Основы гидравлического расчёта газовых сетей. Определение потерь давления.

Любая газовая система состоит из определённого количества участков и узлов. Система может быть представлена в виде графа.

Граф - структура которая связывает источники с потребителями. Ребро графа определяет характер связи. Газовые сети представляют связанный, ориентированный граф.

Связанный - все вершины графа связаны между собой и ориентированы (направление движения газа определено)

Контур - путь у которого начальные и конечные вершины совпадают.

Кольцо - контур у которого нет внутренних, пересекающих его рёбер.

Любую кольцевую сеть можно трансформировать в тупиковую, путём исключения замыкающих участков. В сложных системах число элементарных колец равно числу замыкающих участков.

Для любой сети применимо понятие узловых и транзитных расходов.

Транзитный расход - расход, проходящий сквозь участок и равен сумме узловых расходов за рассматриваемый участок.

Для тупиковой сети транзитные расходы определены однозначно, для кольцевой сети можно найти бесконечное число вариантов распределения транзитных расходов.

Для тупиковой сети изменения давления на участке приводит к изменению давления в начальной точке или в начальной точке. Для кольцевой сети изменение давления на одном участке приводит к перераспределению расходов.

Задачей гидравлического расчёта является:

1 определить диаметры трубопроводов на участках;

2 определить падения давлений на отдельных участках сети.

Обычно известны:

• геометрия сети;
• расходы газа у потребителей;
• расчётный перепад давления в сети на которое эта сеть строится.

Если сеть состоит из n - участков, то 2n - участков неизвестны.

Для нахождения неизвестных записываются уравнения:

1. гидравлических потерь на отдельных участках

Где: Q - расход;

к - коэффициент гидравлического сопротивления, зависит от вида газа;

d - диаметр трубопровода;

- коэффициенты, которые зависят от режима движения газа и шерохо - ватости труб;

L - длина участка.

Количество уравнений может быть n штук.

2. для нескольких направлений движения газа

Где: n - количество направлений.

Число уравнений равно количеству выбранных направлений.

Дополнительно к этим уравнениям записываются уравнения исходя из I и II законов Кирхгофа:

I закон: алгебраическая сумма узловых расходов равна нулю .

При этом расходы входящие в узел берутся со знаком ”+”, а расходы выходящие из узла - со знаком “-“.

Количество уравнений равно количеству узлов в сети. при наличии колец дополнительно записываются уравнения, исходя из II закона Кирхгофа.

II закон: сумма перепадов давлений равна нулю (при условии отсутствия нагнетателей) . В контуре принимают потоки: движущиеся по часовой стрелке со знаком “+”; движущиеся против часовой стрелки со знаком “-“.

Расчёты сетей низкого и среднего давления отличаются по следующим признакам:

1) в сетях среднего давления, потребители имеют большие расходы и эти расходы сосредоточены;

2) в сетях низкого давления потребители рассредоточены и их нагрузку трудно учесть, в этом случае нагрузку всей территории делят на отдельные районы и внутри района равномерной. Такой расход газа называют путевым и считают, что газ равномерно распределяется по пути движения. Расход газа пропорционален длине участка.

Где: l - длина газоснабжающего контура;

- удельный путевой расход;

- газоснабжающий контур.

Для выбора диаметров трубопроводов пользуются понятием расчётного расхода.

Расчётные схемы отдачи газа могут быть 3 ^х типов:

1 обычная схема присоединения нагрузки

Q Q_расч. Q_{транзит}

Q_П

Q

Где: - поправочный коэффициент, который меняется в зависимости от состояния Q_П и Q_T, обычно принимают равным 0, 55.

Q Q_{транзит}

При расчёте сетей высокого давления выбирают отдельные направления и каждое направление запитывают от отдельного источника. При выборе диаметров трубопроводов стремятся выполнить условие, чтобы в замкнутом контуре диаметры отличались друг от друга на более чем на 15 - 20%. Для аварийных режимов предусматривают резерв подавления. Чем больше колец, тем меньше резерв.

Для сетей низкого давления требования к резервированию снижают, так как это сети более низкого иерархического уровня. Сети низкого давления проектируют по смешанной схеме, при этом закольцовывают только основные направления.