Гидравлический режим сети низкого давления

Практически в распределительных газопроводах преобладает турбулентное движение газа. Лишь в газопроводах малого диаметра, например, во внутридомовых, при небольших расходах газ течет ламинарно. Течение газа по подземным газопроводам считают изотермическим процессом, так как температура грунта вокруг газопровода за короткое время протекания газа изменяется мало. С учетом этих положений падение давления в газопроводах за счет сил трения определяют на основании формулы Дарси — Вейсбаха:

Здесь ∆p - потери давления, кгс/м2; λ - коэффициент трения; l - длина трубопровода, м; D - внутренний диаметр трубопровода, м; ρ - плотность газа, кг/м3 (0,102 кг/м3 = 1 кгс ∙ сек2 м4); w - средняя скорость движения газа, м/сек.

Приведенная формула справедлива для несжимаемых жидкостей, протекающих с постоянной скоростью при неизменной плотности. Поэтому она применима для расчета лишь газопроводов низкого давления, в которых при небольших перепадах давления незначительными изменениями плотности и скорости газа можно пренебречь. Однако в газопроводах коэффициент трения λ является переменной величиной, зависящей от критерия Рейнольдса и относительной шероховатости стенок трубопровода (kэ/D).

Для ламинарного режима движения при Re ≤ 2000 коэффициент трения по формуле Пуазейля:

λ = 64/Re (VI.16)

Для критического режима при Re = 2000 ÷ 4000 по формуле Зайченко:

Для турбулентного режима при Re > 4000 по формуле Альтшуля:

Подставляя указанные коэффициенты трения в формулу (VI.15) и заменяя размерности, после преобразований получаем следующие формулы для расчета газопроводов низкого давления:

для ламинарного режима

для критического режима

для турбулентного режима

Здесь V - расход газа, м3/ч; d - внутренний диаметр газопровода, см; l - длина газопровода, м; ρ - плотность газа, кг/м3; ν - кинематическая вязкость, м2/сек; kэ - эквивалентная абсолютная шероховатость стенки трубы, см; для стальных труб kэ = 0,01 см.

29) Расчёт кольцевых сетей.

Неизвестные величины: диаметр, перепады давления, расход = 3р, р - число участков.

Уравнение гидр. потерь = число участков = р

По аналогии с законом Кирхгофа:

1) Алгебраическая сумма всех потоков газа, сходящихся в узле, равна 0:

∑Q_узла = 0

Число таких уравнений = m-1, m - число узлов;

2) Алгебраическая сумма всех перепадов давлений в замкнутом контуре равна 0:

∑∆р = 0 (по кольцу), число уравнений = n

n - число колец;

p = m+n-1 согласно теореме Эйлера о соотношении числа граней, вершин, рёбер в выпуклых многоугольниках.

Распред. газ. сети рассчитываются на заданный перепад давления:

к - число концевых точек.

Количество лишних неизвестных f = 3p - (2p+k) = p- k. Если добавим условие экономичности, то результата не получим, т.к. это приведёт к вырождению кольцевой сети в тупиковую. Т.о. экономически оптимального решения кольцевой сети не существует.

Для определения расчётных расходов используют принцип надёжности сетей:

распределяют транзитные расходы;

вычисляют транзитные расходы;

Тогда число неизвестных будет 2р:

f = 2p - (p+n+k) = p - (n+k)

f = m - (1+k)

для кольцевой сети количество лишних неизвестных равно числу узлов с незаданным давлением.