و طول من = 10 متر پروپان به مقدار عرضه می شود V== 1.2 دقیقه 8 / ساعت. یک شیر پلاگین روی خط لوله گاز نصب شده است و یک زانویی خمیده 90 درجه وجود دارد. تعیین افت فشار در خط لوله گاز

راه حل.با توجه به نوموگرام در شکل. VI.4 متوجه می شویم که در جریان گاز

V=تلفات اصطکاک ویژه 1.2 مترمکعب در ساعت آر= 0.75 کیلوگرم بر متر مربع در هر 1 متر با توجه به نوموگرام در شکل. VI.5، ببرای این شرایط، طول معادل خط لوله گاز /ekp = 0.41 متر با توجه به داده های صفحه. 108 ضریب مقاومت موضعی: برای شیر پلاگین؟، = 2.0، برای خمش 90 ثانیه؟ 2 = 0.3.

طول خط لوله گاز محاسبه شده بر اساس فرمول (VI.29) 1 raS h = 10 + 0.41 (2.0 + + 0.3) = 10.94 11 متر افت فشار کل مورد نیاز Dr sum = 11 X

X 0.75 = 8.25 کیلوگرم بر متر مربع.

مثال 20. از طریق خط لوله گاز فولادی دی= 200 میلی متر، 1600 متر طول، گاز طبیعی با چگالی p = 0.73 کیلوگرم بر متر مکعب به مقدار 5000 متر بر ساعت عرضه می شود. اگر در ابتدای خط لوله گاز برابر با 2.5 کیلوگرم بر سانتی متر مربع باشد، فشار اضافی انتهای خط لوله گاز را تعیین کنید.

راه حل.با توجه به نوموگرام در شکل. VI.7 متوجه می شویم که با مصرف گاز

V- 5000 متر مکعب در ساعت برای خط لوله گاز دی= 200 میلی متر (p - pl)IL= 1.17. از این رو فشار مطلق در انتهای خط لوله گاز است

کیلوگرم بر سانتی متر مربع فشار بیش از حد در انتهای خط لوله گاز R,-= 2.22 کیلوگرم بر سانتی متر 8،

از تامین کننده تا مصرف کننده، از خطوط لوله و سایر سازه ها و مجتمع های خاص استفاده می شود که در اندازه ها و طرح های مختلف وجود دارند. برای اینکه خط لوله گاز در تمام بخش ها قابل اطمینان و کارآمدتر باشد، باید یک محاسبه هیدرولیکی خط لوله گاز با انتخاب حالت عملکرد بهینه آن برای شرایط عملیاتی داده شده انجام شود.

چرا محاسبه خط لوله گاز ضروری است؟

در تمام بخش‌های خط لوله گاز، محاسبات برای شناسایی مکان‌هایی که احتمال وجود مقاومت احتمالی در لوله‌ها وجود دارد و نرخ عرضه سوخت را تغییر می‌دهد، انجام می‌شود.

اگر تمام محاسبات به درستی انجام شود، می توانید مناسب ترین تجهیزات را انتخاب کنید و یک طراحی اقتصادی و کارآمد برای کل طراحی سیستم گاز ایجاد کنید.

این امر نشانگرهای غیر ضروری و متورم در حین بهره برداری و هزینه های ساخت و ساز را که می تواند هنگام برنامه ریزی و نصب سیستم بدون محاسبات هیدرولیکی خط لوله گاز رخ دهد، حذف می کند.

فرصت بهتری برای انتخاب اندازه مقطع و مواد لوله مورد نیاز برای تامین کارآمدتر، سریعتر و پایدارتر سوخت آبی به نقاط برنامه ریزی شده سیستم خط لوله گاز وجود دارد.

حالت عملیاتی بهینه کل خط لوله گاز تضمین می شود.

توسعه دهندگان با صرفه جویی در خرید تجهیزات فنی و مصالح ساختمانی مزایای مالی دریافت می کنند.

خط لوله گاز با در نظر گرفتن حداکثر سطوح مصرف سوخت در دوره های مصرف انبوه به درستی محاسبه می شود. کلیه نیازهای صنعتی، شهری، فردی و خانگی در نظر گرفته شده است.

طبقه بندی خطوط لوله گاز

خطوط لوله گاز مدرن مجموعه ای کامل از ساختارهای طراحی شده برای انتقال سوخت قابل احتراق از مکان های تولید آن به مصرف کنندگان است. بنابراین با توجه به هدف آنها عبارتند از:

- برای حمل و نقل در فواصل طولانی از محل تولید به مقصد.
محلی - برای جمع آوری، توزیع و تامین گاز به شهرک ها و شرکت ها.

ایستگاه های کمپرسور در طول مسیرهای اصلی ساخته می شوند که برای حفظ فشار کاری در لوله ها و تامین گاز به نقاط تعیین شده به مصرف کنندگان در حجم های مورد نیاز، از قبل محاسبه شده، مورد نیاز است. در آنها، گاز خالص، خشک، فشرده و خنک می شود و سپس با فشار معینی که برای یک بخش معین از مسیر عبور سوخت لازم است، به خط لوله گاز بازگردانده می شود.

تمام خطوط لوله گاز ساختارهای پیچیده ای هستند که مجهز به سیستم های کنترل خودکار برای کلیه فرآیندهای تکنولوژیکی هستند. عملیات آنها بر اساس تحقیقات فنی، از جمله نتایج محاسبات هیدرولیکی خطوط لوله است.

خطوط لوله گاز محلی واقع در مناطق پرجمعیت طبقه بندی می شوند:

بسته به نوع گاز، می توان آن را حمل کرد: طبیعی، هیدروکربن مایع، مخلوط و غیره.
با فشار - در مناطق مختلف گاز می تواند فشار کم، متوسط و بالا باشد.
بر اساس مکان - خارجی (خیابان) و بالای زمین و زیر زمین.

اصل عملکرد خط لوله گاز

سیستم های شهری عبارتند از:

منبع تامین گاز؛
ایستگاه های توزیع گاز؛
خطوط لوله گاز با سطوح مختلف فشار؛
پمپ بنزین؛
GRU و GRP؛
از راه دور به معنای.

در طول فرآیند محاسبه هیدرولیک، همه این اشیاء در نظر گرفته می شوند، زیرا هر یک از آنها تأثیر خاص خود را بر سرعت و حجم سوخت حمل و نقل دارند. محاسبات برای بخش های جداگانه انجام می شود و سپس خلاصه می شود.

شبکه خطوط لوله گاز واقع در داخل شهر مجهز به سیستم (ایستگاه) ویژه توزیع گاز است که در انتهای تمامی این خطوط لوله قرار دارد.
هنگامی که گاز وارد چنین ایستگاهی می شود، فشار آن تنظیم و توزیع می شود و فشار تغذیه به مقادیر قابل قبول کاهش می یابد.
سپس گاز به یک نقطه تنظیمی حرکت می کند، از آنجا بیشتر به شبکه فرستاده می شود، جایی که فشار دوباره افزایش می یابد.
خطوط لوله با بالاترین سطح فشار به سیستم های مستقر در تاسیسات ذخیره سازی زیرزمینی متصل می شوند.
برای کنترل میزان مصرف گاز در هر دوره روزانه، پمپ بنزین های خاصی ساخته می شود.
گاز با سطوح فشار بالا و متوسط در لوله ها حمل می شود که به عنوان نوعی شارژ برای خطوط لوله با فشار کم گاز عمل می کند. برای کنترل فرآیندهای افت فشار، نقاط تنظیم ویژه تعبیه شده است.
به منظور در نظر گرفتن دقیق سطوح افت فشار در حین حمل و نقل گاز و جریان کل حجم برنامه ریزی شده تا نقطه تعیین شده، قطر بهینه لوله ها با استفاده از روش محاسبه هیدرولیک برای نصب اندازه مناسب تعیین می شود.

محاسبه هیدرولیک خط لوله گاز کم فشار

ابتدا به طور تقریبی در نظر گرفته می شود که چند نفر در یک منطقه معین زندگی می کنند، تعداد تأسیسات صنعتی و عمومی و سپس حجم تقریبی گازی که باید برای نیازهای خانگی و صنعتی هزینه شود مشخص می شود.

سپس میانگین مصرف سوخت در یک زمان معین (معمولاً 1 ساعت) محاسبه می شود.

لازم است نقاط توزیع گاز را در نظر بگیریم - تعداد آنها و همچنین مکان آنها محاسبه می شود تا بدانیم چه مدت طول می کشد خط لوله ساخته شود، چه قطر لوله و چه مصالح ساختمانی باید انتخاب شود.

با توجه به تفاوت شاخص ها، نه تنها افت فشار عمومی کل خط لوله، بلکه در نقاط توزیع، خطوط لوله گاز داخل ساختمان ها و کلیه انشعابات مشترک محاسبه می شود.

اگر اندازه لوله ها متفاوت باشد، مساحت هر بخش یکسان اندازه گیری می شود، مصرف گاز برای همه این شاخص ها به طور جداگانه محاسبه می شود و سپس خلاصه می شود.

کار محاسباتی با در نظر گرفتن چندین عامل انجام می شود: داده های محاسبه شده برای بخشی از خط لوله گاز، شاخص های واقعی از کل بخش و قرائت های معادل.

در نتیجه هزینه های سفر گرهی و خاص محاسبه می شود. تقاطع در نقطه معینی از بزرگراه متمرکز شده و مسیر مشخص بین نقاط تقاطع توزیع شده است.

محاسبه هیدرولیک خط لوله گاز با فشار متوسط

قرائت فشار سوخت در ابتدای عرضه آن در نظر گرفته می شود. این بخش از نقطه اصلی توزیع گاز تا محلی که انتقال فشار بالا به فشار متوسط در آن اتفاق می افتد را شامل می شود. سطح فشار در این بخش باید به گونه ای باشد که حتی در دوره های سنگین ترین بارها در خط اصلی، نشانگرها همیشه بالاتر از حداقل سطوح مجاز باشند.

محاسبات بر اساس اصل تغییرات فشار با در نظر گرفتن طول مشخصی از خط لوله استفاده می شود.
ابتدا تلفات فشاری که در بخش اصلی خط لوله رخ می دهد و سپس مصرف سوخت محاسبه می شود.
بر اساس این شاخص های میانگین، ضخامت و قطر مورد نیاز لوله ها انتخاب می شود.
تمام اندازه های ممکن انتخاب می شوند و سپس سطح تلفات برای هر گزینه با استفاده از نوموگرام تعیین می شود.
با قرائت صحیح محاسبات هیدرولیک، افت فشار در چنین مناطقی همیشه با یک سطح ثابت مطابقت دارد.

محاسبات با در نظر گرفتن بالاترین فشار گاز و همچنین تمام مشخصات یک خط لوله گاز انجام می شود. بنابراین، مصالح ساختمانی و انواع لوله‌ها با چنین مشخصات فنی انتخاب می‌شوند که عملکرد عادی سیستم خط لوله گاز را در طول کل خط لوله تضمین می‌کند. تمام شرایط محیطی که در آن خط لوله گاز گذاشته می شود باید در نظر گرفته شود. منطقه به طور کامل مطالعه شده و نقشه دقیقی ترسیم شده است. به علاوه:

محاسبه هیدرولیک خطوط لوله گاز و فشار متوسط

یک نمودار پروژه با شاخه های مشخص شده به مکان های مصرف ترسیم می شود.
حداقل طول مسیر انتخاب شده و مکان در امتداد حلقه مورد نیاز است.
محاسبات بر اساس اندازه گیری همه مناطق با در نظر گرفتن مقیاس انجام می شود.
نتایج قرائت ها افزایش می یابد - در نتیجه، طول محاسبه شده هر بخش 10٪ بیشتر خواهد شد.
محاسبات هیدرولیک انجام شده از هر بخش مجزا برای تعیین کل مصرف سوخت خلاصه می شود.
سپس اندازه لوله داخلی بهینه تعیین می شود.

هنگام محاسبه خط لوله گاز چه چیز دیگری در نظر گرفته می شود؟

در نتیجه اصطکاک در برابر دیوارها، سرعت گاز در سطح مقطع لوله متفاوت است - در مرکز سریعتر است. با این حال، میانگین شاخص مورد استفاده برای محاسبات یک سرعت مشروط است.

دو نوع حرکت از طریق لوله ها وجود دارد: آرام (جت، مشخصه لوله های با قطر کم) و متلاطم (دارای حرکتی نامنظم با تشکیل غیرارادی گرداب ها در هر نقطه از یک لوله عریض).

گاز نه تنها به دلیل فشار خارجی اعمال شده بر روی آن حرکت می کند. لایه های آن بین خود فشار وارد می کنند. بنابراین ضریب سر هیدرواستاتیک نیز در نظر گرفته می شود.

مواد لوله نیز بر سرعت حرکت تأثیر می گذارد. بدین ترتیب در لوله های فولادی در حین کار، زبری دیواره های داخلی افزایش یافته و محورها به دلیل رشد بیش از حد باریک می شوند. برعکس لوله های پلی اتیلن با کاهش ضخامت دیواره قطر داخلی آنها افزایش می یابد. همه اینها هنگام محاسبه فشار در نظر گرفته می شود.

برای محاسبه حرکت گاز از طریق لوله ها، قطر لوله، مصرف سوخت و افت فشار گرفته می شود. بسته به ماهیت حرکت محاسبه می شود. با آرام - محاسبات کاملاً ریاضی طبق فرمول انجام می شود:

Р1 – Р2 = ∆Р = (32*μ*ω*L)/D2 kg/m2 (20)، که در آن:

∆Р – kgm2، کاهش فشار در اثر اصطکاک؛
ω – m/sec، سرعت حرکت سوخت؛
D – m، قطر خط لوله؛
L – m، طول خط لوله؛
μ - kg sec/m2، ویسکوزیته مایع.

در حرکت آشفته، به دلیل ماهیت آشفته حرکت، نمی توان محاسبات دقیق ریاضی را اعمال کرد. بنابراین از ضرایب تعیین شده تجربی استفاده می شود.

با استفاده از فرمول محاسبه می شود:

Р1 – Р2 = (λ*ω2*L*ρ)/2g*D (21)، که در آن:

P1 و P2 - فشار در ابتدا و انتهای خط لوله، کیلوگرم بر متر مربع؛
λ - ضریب مقاومت بدون بعد؛
ω – m/sec، میانگین سرعت گاز در سطح مقطع لوله؛
ρ – kg/m3، چگالی سوخت؛
D – m، قطر لوله؛
g – m/sec2، شتاب گرانش.

ویدئو: مبانی محاسبه هیدرولیک خطوط لوله گاز

وظیفه اصلی محاسبات هیدرولیک تعیین قطر خطوط لوله گاز است. از نظر روش ها، محاسبات هیدرولیکی خطوط لوله گاز را می توان به انواع زیر تقسیم کرد:

· محاسبه شبکه های حلقه فشار بالا و متوسط.

· محاسبه شبکه های بن بست فشار بالا و متوسط.

· محاسبه شبکه های کم فشار چند حلقه.

· محاسبه شبکه های بن بست کم فشار.

برای انجام محاسبات هیدرولیک، باید داده های اولیه زیر را داشته باشید:

· نمودار طراحی خط لوله گاز که تعداد و طول بخش ها را نشان می دهد.

· هزینه ساعتی گاز برای همه مصرف کنندگان متصل به این شبکه.

· افت فشار گاز مجاز در شبکه.

نمودار طراحی خط لوله گاز با توجه به طرح منطقه گازدار به شکل ساده شده ترسیم شده است. تمام بخش های خطوط لوله گاز، همانطور که بود، صاف شده و طول کامل آنها با تمام خم ها و پیچ ها مشخص شده است. محل مصرف کنندگان گاز روی تخته با توجه به مکان مراکز توزیع گاز یا واحدهای توزیع گاز مربوطه تعیین می شود.

12.1 محاسبه هیدرولیک شبکه های رینگ فشار قوی و متوسط.

حالت عملیات هیدرولیک خطوط لوله گاز فشار قوی و متوسط بر اساس شرایط حداکثر مصرف گاز تعیین می شود.

محاسبه چنین شبکه هایی شامل سه مرحله است:

· محاسبه در حالت های اضطراری.

· محاسبه برای توزیع جریان نرمال.

· محاسبه انشعابات از خط لوله گاز حلقه ای.

نمودار طراحی خط لوله گاز در شکل نشان داده شده است. 2. طول بخش های جداگانه بر حسب متر نشان داده شده است. تعداد مناطق استقرار با اعداد در دایره نشان داده می شود. مصرف گاز توسط مصرف کنندگان فردی با حرف V مشخص می شود و دارای ابعاد m 3 / h است. جاهایی که جریان گاز روی رینگ تغییر می کند با اعداد 0، 1، 2، ..... و ... مشخص می شود. منبع تغذیه گاز (GDS) به نقطه 0 متصل می شود.

خط لوله گاز پرفشار دارای فشار گاز اضافی در نقطه شروع 0 است Р Н = 0.6 MPa فشار نهایی گاز R K = 0.15 مگاپاسکال. این فشار باید برای همه مصرف کنندگان متصل به این رینگ بدون توجه به محل آنها یکسان باشد.

محاسبات از فشار گاز مطلق استفاده می کنند، بنابراین محاسبه می شود Р Н = 0.7 MPa و R K = 0.25 MPa طول مقاطع به کیلومتر تبدیل می شود.

برای شروع محاسبه، میانگین اختلاف فشار ویژه را به مجذور تعیین می کنیم:

A CP = (P 2 n - P 2 k) / 1.1 å l i

جایی که å l i- مجموع طول تمام مقاطع در جهت محاسبه شده، کیلومتر.

ضریب 1.1 به معنای افزایش مصنوعی طول خط لوله گاز برای جبران مقاومت های مختلف محلی (چرخش، شیر، جبران کننده و غیره) است.

بعد، با استفاده از میانگین یک SRو مصرف گاز محاسبه شده در ناحیه مربوطه، با توجه به نوموگرام در شکل. 11.2 قطر خط لوله گاز را تعیین می کنیم و با استفاده از همان نوموگرام، مقدار را مشخص می کنیم. آبرای قطر خط لوله گاز استاندارد انتخاب شده. سپس با توجه به مقدار مشخص شده آو طول تخمین زده شده، مقدار دقیق تفاوت را تعیین می کنیم R 2 n - R 2 kمکان روشن است. تمام محاسبات جدول بندی شده است.

12.1.1 محاسبه در حالت های اضطراری

حالت های اضطراری عملیات خط لوله گاز زمانی رخ می دهد که بخش هایی از خط لوله گاز مجاور نقطه تغذیه 0 از کار بیفتد. در مورد ما، این بخش های 1 و 18 هستند. تامین برق مصرف کنندگان در حالت های اضطراری باید از طریق یک شبکه بن بست انجام شود. با این شرط که فشار گاز باید در آخرین مصرف کننده حفظ شود R K = 0.25 MPa

نتایج محاسبات در جدول خلاصه شده است. 2 و 3.

مصرف گاز در مناطق با فرمول تعیین می شود:

V P = 0.59 S (K OB i V i)(m3/h)

جایی که TO OB i- ضریب عرضه مصرف کنندگان مختلف گاز؛

V i- مصرف گاز ساعتی مصرف کننده مربوطه، متر 3 در ساعت.

برای سادگی، ضریب عرضه برای همه مصرف کنندگان گاز 0.8 در نظر گرفته شده است.

طول تخمینی بخش های خط لوله گاز با معادله تعیین می شود:

l P = 1.1 ل جی(کیلومتر)،

میانگین اختلاف مربع فشار ویژه در حالت اضطراری اول به صورت زیر خواهد بود:

یک SR = (0,7 2 - 0,25 2) / 1,1 6,06 = 0,064 (MPa 2/km)

å l i = 6.06(کیلومتر)،

بخش 1 امتناع کرد
شماره حساب.	d U mm	l Р کیلومتر	V R m 3/h	R 2 n-R 2 kل پ	R 2 n-R 2 k، MPa 2

		0,077	10053,831	0,045	0,003465
		1,848	9849,4501	0,04	0,07392
		0,407	9809,2192	0,04	0,01628
		0,726	9796,579	0,04	0,02904
		0,077	9787,3632	0,19	0,01463
		0,473	9785,6909	0,19	0,08987
		0,253	9745,46	0,18	0,04554
		0,044	2566,8403	0,1	0,0044
		0,121	2554,2002	0,1	0,0121
		0,22	1665,1787	0,053	0,01166
		0,121	1663,5064	0,053	0,006413
		0,176	1459,1257	0,045	0,00792
		0,154	1449,9099	0,045	0,00693
		0,913	1437,2697	0,045	0,041085
		0,451	903,3339	0,045	0,020295
		0,154	901,6616	0,2	0,0308
		0,363	12,64016	0,031	0,011253
		ål Р = 6.578			å(P 2 n-P 2 k)=0.425601

پی ک= Ö(0.7 2 - 0.425601) - 0.1 = 0.1537696 خطا: 1,5 % <5 %

ما به محاسبه در حالت اضطراری دوم ادامه می دهیم.

ایستگاه 18 امتناع کرد
شماره حساب.	d U mm	l Р کیلومتر	V R m 3/h	R 2 n-R 2 kل پ	R 2 n-R 2 k، MPa 2

		0,22	10053,831	0,045	0,0099
		0,231	10041,191	0,045	0,010395
		0,154	9152,1692	0,038	0,005852
		0,451	9150,4969	0,038	0,017138
		0,913	8616,5611	0,1	0,0913
		0,154	8603,9209	0,1	0,0154
		0,176	8594,7051	0,1	0,0176
		0,121	8390,3244	0,1	0,0121
		0,22	8388,6521	0,1	0,022
		0,121	7499,6307	0,085	0,010285
		0,044	7486,9905	0,085	0,00374
		0,253	308,37082	0,085	0,021505
		0,473	268,1399	0,06	0,02838
		0,077	266,4676	0,06	0,00462
		0,726	257,2518	0,06	0,04356
		0,407	244,61169	0,06	0,02442
		1,903	204,38072	0,045	0,085635
		ål Р = 6.644			å(P 2 n-P 2 k)=0.42383

پی ک= Ö(0.7 2 - 0.42383) - 0.1 = 0.1572353 خطا: 2,9 % <5 %

نتیجه این است که محاسبه به درستی انجام شده است.

این محاسبه را در حالت اضطراری دوم به پایان می رساند.

با دانستن افت فشار در هر بخش، فشار مطلق را در هر نقطه در هر دو حالت اضطراری تعیین می کنیم:

P i = Ö P 2 N - S (P 2 N - P 2 K) i,

جایی که S(P 2 N - P 2 K)- مجموع اختلاف مربعات فشار در مقاطع قبل از نقطه تعیین فشار.

تمام محاسبات برای تعیین فشار در نقاط مختلف حلقه را می توان در یک جدول خلاصه کرد.

شماره نقطه روی حلقه	بخش 1 امتناع کرد	ایستگاه 19 امتناع کرد
	فشار گاز، MPa	فشار گاز، MPa
	0,7	0,7
	0,2537696	0,6928925
	0,2750491	0,6853503
	0,3262698
	0,3560154	0,6683674
	0,409673	0,5961669
	0,418055	0,5831081
	0,4274131	0,567816
	0,4348505	0,5570592
	0,4480569	0,5369497
	0,4613621	0,5272855
	0,4661062	0,523727
	0,5126353	0,5027773
	0,593856	0,473714
	0,6060487	0,4688123
	0,6295514	0,4197916
	0,6423512	0,3896216
	0,6975206	0,2572353

فشار گاز در نقاط اتصال به حلقه مصرف کننده برای تعیین قطر انشعابات در طول محاسبه هیدرولیکی دومی باید مشخص باشد.

12.1.2 محاسبه شاخه ها

در این محاسبه قطر خطوط لوله گاز تامین کننده گاز از خط لوله گاز حلقوی به مصرف کنندگان V 1، V 2، ..... و ... تعیین می شود که برای این منظور محاسبه فشار در نقاط جریان 1 تغییر می کند. , 2 , 3 , ... استفاده می شود .17 جدول بندی شده؟ . اختلاف فشار در نقطه اتصال خط لوله گاز انشعاب به خط لوله گاز حلقوی و فشار نهایی مشخص شده در مصرف کننده.

برای تعیین فشار اولیه از جدول 2.3 برای همان نقطه، کمترین فشار مطلق گاز را انتخاب می کنیم. سپس، اختلاف فشار مجذور خاص در منطقه تعیین می شود:

A = (P 2 N - P 2 K) / 1.1 لیتر G i, (MPa 2 / km),

با توجه به نوموگرام شکل. 11.2 از قطر خط لوله گاز را تعیین می کنیم.

تمام محاسبات برای تعیین قطر شاخه ها در جدول خلاصه شده است:

A 19 = 0.0145;

A 20 = 0.1085;

A 21 = 0.4997;

A 22 = 0.3649;

A 23 = 2.3944;

A 24 = 0.8501;

A 25 = 1.5606;

A 26 = 1.1505;

A 27 = 0.8376;

A 28 = 0.9114;

A 29 = 2.3447;

A 30 = 2.4715;

A 31 = 0.8657;

A 32 = 1.7872;

A 33 = 1.2924;

A 34 = 1.3528;

A 35 = 0.0664;

شماره شعبه.	فشار اولیه، MPa	فشار نهایی، MPa	طول بخش، کیلومتر	مصرف گاز، m3/h	قطر معمولی، میلی متر
	0,2538	0,25	0,12	26,78
	0,275	0,25	0,11	1883,52
	0,3263	0,25	0,08	3,543
	0,356	0,25	0,16	1131,22
	0,4097	0,25	0,04	26,78
	0,418	0,25	0,12	19,525
	0,4274	0,25	0,07	433,01
	0,4348	0,25	0,1	3,543
	0,448	0,25	0,15	1883,52
	0,4614	0,25	0,15	26,78
	0,4661	0,25	0,06	15208,94
	0,5028	0,25	0,07	85,235
	0,4737	0,25	0,17	3,543
	0,4688	0,25	0,08	19,525
	0,4198	0,25	0,08	26,78
	0,3896	0,25	0,06	85,235
	0,2572	0,25	0,05	433,01

12.1.3 محاسبه برای توزیع جریان نرمال

توزیع نرمال جریان شامل حرکت گاز از منبع حلقه در هر دو جهت است.

نقطه همگرایی هر دو جریان گاز باید در جایی روی حلقه باشد. این نقطه از شرایط زیر تعیین می شود - جریان گاز در هر دو جهت حلقه باید تقریباً یکسان باشد.

توصیه می شود محاسبات برای توزیع نرمال جریان در یک جدول خلاصه شود.

جدول 6.

N درباره سایت	مصرف در محل، متر 3 / ساعت	قطر خط لوله گاز، میلی متر	طول بخش، کیلومتر	P 2 N -P 2 K / L، MPa 2 / کیلومتر	R 2 N -R 2 K، MPa 2	R 2 N -R 2 K / V UCH، 10 -6

	-10650,2445		0,2	0,052	0,0104	0,976
	-10623,4645		0,21	0,052	0,01092	1,026
	-8739,9445		0,14	0,034	0,00476	0,545
	-8736,4015		0,41	0,034	0,01394	1,596
	-7605,1815		0,83	0,085	0,07055	9,277
	-7578,4015		0,14	0,085	0,0119	1,57
	-7558,8765		0,16	0,085	0,0136	1,799
	-7125,8665		0,11	0,075	0,00825	1,158
	-7122,3235		0,2	0,075	0,015	2,106
	-5238,8035		0,11	0,039	0,00429	0,819
	-5212,0235		0,04	0,039	0,00156	0,299
	+9996,9165		0,23	0,122	0,02806	2,807
	+10082,1515		0,43	0,122	0,05246	5,203
	+10085,6945		0,07	0,122	0,00854	0,847
	+10105,2195		0,66	0,045	0,0297	2,939
	+10131,9995		0,37	0,045	0,01665	1,643
	+10217,2345		1,68	0,045	0,0756	7,399
	+10650,2445		0,07	0,05	0,0035	0,329
					S= 0.37968	S= 42.34 10 -6
					+0,04934

* علائم "+" و "-" به معنای تقسیم مشروط جریان گاز به مثبت (جهت عقربه های ساعت) و منفی (حرکت خلاف جهت عقربه های ساعت) است.

برای تعیین خطا، باید تمام اعداد ستون 6 را مدول کنید و با استفاده از فرمول زیر تفاوت بین اعداد مثبت و منفی در همان ستون را تخمین بزنید.

خطا این است: 0.04934 100 / 0.5 0.37968 = 25,99 %

قطر مقاطع خطوط لوله گاز در این حالت از جدول محاسبات در حالت های اضطراری انتخاب می شود. برای هر بخش، قطر بزرگتر از دو قطر گرفته می شود. در این حالت، اندازه‌های قطری در قسمت‌های سر حلقه بزرگ‌ترین خواهد بود. علاوه بر این، اندازه های قطر به طور یکنواخت در جهت نقطه همگرایی جریان کاهش می یابد.

برای تعیین اختلاف فشار مربع خاص در یک مقطع، از نوموگرام در شکل 1 استفاده کنید. 11.2. . آنها با قطر و دبی مشخص تعیین می شوند و در ستون 5 جدول وارد می شوند. با دانستن طول های تخمینی مقاطع، اختلاف مربع های فشار در مقاطع را محاسبه کرده و در ستون 6 جدول وارد کنید.

معیار صحت محاسبه برابری مجموع مقادیر مثبت و منفی P 2 n - P 2 k است. اگر برابری وجود نداشته باشد، تفاوت بین این مقادیر نباید از 10٪ از نصف تجاوز کند. قدر مطلق مجموع اعداد در ستون 6 جدول. در مثال ما، این تفاوت 25.99٪ است که خیلی زیاد است.

بنابراین، محاسبه باید تکرار شود.

DV = å(P 2 n - P 2 k) 10 6 / 2 å(P 2 n - P 2 k) / Vi.

DV= 0,04934 10 6 / 2 42,34 = 582,66 » 600(متر 3 در ساعت)،

مقدار در مخرج این فرمول از ستون 7 جدول 6 گرفته شده است.

بیایید تمام هزینه های مثبت را 600 متر مکعب در ساعت افزایش دهیم و تمام هزینه های منفی را 600 مترمکعب در ساعت کاهش دهیم. بیایید محاسبه را با مقادیر جدید نرخ جریان در مناطق تکرار کنیم

جدول 7.

N درباره سایت.	مصرف در محل، متر 3 / ساعت	قطر خط لوله گاز، میلی متر	طول بخش، کیلومتر	P 2 N -P 2 K / L، MPa 2 / کیلومتر	R 2 N -R 2 K، MPa 2	R 2 N -R 2 K / V UCH، 10 -6

	-11250,2445		0,2	0,06	0,012	0,976
	-11223,4645		0,21	0,06	0,0126	1,026
	- 9339,9445		0,14	0,037	0,00518	0,545
	-9336,4015		0,41	0,037	0,01517	1,596
	-8205,1815		0,83	0,1	0,083	9,277
	-8178,4015		0,14	0,1	0,014	1,57
	-8158,8765		0,16	0,1	0,016	1,799
	-7125,8665		0,11	0,085	0,00935	1,158
	-7725,3235		0,2	0,085	0,017	2,106
	-5838,8035		0,11	0,048	0,00528	0,819
	-5812,0235		0,04	0,048	0,00192	0,299
	+9396,9165		0,23	0,117	0,02691	2,807
	+9482,1515		0,43	0,117	0,05031	5,203
	+9485,6945		0,07	0,117	0,00819	0,847
	+9505,2195		0,66	0,038	0,02508	2,939
	+9531,9995		0,37	0,038	0,01406	1,643
	+9617,2345		1,68	0,038	0,06384	7,399
	+10050,2445		0,07	0,045	0,00315	0,329
					S = 0.38304	S= 43.5 10 -6
					+0,00004

خطا این است: 0.00004 100 / 0.5 0.38304 = 0,02 %,

پس از معرفی جریان دایره ای، خطا به 0.02 درصد کاهش یافت که قابل قبول است.

این نتیجه محاسبات هیدرولیکی خط لوله گاز پرفشار است.

12.2. محاسبه هیدرولیک شبکه های گاز کم فشار چند حلقه.

محاسبه هیدرولیک خطوط لوله گاز کم فشار (تا 5 کیلو پاسکال) به حل مشکل حمل و نقل با بهینه سازی بعدی آن ختم می شود.

داده های اولیه برای محاسبه:

1. جریان کل گاز از طریق سیستم شکست هیدرولیک تغذیه کننده شبکه کم فشار:

V0 = 1883.52(m3/h).

2. نمودار طراحی: شکل. 3.

3. افت فشار تخمینی در شبکه:

DP = 1200(Pa).

وظیفه محاسبه هیدرولیکی یک شبکه کم فشار تعیین قطر تمام مقاطع آن با حفظ مقدار مشخص شده است. D.P.. حداقل قطر لوله ها در شبکه باید برابر باشد 50 میلی متر

هزینه سفر گاز در سایت ها با فرمول تعیین می شود:

V PUT = l PR i V 0 / Sl PR i

جایی که l روابط عمومی i- کاهش طول مقطع، متر

l روابط عمومی i = l R K E K Z

l R -طول تخمینی بخش ( l P = 1.1 لیتر G), m;

ل جی- طول هندسی مقطع طبق طرح منطقه گازرسانی، متر؛

K E- ضریب تعداد طبقات با در نظر گرفتن وجود ساختمان هایی با تعداد طبقات مختلف.

K Z- ضریب توسعه با در نظر گرفتن تراکم توسعه مسکونی در طول مسیر خط لوله گاز.

ما محاسبه هزینه های سفر گاز را در جدول 8 خلاصه می کنیم.

شماره قطعه	هندسی طول، متر	طول تخمینی، متر	Coef. طبقه	Coef. تحولات	طول داده شده، m	جریان سفر، m3/h

0-1
1-2						48,29538
2-3						96,59077
1-4						144,8862
4-5						144,8862
2-6						144,8862
3-7						144,8862
5-6						193,1815
6-7						96,59077
7-8						96,59077
6-9						96,59077
4-10						144,8862
3-12						144,8862
10-14						96,59077
10-11						96,59077
12-13						96,59077
12-14						96,59077
					Sl PR = 5940

ما هزینه های گاز گرهی را تعیین می کنیم:

V Knot i = 0.5 S V PUT i, (m 3 / h),

جایی که S V PUT i -مجموع هزینه های سفر گاز در مناطق مجاور گره، (m3/h)،

گره V 1= 96,59077 (m3/h)

V KZL 2 = 144.8862(m3/h)

گره V 3 = 193.1815(m3/h)

V KZL 4 = 217.3292(m3/h)

V KZL 5 = 169.0338(m3/h)

گره V 6 = 265.6246(m3/h)

V KZL 7 = 169.0338(m3/h)

V Knot 8 = 48.0338(m3/h)

V KZL 9 = 48.29538(m3/h)

V KZL 10 = 169.0338(m3/h)

V KZL 11 = 48.29538(m3/h)

V KZL 12 = 169.0338(m3/h)

گره V 13 = 48.29538(m3/h)

V KZL 14 = 96.59077(m3/h)

ما تخمین مصرف گاز را در سایت ها تعیین می کنیم.

هنگام محاسبه جریان گاز تخمینی، از اولین قانون Kirchhoff برای شبکه ها استفاده می شود که می تواند به صورت زیر فرموله شود: مجموع جبری تمام جریان های گاز در یک گره برابر با صفر است.

حداقل مقدار گاز مصرفی محاسبه شده در محل باید برابر با نصف یک سفر باشد. برای اطمینان از کارایی سیستم، جهت های اصلی که بیشتر گاز در امتداد آنها حمل می شود باید مشخص شود.

این جهت ها عبارتند از:

در این جهات، می توان مناطقی را که در امتداد آنها جریان گاز عبوری رخ می دهد، شناسایی کرد. این مناطق عبارتند از:

1-2; 2-6; 2-3; 3-12; 1-4; 4-10.

در اینجا دبی محاسبه شده بر اساس قانون کیرشهوف تعیین می شود.

در مناطقی که جریان گاز عبوری وجود ندارد:

V P = 0.5 V PUT(متر 3 در ساعت)،

V P 0-1 = 1786,929 (m3/h)

V P 1-2 = 1134,942 (m3/h)

V P 2-3 = 531,2492 (m3/h)

V P 1-4 = 555,3969 (m3/h)

V P 4-5 = 72,44308 (m3/h)

V P 2-6 = 458,8062 (m3/h)

V P 3-7 = 72,44308 (m3/h)

V P 5-6 = 96,59077 (m3/h)

V P 6-7 = 48,29538 (m3/h)

V P 7-8 = 48,29538 (m3/h)

V P 6-9 = 48,29538 (m3/h)

V P 4-10 = 265,6246 (m3/h)

V P 3-12 = 265,6246 (m3/h)

V R 10-14 = 48,29538 (m3/h)

V R 10-11 = 48,29538 (m3/h)

V R 12-13 = 48,29538 (m3/h)

V R 12-14 = 48,29538 (m3/h)

قطر مقاطع را تعیین کنید:

برای انجام این کار، با استفاده از افت فشار داده شده DP، میانگین افت فشار ویژه اولیه را در جهات اصلی محاسبه کنید:

A = DP / S l Р i(Pa/m)

جایی که S l Р i -مجموع طول های محاسبه شده بخش های موجود در یک جهت اصلی معین.

بر اساس مقدار A و نرخ جریان گاز برآورد شده در هر بخش، قطر خط لوله گاز با استفاده از نوموگرام در شکل 11.4 تعیین می شود. مقدار واقعی افت فشار خاص در منطقه با انتخاب مقدار استاندارد قطر اسمی مطابق با همان نوموگرام تعیین می شود. مقدار واقعی تلفات خاص در مقطع در طول تخمینی مقطع ضرب می شود و بدین ترتیب افت فشار در این بخش محاسبه می شود. مجموع افت فشار در تمام بخشهای جهت اصلی نباید از مقدار مشخص شده تجاوز کند DP.

تمام محاسبات برای تعیین قطر بخش های خط لوله گاز کم فشار در یک جدول خلاصه شده است.

شماره قطعه	محاسبه سرعت جریان، متر 3 در ساعت	طول محاسبه، متر	میانگین افت فشار، Pa/m	قطر معمولی، میلی متر	معتبر افت فشار خاص، Pa/m	کاهش فشار در منطقه، Pa	داول. در انتهای سایت، پا

0-1	1786,92		1,33	325'8	1,1	24,2	4975,8
1-2	1134,94		1,33	273'7			4865,8
2-3	531,25		1,33	219'6	0,7		4711,8
3-7	72,44		1,33	108'4	0,9		4414,8
7-8	48,29		1,33	88.5'4	1,38	303,6	4111,2
2-6	458,81		1,33	219'6	0,47	155,1	4710,7
6-7	48,29		1,33	88.5'4	1,38	303,6	4407,1
باقیمانده در گره 7: (4414.8-4407.1) / 4414.8 100٪ = 0.17٪
3-12	265,62		1,33	159'4	1,1		4348,8
12-14	48,29		1,33	88.5'4	1,3		4062,8
1-4	555,4		1,33	219'6	0,75	247,5	4728,3
4-10	265,62		1,33	159'4	1,1		4365,3
10-14	48,29		1,33	88.5'4	1,38	303,6	4061,7
باقیمانده در گره 14: (4062.8-4061.7)/4062.8 100% = 0.03%
5-6	96,59		1,33	114'4	1,2		4182,7
4-5	72,44		1,76	89'3	1,8		4117,8
باقیمانده در گره 5: (4182.7-4117.8)/4182.7 100% = 1.55%
6-9	48,29		1,76	88.5'4	1,38	303,6	4407,1
10-11	48,29		1,33	88.5'4	1,38	303,6	4061,7
12-13	48,29		1,33	88.5'4	1,38	303,6	4045,2

اولین معیار برای صحت محاسبات، اختلاف فشار در نقاط گرهی است که نباید بیش از 10 درصد باشد. فشار در نقاط گرهی با کم کردن تلفات فشار در نواحی از فشار اولیه از شکست هیدرولیکی زمانی که جریان گاز در کوتاه ترین فاصله به گره مورد نظر حرکت می کند، تعیین می شود. اختلاف فشار به دلیل جهات مختلف نزدیک شدن گاز به گره ایجاد می شود.

معیار دوم ارزیابی افت فشار ناشی از شکست هیدرولیک به دورترین مصرف کنندگان است. این تلفات نباید بیشتر از افت فشار محاسبه شده برابر با 1200 Pa باشد و بیش از 10 درصد با آن اختلاف داشته باشد.

شرایط صحت محاسبات فراهم است و اینجاست که محاسبه شبکه های کم فشار چند حلقه ای به پایان می رسد.

12.3 محاسبه هیدرولیک خطوط لوله گاز بن بست کم فشار.

خطوط لوله گاز کم فشار بن بست در داخل ساختمان های مسکونی، داخل کارگاه های تولیدی و در سرتاسر شهرک های کوچک روستایی گذاشته می شود.

منبع تغذیه برای چنین خطوط لوله گاز، شکستگی هیدرولیک کم فشار است.

محاسبات هیدرولیکی خطوط لوله گاز بن بست مطابق با نوموگرام در شکل 1 انجام می شود. 11.4. از .ویژگی محاسبه در اینجا این است که هنگام تعیین تلفات فشار در مقاطع عمودی، باید فشار اضافی اضافی را به دلیل تفاوت در چگالی گاز و هوا در نظر گرفت.

DP D = ± ساعت (r B - r G) g،

جایی که h-

r B، r G -

برای گاز طبیعی که از هوا سبک تر است، وقتی از طریق خط لوله گاز به سمت بالا حرکت می کند، مقدار DPمنفی خواهد بود و در هنگام حرکت به سمت پایین مثبت خواهد بود.

مقاومت موضعی را می توان با معرفی بارهای اصطکاکی در نظر گرفت

l P = l G * (1 + a/100)، (متر)،

جایی که آ- درصد افزایش

در رایزر - 20٪؛

با طول 1-2 متر - 450٪

با طول 3-4 متر - 200٪

با طول 5-7 متر - 120٪

با طول 8-12 متر - 50٪.

افت فشار DPدر خطوط لوله گاز کم فشار بن بست با فشار اولیه پس از شکست هیدرولیکی یا توزیع گاز که 4-5 کیلو پاسکال است و فشار لازم برای عملکرد تاسیسات مشعل گاز یا وسایل گازسوز تعیین می شود. افت فشار DP، طبق توصیه های جدول 11.10. برابر بگیرید 350 پا.

1. یک نمودار طراحی خط لوله گاز ایجاد کنید: شکل. 4.

2. ما یک جهت اصلی را تعیین می کنیم.

3. با استفاده از فرمول، مصرف گاز تخمینی را برای هر بخش از مسیر اصلی تعیین می کنیم.

V R = V ساعت تا OD, (m 3 / h),

حداکثر مصرف گاز ساعتی مصرف کننده مربوطه کجاست، متر 3 در ساعت،

ساعت پنجم = 1,17 (متر 3 در ساعت)،

کد- ضریب همزمانی با در نظر گرفتن احتمال عملکرد همزمان همه مصرف کنندگان.

4. تعیین طول تخمینی بخشهای خط اصلی ( l Р i) طبق فرمول،

l P = l G (1 + a/100)، (متر)،

جایی که آ- درصد افزایش

در خطوط لوله گاز از ورودی ساختمان به بالابر - 25٪؛

در رایزر - 20٪؛

در سیم کشی داخلی آپارتمان:

با طول 1-2 متر - 450٪

با طول 3-4 متر - 200٪

با طول 5-7 متر - 120٪

با طول 8-12 متر - 50٪.

5. طول تخمینی خط اصلی را بر حسب متر محاسبه می کنیم و تمام طول های تخمینی بخش های آن را جمع می کنیم ( S l Р i).

6. افت فشار خاص را در جهت اصلی تعیین کنید

A = DP / S l Р i، (Pa/m).

A = 8.1871345(Pa/m).

7. با استفاده از نمودار در شکل. 11.4. ، قطر مقاطع خط لوله اصلی گاز را تعیین می کنیم و افت فشار خاص در هر مقطع را مطابق با قطر استاندارد انتخاب شده مشخص می کنیم.

8. افت فشار واقعی گاز در هر مقطع را با ضرب افت فشار خاص در طول تخمینی مقطع تعیین می کنیم.

9. بیایید تمام تلفات را در بخش های جداگانه خط اصلی خلاصه کنیم.

10. تعیین فشار اضافی اضافی در خط لوله گاز،

DP D = ± ساعت (r B - r G) g،

DP D = 110.26538

جایی که h-تفاوت در علائم هندسی در انتهای و ابتدای خط لوله گاز، m.

r B، r G -چگالی هوا و گاز در شرایط عادی، کیلوگرم بر متر مکعب؛

g- شتاب سقوط آزاد، m/s 2.

h = 20.7(متر) ,

11. مجموع جبری افت فشار در خط لوله و فشار اضافی اضافی را محاسبه کرده و با افت فشار مجاز در خط لوله گاز مقایسه می کنیم. DР.

ملاک صحت محاسبه شرط خواهد بود

(SР i ± DP Д + DP ARR) £ DP,

جایی که SDP i- مجموع تلفات فشار در تمام بخش های خط لوله، Pa.

DP D- فشار اضافی اضافی در خط لوله گاز، Pa.

DP ARRIV- کاهش فشار گاز در دستگاه مصرف کننده گاز، Pa.

DP- افت فشار مشخص شده، Pa.

(SDP i ± DP D + DP ARR) = 338.24462باقی مانده است 3,36%.

انحراف (SDP i ± DP D + DP ARR)از جانب DPنباید بیش از 10٪ باشد.

محاسبه به درستی انجام شد.

ما تمام محاسبات برای تعیین قطر خط لوله گاز را در یک جدول خلاصه می کنیم.

طرح N O	مصرف گاز، متر 3 در ساعت	Coef. سر وقت	محاسبه. سرعت جریان، متر 3 در ساعت	طول مقطع m	ندب. به مدت یک ماه مقاومت	محاسبه. طول، متر	مشروط دیا میلی متر	کاهش فشار Pa
								در 1 متر	در مدرسه

10-15	1,17	0,65	1,17			13,2	21.3'2.8	2,2	29,04
9-10	0,34	0,45	1,521			3,6	21.3'2.8		14,4
8-9	3,51	0,35	1,5795			3,6	21.3'2.8	4,2	15,12
7-8	4,68	0,29	1,638			3,6	21.3'2.8	4,5	16,2
6-7	5,85	0,26	1,6965			8,75	21.3'2.8		43,75
1-6	11,7	0,255	3,042				21.3'2.8
0-1	17,55		4,47525				21.3'2.8
						S42.75			S388.51

در نهایت قطر خط لوله گاز زیر را در بخش های اصلی می پذیریم:

10-15: 21.3×2.8 میلی متر

9-10: 21.3×2.8 میلی متر

8-9: 21.3×2.8 میلی متر

7-8: 21.3×2.8 میلی متر

6-7: 21.3×2.8 میلی متر

1-6: 21.3×2.8 میلی متر

0-1: 21.3×2.8 میلی متر

دو رایزر دیگر بار مشابهی را حمل می کنند و از نظر طراحی شبیه به طراحی هستند. بنابراین قطر خط لوله گاز روی این رایزرها را با قطرهای محاسبه شده یکسان در نظر می گیریم.

تنها استثناء بخش هایی از خط لوله تامین گاز 1-2، 6-11 خواهد بود. قطر خطوط لوله گاز را در این بخش ها تعیین می کنیم:

1. طول تخمینی شاخه ها: 0-1-6-11-12-13-14، 0-1-2-3-4-5 به ترتیب L P 6-11 = 40.25، L P 1-2 = 41.5 خواهد بود. (m).

2. هزینه های تخمینی گاز:

بخش 1-2 وی آر= 1.6965 (m3/h)

بخش 6-11 وی آر= 1.6965 (m3/h).

3. میانگین ضرر خاص

I. انواع محاسبات شبکه:

1) بهینه سازی و محاسبات فنی و اقتصادی مشکل انتخاب پارامترهای اصلی موجود در کار طراحی را حل می کند، به ویژه: انتخاب جهت و شرایط بهینه برای تخمگذار خط لوله، تعیین کارآمدترین طرح حمل و نقل تکنولوژیکی و پارامترهای خط لوله، تعیین مناسب سطح افزونگی در عناصر سیستم و موارد دیگر

2) محاسبات فن آوری شامل انتخاب فناوری و طرح فن آوری حمل و نقل، توجیه ساختار فن آوری خط لوله، تعیین ترکیب و نوع تجهیزات مورد استفاده، حالت های عملیاتی آن و موارد دیگر است.

3) محاسبات هیدرولیک شامل تعیین فشار و سرعت محیطی است که از طریق خط لوله در بخش های مختلف خط لوله حرکت می کند و همچنین افت فشار جریان متحرک.

4) محاسبات حرارتی شامل تعیین دمای محصول حمل شده، ارزیابی دمای دیواره های خطوط لوله و تجهیزات و همچنین اتلاف حرارت توسط خطوط لوله و مقاومت حرارتی آنها می باشد.

5) محاسبات مکانیکی شامل ارزیابی استحکام، پایداری و تغییر شکل خطوط لوله، سازه‌ها، تأسیسات و تجهیزات تحت تأثیر دما، فشار و سایر بارها و انتخاب مقادیر پارامتری است که عملکرد قابل اعتماد را در شرایط معین تضمین می‌کند.

6) محاسبه تأثیرات خارجی بر فرآیند حمل و نقل شامل تعیین دمای محیط، باد، برف و سایر بارهای مکانیکی، ارزیابی لرزه خیزی و غیره است.

7) محاسبه خواص محیط حمل شده شامل تعیین ویژگی های فیزیکی، شیمیایی، ترمودینامیکی و سایر مشخصات لازم برای طراحی خطوط لوله و پیش بینی حالت های عملکرد آن است.

II. هدف از محاسبه هیدرولیک

وظیفه مستقیم هنگام طراحی خطوط لوله گاز، تعیین قطر داخلی لوله ها هنگام عبور مقدار مورد نیاز گاز در تلفات فشار قابل قبول برای شرایط خاص است.

مشکل معکوس تعیین افت فشار در یک نرخ جریان معین، قطر خط لوله گاز و فشار است.

III. معادلاتی که مبنای استخراج فرمول های محاسباتی هیدرولیک هستند

برای اکثر مشکلات محاسبه خطوط لوله گاز، حرکت گاز را می توان همدما در نظر گرفت، دمای لوله برابر با دمای خاک فرض می شود. بنابراین، پارامترهای تعیین کننده عبارتند از: فشار گاز p، چگالی ρ و سرعت ω. برای تعیین آنها به سیستمی از 3 معادله نیاز داریم:

1) معادله دارسی به شکل دیفرانسیل، که افت فشار را برای غلبه بر مقاومت تعیین می کند:

جایی که ضریب اصطکاک است، d قطر داخلی است

2) معادله حالت برای در نظر گرفتن تغییرات چگالی ناشی از تغییرات فشار:

3) معادله تداوم:

در جایی که M جریان جرمی است، Q 0 جریان حجمی کاهش یافته به شرایط عادی است

با حل سیستم، معادله اصلی محاسبه خطوط لوله گاز فشار بالا و متوسط را به دست می آوریم:

برای محاسبه خطوط لوله گاز شهری T≈T 0، بنابراین:

برای محاسبه فشار پایین، بیایید جایگزین کنیم، و از آنجایی که ≈P 0 است، فرمول به شکل زیر خواهد بود:

IV. اجزای اصلی مقاومت در برابر حرکت گاز

· مقاومت اصطکاک خطی در تمام طول خط لوله گاز

· مقاومت موضعی در مکان هایی که سرعت و جهت حرکت تغییر می کند

بر اساس نسبت تلفات موضعی و تلفات فشار در طول شبکه، موارد زیر وجود دارد:

کوتاه - تلفات محلی متناسب با تلفات در طول طول

تلفات طولانی - محلی نسبت به تلفات در طول (5-10٪) ناچیز است.

V. فرمول های اساسی برای محاسبات هیدرولیک با توجه به
SP 42-101-2003

1. افت فشار در یک بخش از شبکه گاز را می توان با استفاده از فرمول تعیین کرد:

الف) برای فشار متوسط و بالا:

P n - فشار مطلق در ابتدای خط لوله گاز، MPa.

P k - فشار مطلق در انتهای خط لوله گاز، MPa.

P 0 = 0.101325 مگاپاسکال؛

ضریب اصطکاک هیدرولیک؛

l طول تخمینی یک خط لوله گاز با قطر ثابت، m است.

د - قطر داخلی خط لوله گاز، سانتی متر؛

چگالی گاز در شرایط عادی، کیلوگرم بر متر مکعب؛

Q 0 - جریان گاز، متر 3 / ساعت، در شرایط عادی.

ب) برای فشار کم:

P n - فشار اضافی در ابتدای خط لوله گاز، Pa.

P k - فشار اضافی در انتهای خط لوله گاز، Pa

ج) در خطوط لوله فاز مایع LPG:

V - سرعت متوسط حرکت گازهای مایع، m / s: در خطوط لوله مکش - حداکثر 1.2 متر در ثانیه. در خطوط لوله فشار - حداکثر 3 متر بر ثانیه

2. حالت حرکت گاز از طریق خط لوله گاز که با عدد رینولدز مشخص می شود:

که ν ضریب ویسکوزیته سینماتیکی گاز در شرایط عادی، 1.4 10 -6 m 2 / s است.

شرایط صافی هیدرولیکی دیواره داخلی خط لوله گاز:

n معادل زبری مطلق سطح داخلی دیواره لوله است که برای فولاد جدید برابر است - 0.01 سانتی متر، برای فولاد مستعمل - 0.1 سانتی متر، برای پلی اتیلن، بدون توجه به زمان کار - 0.0007 سانتی متر /

3. ضریب اصطکاک هیدرولیکی λ بسته به مقدار Re تعیین می شود:

الف) برای حرکت آرام گاز Re ≤ 2000:

ب) برای حالت بحرانی حرکت گاز 2000≤ Re ≤ 4000:

ج) برای Re > 4000 - بسته به تحقق شرایط صافی هیدرولیکی دیواره داخلی خط لوله گاز:

برای یک دیوار صاف هیدرولیکی:

· در 4000< Re < 100000:

· در Re > 100000:

برای دیوارهای ناهموار:

4. انتخاب اولیه قطر مقاطع شبکه

، جایی که

· d p - قطر طراحی [cm]

· A, B, m, m1 - ضرایب تعیین شده طبق جداول 6 و 7 SP 42-101-2003 بسته به دسته شبکه (فشار) و مواد خط لوله گاز

· - مصرف گاز طراحی، متر 3 در ساعت، در شرایط عادی.

· ΔPsp - افت فشار خاص (Pa/m - برای شبکه‌های فشار کم، MPa/m - برای شبکه‌های فشار متوسط و بالا)

5. هنگام محاسبه خطوط لوله گاز کم فشار، سر هیدرواستاتیک جیوه، daPa در نظر گرفته می شود، که با فرمول تعیین می شود:

که در آن g شتاب گرانش، 9.81 m/s 2 است.

h اختلاف ارتفاع مطلق قسمت های اولیه و نهایی خط لوله گاز، m است.

ρ a - چگالی هوا، کیلوگرم بر مترمربع، در دمای 0 درجه سانتیگراد و فشار
0.10132 مگاپاسکال؛

ρ 0 - چگالی گاز در شرایط عادی، kg/m3

6. مقاومت های محلی:

برای خطوط لوله گاز خارجی روی زمین و داخلی، طول تخمینی خطوط لوله گاز با فرمول تعیین می شود:

که در آن l 1 طول واقعی خط لوله گاز، m است.

Σξ – مجموع ضرایب مقاومت موضعی بخش خط لوله گاز

افت فشار در مقاومت های موضعی (زانویی، سه راهی، شیرهای خاموش و غیره) را می توان با افزایش طول واقعی خط لوله گاز به میزان 5 تا 10 درصد در نظر گرفت.

هنگام محاسبه خطوط لوله داخلی گاز کم فشار برای ساختمانهای مسکونی، مجاز است تلفات فشار گاز را به دلیل مقاومت محلی در مقدار:

در خطوط لوله گاز از ورودی های ساختمان:

· به افزایش دهنده - 25٪ از تلفات خطی

· در رایزرها - 20 درصد تلفات خطی

در مورد سیم کشی داخلی:

· با طول سیم کشی 1 - 2 متر – 450 درصد تلفات خطی

· با طول سیم کشی 3 - 4 متر - 300٪ تلفات خطی

· با طول سیم کشی 5 - 7 متر - 120٪ تلفات خطی

· با طول سیم کشی 8 - 12 متر – 50 درصد تلفات خطی

اطلاعات دقیق تر در مورد مقدار ξ در کتاب مرجع S.A. Rysin آورده شده است:

7. محاسبه شبکه های حلقه ای خطوط لوله گاز باید با اتصال فشار گاز در نقاط گرهی حلقه های محاسبه انجام شود. اختلاف بین افت فشار در حلقه تا 10٪ مجاز است. هنگام انجام محاسبات هیدرولیکی خطوط لوله هوایی و داخلی گاز، با در نظر گرفتن میزان نویز ایجاد شده در اثر حرکت گاز، سرعت حرکت گاز نباید بیش از 7 متر بر ثانیه برای خطوط لوله گاز کم فشار، 15 متر بر ثانیه در نظر گرفته شود. برای خطوط لوله گاز فشار متوسط، 25 متر بر ثانیه برای خطوط لوله گاز فشار بالا.

VI. با توجه به پیکربندی شبکه عبارتند از:

1) ساده: خطوط لوله با قطر ثابت و بدون انشعاب

2) مجتمع: داشتن حداقل یک شعبه

الف) بن بست (معمولاً شبکه های کم فشار، به شما امکان می دهند در خطوط لوله صرفه جویی کنید زیرا دارای حداقل طول هستند)

ب) شبکه های حلقوی (معمولاً شبکه های فشار قوی و متوسط امکان افزونگی، یعنی تداوم گازرسانی به تأسیسات در صورت بروز حادثه در یکی از بخش ها با توزیع مجدد جریان ها را دارند)

ج) ترکیبی (قابلیت‌های شبکه‌های خرد و حلقه‌ای را که معمولاً از شبکه‌های خرد با حلقه کردن آنها به دست می‌آیند ترکیب کنید - اضافه کردن یک جامپر بین نقاط مهم استراتژیک)