Расчет газопровода с лупингом

Расчет газопровода с лупингом

Лупинги устанавливают для увеличения пропускной способности газопроводов. Если на горизонтальном газопроводе установлен лупинг длиной х, то, учитывая выражение (8.46) для участка с параллельными газопроводами, можно записать:

Здесь индекс «1» относится к основной нитке газопровода, а индекс «2» — к лупингу. Последнее выражение можно переписать в виде

(8.47)

Из последней формулы можно получить массовый расход, если заданы давления в начале и в конце газопровода и длина лупинга. Расход определяем по сравнению с расходом М_о в газопроводе без, лупинга (при равных давлениях до и после увеличения расхода, а также при условии λ = λ₁):

(8.48)

При заданном увеличении расхода газа и том же перепаде давления необходимо определить длину параллельного газопровода. Из формулы (8.48) имеем:

(8.49)

Если диаметр лупинга равен диаметру основного газопровода (D₂ = D₁), то из формул (8.48) и (8.49) следует:

(8.50)

(8.51)

Когда требуется увеличить расход газа в газопроводе в 2 раза (М = 2М), то длина лупинга из (8.51) будет равна:

т. е. при неизменном перепаде давления на данном газопроводе необходимо параллельно проложить второй газопровод. Пример этот приведен для проверки расчетной формулы.

Из анализа расчетных формул следует, что место установки лупинга по длине газопровода не влияет на величину гидравлического сопротивления. Поэтому с этой точки зрения лупинг может быть установлен в любом месте газопровода.

Расчет газопровода со вставкой

Увеличить пропускную способность газопровода можно путем прокладки участка (вставки) некоторой длины большого диаметра, чем диаметр всего газопровода. Для газопровода со вставкой запишем

где x — длина вставки диаметром D₂; λ₁ и λ₂ — коэффициенты гидравлического сопротивления основного газопровода и вставки.

Увеличение пропускной способности найдем относительно пропускной способности (М_о) газопровода без вставки:

(8.52)

Необходимая длина вставки при заданном увеличении расхода и неизменном перепаде давления равна

(8.53)

Если условиями строительства вынуждены задаваться определенной длиной вставки, то из формулы (8.52) или (8.53) можно определить необходимый диаметр D₂ вставки при установленном увеличении расхода газа. Расчетные формулы (8.52) и (8.53) получены при условии, что коэффициент гидравлического сопротивления основной линии газопровода после установки вставки большего диаметра остается неизменным или изменяется незначительно.

Примеры расчета газопроводов

Пример 8.1. Определить расход газа в газопроводе длиной 5 км, диаметром 500 мм. Избыточное давление в начале и в конце газопровода соответственно равно р₁ = 3 · 10 5 Н/м 3 и р₂ = 1·10 5 H/m 3 . Газовая постоянная 500 (Н·м)/(кг·К). Температура газа 5° С. Коэффициент гидравлического сопротивления λ= 0,02. Плотность газа 0,7 кг/м 3 .

Решение. Абсолютная температура газа

Коэффициент отклонения значения реальных газов от значения идеальных принимаем равным единице (z = 1). Массовый расход будет равен

Объемный расход газа

Часовой расход газа

Пример 8.2. Определить перепад давления в горизонтальном газопроводе длиной 10 км, диаметром 300 мм, при расходе газа 500000 м 3 /сут. Плотность газа 0,7 кг/м 3 , газовая постоянная R = 500 (Н·м)/(кг·К). Коэффициент гидравлического сопротивления %, = 0,015. Коэффициент Z = 1. Температура газа в газопроводе равна 7° С. Абсолютное давление в конце газопровода равно р₂ = 6·10 6 Па.

Решение. Выразим секундный массовый расход газа через объемный

Определяем разность квадратов давлений

Пример 8.3. Определить давление столба газа в наклонном газопроводе, если Δz = 500 м, Т = 280 К, р₂ = 5·10 5 Па (давление абсолютное), R = 500 (Н·м)/(кг·К). Газопровод остановлен (М_о = 0)

Решение. Определяем значение коэффициента b

Определяем давление столба газа

Пример 8.4. Определить давление столба газа в наклонном газопроводе, если Δz = 280 м, абсолютное давление в начальной точке газопровода р = = 3·10 5 Па; R = 490 (Н·м)/(кг·К); Т = 280 К. Газопровод остановлен (М = 0).

Решение. Определяем коэффициент b

Определяем давление столба газа

или р₁ — р₂ составляет 2% от давления в начале газопровода р₁.

Пример 8.5. Определить массовый и объемный расход газа метана в газопроводе длиной 10 км, внутренним диаметром 0,3 м. Положительная разность отметок газопровода составляет 500 м. Избыточное давление в начале газопровода равно р₁ = 15 кгс/см 2 , в конце газопровода р₂ = 14 кгс/см 2 . Температура газа 5° С, плотность ρ = 0,7 кг/м 3 , газовая постоянная 500 (Н·м)/(кг·К).

Решение. Определяем коэффициент b

Приведенные давление и температура

Коэффициент сжимаемости по графикам устанавливаем равным 0,95. Массовый расход будет равен

Суточный расход газа

Объемный суточный расход

Пример 8.6. Определить перепад давления в наклонном газопроводе при положительной разности отметок Δz = 300 м. Диаметр газопровода 200 мм, длина 5 км. Температура газа 7° С, газовая постоянная 500 (Н·м)/(кг·К), плотность при нормальных условиях ρ_н == 0,7 кг/м 3 . Объемный расход газа Q_н = 100 000 м 3 /сут. Избыточное давление в начале газопровода р₁ = 6 кгс/см 2 . Коэффициент гидравлического сопротивления газопровода λ = 0,02.

Решение. Определяем секундный массовый расход газа

Определяем коэффициент сжимаемости Z по приведенным параметрам:

Источник: studfile.net