Скорость движения газа в газопроводе

Скорость движения газа в газопроводе

Лекции по гидравлике

Методы предотвращения негативных явлений гидравлического удара и его использование

Резкое увеличение давления, сопровождающее гидравлический удар — явление край­не негативное, т.к. гидравлический удар может разрушить трубопровод или какие-либо элементы гидравлических машин, испытывающие эффекты гидравлического удара. По этой причине разрабатываются методы предотвращения гидравлических ударов или уменьшить его негативное влияние. Поскольку мощность гидравлического удара напря­мую зависит от массы движущийся жидкости, то для предотвращения гидравлического удара следует максимально уменьшить массу жидкости, которая будет участвовать в гид­равлическом ударе. Для этого необходимо запорную арматуру монтировать в непосредст­венной близости к резервуару. В качестве меры уменьшения негативных последствий гидравлического удара используют замену прямого гидравлического удара на непрямой. Для этого достаточно запорную арматуру на напорных трубопроводах сделать медленно закрывающейся, что позволит уменьшить силу удара. Другой мерой борьбы с

явлением гидравлического удара является установка на напорных линиях, работающих в условиях

циклической нагрузки специальных компенсаторов с воздушной подушкой, которая при­нимает на себя удар

Однако в ряде случаев явление гидравлического удара успешно используется. К та­ким случаям использования гидравлического удара относятся производственные процес­сы по разрушению материалов и др. Известна специальная конструкция водоподъёмника, базирующаяся на использовании гидравлического удара.

Основной отличительной особенностью движения газа по трубам от движения ка­пельных жидкостей заключается в том, что капельные жидкости характеризуются весьма малой сжимаемостью, а их вязкость практически не зависит от давления. По этой причине для решения большинства практических задач капельные жидкости можно считать не сжимаемыми, что позволяет значительно упростить уравнения движения такой жидкости. При движении газа таких допущений делать нельзя. Поскольку изучение общих решений уравнений газодинамики не является предметом настоящего курса, рассмотрим лишь ча­стные задачи, встречающиеся в практике работы специалистов горных отраслей промыш­ленности. К числу таких первоочередных задач относится изучение движения газов, включая воздух по газопроводам (воздуховодам).

Газ двигается по газопроводу при переменном давлении, т.к. давление изменяется вдоль длины газопровода из-за неизбежных потерь напора по длине трубопровода. По этой причине плотность газа и его вязкость являются величинами переменными и неоди­наковы в различных сечениях газопровода. Рассмотрим наиболее простой случай газопро­вода (воздуховода) собранного из труб одинакового диаметра (простой газопровод S = const) при установившемся движении газа. Тогда в соответствии с уравнением нераз­рывности потока газа массовый расход газа вдоль газопровода является величиной посто­янной= const. При этом объёмный расход газа будет меняться от одного сечения га­зопровода к другому, т.к. плотность газа зависит от давления, которое по длине газопро­вода меняется.

Читайте также:  Чему равна 1 гкал тепла

Тогда скорость движения газа также будет меняться вдоль длины газопровода:

При этом должна изменяться и температура газа по длине газопровода, и, как след­ствие, также и вязкость газа. Однако для решения практических задач движение газа по трубопроводу можно считать изотермическим (небольшие скорости движения, теплоизо­ляция газопровода, небольшие перепады давления). Это допущение не приведет к серьёз­ным погрешностям в расчётах, но оно позволяет пренебречь изменением вязкости газа при незначительных колебаниях температуры газа в газопроводе. Т.е. полагаем, что в га­зопроводе соблюдается условие: Т = const и= const. При таких условиях будет посто-

янным для всего потока и число Рейнольдса, и как следствие будут одинаковым коэффи­циенты трения и гидравлических сопротивлений по длине потока.

Отметим, что в последнем выражении все величины, входящие в правую часть ра­венства являются величинами постоянными, отсюда: Re = const и /I = const. По этой причине для определения величины потерь напора и расхода газа можно воспользоваться обычным уравнением Бернулли.

10.2. Основные уравнения газодинамикидля установившегося движения газа в простом газопроводе

Запишем уравнение Бернулли в дифференциальной форме:

Последний член уравнения весь мал и его величиной можно пренебречь, тогда для горизонтального газопровода (z = const) можно записать:

Подставив в последнее уравнение значение средней скорости движения газа, выра­зив её через массовый расход, получим:

По принятым выше условиям процесс движения газа по газопроводу является изо­термическим, тогда подставив в последнее уравнение значение из уравнения Бойля-Мариотта:

, получим:

Решая последнее уравнение, получим основные расчётные формулу для определения потерь давления в газопроводе и формулу для определения массового расхода газа в газо­проводе.

>

Величина коэффициента трения Л определяется по формулам для жидкости в зави­симости от режима её движения или же можно воспользоваться эмпирической формулой ВННИИГаза:

Читайте также:  Как нанизывать бисер на нитку

*

где d- диаметр газопровода в сантиметрах.

Зачастую при проведении ремонтных работ на ГРС, на газораспределительных сетях или при возникновении аварийной ситуации на газопроводе возникает необходимость газоснабжения потребителей из запасов природного газа, находящегося в газопроводах. При проведении вышеуказанных работ необходимо заранее знать объём запаса газа в газопроводах, для этого газораспределительные организации регулярно проводят инвентаризацию имеющихся газопроводов (с учетом выбывших из эксплуатации и вновь построенных газопроводов) и определяют объём запаса газа. Объём запаса газа в газораспределительных сетях определяется по каждой ГРС (по источнику газоснабжения) с разбивкой по категориям газопроводов (по давлению газа). Существующие категории газопроводов отражены в табл. 23.

Классификация газопроводов по давлению

Рабочее давление в газопроводе, МПа

Скорости движения газа надземных и внутренних газопроводов, м/с

Буквенно- цифровые обозначения газопроводов (по ГОСТ 21.609-83)

ГО (общее обозначение)

от 0,6 до 1,2 включительно

от 0,3 до 0,6 включительно

от 0,005 до 0,3 включительно

До 0,005 включительно

Для локальных участков газопроводов (протяженностью до 5 км) при отсутствии отводов и при небольшой скорости газового потока объём запаса газа рассчитывается по формуле (16)

где Уп — геометрический объем пространства (полости) газопровода;

Ра -давление газа абсолютное, МПа;

Т -температура газа, К;

Р — давление газа при стандартных условиях, МПа;

Т — температура газа при стандартных условиях, К;

Z — коэффициент сжимаемости газа (определяется по формуле 4).

На протяженных участках (свыше 5 км), при многочисленных отводах и при скорости газа более 15 м/с, в расчетах необходимо учитывать падение давления газа в конце участка газопровода и изменение температуры газа в начале участка газопровода и в конце. Изменение давления газа связано с тем, что на протяжении участка газопровода существуют отводы, по которым производится отбор газа, а также падение давления газа связано с физическими свойствами природного газа — динамической вязкостью газа, что также приводит к падению давления в конце участка.

Читайте также:  Прозрачный пластик для литья

Причиной изменения температуры газа в газопроводе является внешняя среда. Если в зимнее время газ двигался сначала по надземному газопроводу и затем длительное время по подземному газопроводу, то в конце участка газопровода температура газа может быть выше, чем в начале участка, поэтому необходимо учитывать температуру грунта.

Объём запаса газа на протяженных участках определяется по формуле

Коэффициент сжимаемости газа — Zcp — также будет различным в начале газопровода и в конце. Усредненное значение коэффициента сжимаемости определяется по формуле (13)

Среднее давление, Рср, МПа, определяется по формуле (14)

где Рн — начальное абсолютное давление, МПа;

Рк — конечное абсолютное давление, МПа.

Средняя температура газа, Тср, К, определяется по формуле (15)

где Тн — начальная температура газа, К;

Т- конечная температура газа, К;

Т — температура грунта, К.

Пример расчета объёма технологического запаса газа приведен в Приложении 12.

Формула рассчета пропускной способности трубопровода выглядит так:

Q=V*S — формула пропускной способности трубопровода

где V=скорость потока, S=площадь сечения трубы, Q — пропускная способность трубопровода.

Соответственно, чтобы рассчитать скорость потока газа в трубе, нужно разделить объёмный расход на площадь сечения трубы. Обхем необходимо брать при нормальных условиях 0 °С и давлении 0,1 МПа

V=Q/S — формула скорости потока газа в трубе

Важно: При выполнении гидравлического расчета надземных и внутренних газопроводов с учетом степени шума, создаваемого движением газа, следует принимать скорости движения газа не более 7 м/с для газопроводов низкого давления, 15 м/с для газопроводов среднего давления, 25 м/с для газопроводов высокого давления

Ссылка на основную публикацию
Сколько стоит конденсатор 100 мкф
Тип: Конденсаторы электролитические Цена опт ( при покупке от 10шт. и кратно 10шт. ): 30 руб. Цена розн: 55 руб....
Сколько должна торчать столешница
На сколько должна выступать столешница кухни? Данный вопрос сегодня волнует тысячи хозяек. И действительно, к установке подобных изделий нельзя подходить...
Сколько дрожжей давать курам
Выращивая на своей ферме кур, каждый заводчик желает получать хорошую прибыль в виде вкусного мяса и крупных яиц. Поэтому, куроводы...
Сколько стоит краска для лица
Регулярные цвета Перламутровые цвета Неоновые цвета Двойные сплит- кейки Многоцветные сплит - кейки для работы кистью Многоцветные сплит- кейки для...
Adblock detector