Гидравлический расчет газопровода высокого давления

Давление газа в конце участка длиной l меньше, чем в начале из-за потерь на трение и определяется из выражения:

Р_к =Р_н , (3.1)

Если скорость газа выразить через расход V

, (3.2)

а также ввести постоянные значения Р_о=101300 Па и Т_о= 273,15 К, то выражение (3.1) примет вид:

,

где: Р_к - конечное давление газа. Па.

D - диаметр газопровода, м;

l - коэффициент трения, предварительно принимается l» 0,02...0,03; для гидравлически шероховатых труб при развитом турбулентном режиме течения коэффициент трения не зависит от числа Рейнольдса и определяется в зависимости от шероховатости по эмпирической формуле Никурадзе

l=(2·lg(D/2D)+1,74)^-2 ,

D - абсолютная шероховатость стенки, для стальных сварных труб, в зависимости от срока службы и состояния принимается в пределах 0,1 – 0,5 мм;

- расход и плотность газа при н.ф.у., / с, кг/ ;

Т - температура газа. К;

- абсолютное давление газа в начале участка. Па

Выбор диаметра газопровода основывается на понятии предельного диаметра D^*, т. е такого минимально возможного диаметра, при котором все начальное давление расходуется на преодоление сопротивления и P_k = 0 , а также, P_k/Р_н = 0. При этих условиях из (3.1) следует, что:

(3.3)

где L - общая длина газопровода.

Рекомендуемый диаметр газопровода

D = (1,4…1,6) D^* (3.4)

Полученный внутренний диаметр газопровода следует увеличить до стандартного из следующего ряда типоразмеров стандартных стальных труб, D_н (наружный диаметр) х d (толщина стенки), мм:

38 х 2,5; 45 х 2,5; 57 х 3,0; 76 х 3,0; 89 х 4,0; 108 х 4,0; 133 х 4,0; 159 х 4,5; 194 х 5,0;

219 х 6; 273 х 7; 325 х 8; 377 х 9; 426 х 9; 426 х 6; 480 х 7; 530 х 8; 630 х 9;

720 х 10; 820 х 10; 920 х 11; 1020 х 12; 1120 х 12; 1220 х 14; 1420 х 14

Местным сопротивлением называется всякое изменение направления или скорости потока. Потери в местных сопротивлениях определяются по формуле:

, (3.5)

где - потери в местных сопротивлениях, Па;

- коэффициент местного сопротивления, зависящий от вида сопротивления;

- расчетная скорость газа при Н.Ф.У. м/с,

- плотность газа при Н Ф.У, кг/м³;

Т, Р - температура и абсолютное давление газа перед сопротивлением, К, кПа.

Гидростатические сопротивления возникают, если газопровод изменяет положение по высоте, а плотность газа (жидкости) отличается от плотности окружающей среды:

(3.6)

где - потери гидростатического давления, Па.

, - плотности газа и наружного воздуха, приведенные к действительным условиям;

h - высота, м.

При движении легкого газа вниз или тяжелого вверх потери имеют знак "+", в противном случае - "-".

Расчеты рекомендуется начать с выбора диаметра газопровода по формулам (3.3) и (3.4), приняв l, равную общей длине газопровода. Скорость газа при н.ф.у. уточняется для выбранного диаметра газопровода по формуле (3.2), определяется уточненное значение коэффициента трения. Затем следует составить вспомогательную таблицу для расчета сопротивлений (таблица 3.1), в которую вносят последовательно все сопротивления по ходу газов от цехового газопровода до горелки (рисунок 3.3)

Результаты расчета сопротивления отдельных участков производятся по формулам (3.1), (3.5) и (3.6) с использованием справочников и заносятся в таблицу с точностью до 1 Па. Задвижки и заслонки считать открытыми на 50 %.

Суммарные потери давления рекомендуется увеличить на 10-20 %, после чего окончательно определить значение давления газа перед горелкой, округлив его до 1 кПа.

1 - цеховой газопровод; 2 - задвижка; 3 - измерительная диафрагма; 4 - регулирующая заслонка;

5 - горелка; 6 - сопло Лаваля

Рисунок 3.3 - Схема газопровода, подводящего газ к топливосжигающему устройству

Таблица 3.1 - Расчет гидравлических сопротивлений газопровода

Вид сопротивления	Длина участка , м	Коэффициент местного сопротивления, Км.с.	Давление Ризб, кПа	Потери давления, , Па	Литература, с.
в начале участка	в конце участка
Вход в газопровод
Трение на участке
Задвижка
Трение на участке
Потери геометрического напора	H=
Плавный поворот на
……
ИТОГО, с учётом 10-20% запаса
ВСЕГО