Tính toán thủy lực của một đường ống dẫn khí: phương pháp và phương pháp tính toán + ví dụ tính toán

Quy phạm Thực hành Thiết kế và Xây dựng Quy định chung về thiết kế và xây dựng hệ thống phân phối khí từ ống kim loại và polyetylen, hệ thống cung cấp chung và hệ thống phân phối khí xây dựng từ thép và

TÍNH TOÁN ĐƯỜNG KÍNH ĐƯỜNG ỐNG KHÍ VÀ MẤT ÁP SUẤT CÓ THỂ CHO PHÉP

3.21 Năng lực thông qua của đường ống dẫn khí có thể được lấy từ các điều kiện để tạo ra, ở mức tổn thất áp suất khí tối đa cho phép, một hệ thống kinh tế và đáng tin cậy nhất đang hoạt động, đảm bảo sự ổn định của hoạt động của các bộ phận điều khiển khí và bẻ gãy thủy lực (GRU) , cũng như hoạt động của đầu đốt tiêu dùng trong phạm vi áp suất khí có thể chấp nhận được.

3.22 Đường kính trong tính toán của đường ống dẫn khí được xác định dựa trên điều kiện đảm bảo cung cấp khí liên tục cho tất cả các hộ tiêu thụ trong các giờ tiêu thụ khí tối đa.

3.23 Theo quy tắc, việc tính toán đường kính của đường ống dẫn khí đốt phải được thực hiện trên máy tính với sự phân bố tối ưu của tổn thất áp suất tính toán giữa các phần của mạng.

Nếu không thể hoặc không thể thực hiện tính toán trên máy tính (thiếu chương trình thích hợp, các đoạn đường ống dẫn khí riêng rẽ, v.v.) thì được phép tính toán thủy lực theo công thức dưới đây hoặc theo đơn vị đo (Phụ lục B). ) được biên soạn theo các công thức này.

3.24 Tổn thất áp suất ước tính trong đường ống dẫn khí áp suất cao và trung bình được chấp nhận trong phạm vi áp suất được áp dụng cho đường ống dẫn khí.

3.25 Tổng tổn thất áp suất khí ước tính trong các đường ống dẫn khí áp suất thấp (từ nguồn cấp khí đốt đến thiết bị ở xa nhất) được giả định là không quá 180 daPa, bao gồm 120 daPa trong đường ống dẫn khí phân phối, 60 daPa trong đường ống dẫn khí đầu vào và bên trong đường ống dẫn khí đốt.

3.26 Chấp nhận các giá trị tổn thất áp suất tính toán của khí khi thiết kế đường ống dẫn khí ở mọi áp suất cho các xí nghiệp công nghiệp, nông nghiệp, hộ gia đình và các công trình công cộng phụ thuộc vào áp suất khí tại điểm đấu nối, có tính đến các đặc tính kỹ thuật của thiết bị khí được chấp nhận lắp đặt, thiết bị tự động hóa an toàn và chế độ tự động hóa điều khiển quá trình của các tổ máy nhiệt.

3.27 Độ sụt áp trong phần mạng khí có thể được xác định:

- đối với mạng lưới áp suất trung bình và cao áp theo công thức

- đối với mạng áp suất thấp theo công thức

- đối với tường trơn bằng thủy lực (bất đẳng thức (6) là hợp lệ):

- ở mức 4000 100000

3.29 Lượng khí tiêu thụ ước tính trong các đoạn của đường ống dẫn khí ngoài phân phối áp suất thấp với chi phí vận chuyển khí phải được xác định là tổng của chi phí vận chuyển và 0,5 khí đi lại trong phần này.

3.30 Có thể tính đến sự sụt giảm áp suất trong các điện trở cục bộ (cút, tees, van chặn, v.v.) bằng cách tăng chiều dài thực của đường ống dẫn khí lên 5-10%.

3.31 Đối với đường ống dẫn khí bên ngoài mặt đất và đường ống dẫn khí bên trong, chiều dài ước tính của đường ống dẫn khí được xác định theo công thức (12)

3.32 Trong trường hợp việc cung cấp khí LPG là tạm thời (sau đó chuyển sang cấp khí tự nhiên), đường ống dẫn khí được thiết kế với khả năng sử dụng khí tự nhiên trong tương lai.

Trong trường hợp này, lượng khí được xác định là tương đương (về nhiệt trị) với lượng LPG tiêu thụ ước tính.

3.33 Sự giảm áp suất trong đường ống của pha lỏng của LPG được xác định theo công thức (13)

Có tính đến biên độ chống xâm thực, các vận tốc trung bình của pha lỏng được chấp nhận: trong các đường ống hút - không quá 1,2 m / s; trong đường ống áp lực - không quá 3 m / s.

3.34 Tính toán đường kính đường ống dẫn khí pha hơi LPG được thực hiện theo hướng dẫn tính toán đường ống dẫn khí thiên nhiên có áp suất tương ứng.

3.35 Khi tính toán đường ống dẫn khí thấp áp nội bộ cho các công trình nhà ở, cho phép xác định tổn thất áp suất khí do điện trở cục bộ với lượng,%:

- trên đường ống dẫn khí đốt từ đầu vào đến tòa nhà:

- trên hệ thống dây điện trong căn hộ:

3.37 Tính toán các mạng vòng của đường ống dẫn khí đốt cần được thực hiện với sự liên kết của các áp suất khí tại các điểm nút của các vành đai thiết kế. Vấn đề tổn thất áp suất trong vòng được cho phép đến 10%.

3.38 Khi tính toán thủy lực đường ống dẫn khí trên mặt đất và đường ống dẫn khí bên trong có tính đến mức độ ồn do chuyển động của khí, phải lấy tốc độ chuyển động của khí không quá 7 m / s đối với đường ống dẫn khí áp suất thấp, 15 m / s đối với đường ống dẫn khí trung áp, 25 m / s đối với áp suất đường ống dẫn khí cao áp.

3.39 Khi tính toán thủy lực đường ống dẫn khí, thực hiện theo công thức (5) - (14), cũng như sử dụng các phương pháp và chương trình khác nhau cho máy tính điện tử, được biên soạn trên cơ sở các công thức này, đường kính trong ước tính của đường ống dẫn khí nên được xác định sơ bộ theo công thức (15)

Tính toán thủy lực của một đường ống dẫn khí: phương pháp và phương pháp tính toán + ví dụ tính toán

Để vận hành nguồn cung cấp khí an toàn và không gặp sự cố, nó phải được thiết kế và tính toán

Điều quan trọng là phải lựa chọn hoàn hảo các đường ống cho đường dây của mọi loại áp suất, đảm bảo cung cấp khí ổn định cho các thiết bị

Để việc lựa chọn ống, phụ kiện và thiết bị được chính xác nhất có thể, người ta tiến hành tính toán thủy lực của đường ống. Làm thế nào để làm cho nó? Thừa nhận đi, bạn không quá rành về vấn đề này, hãy cùng tìm hiểu nhé.

Chúng tôi cung cấp cho bạn để làm quen với thông tin được lựa chọn cẩn thận và xử lý kỹ lưỡng về các lựa chọn sản xuất. tính toán thủy lực cho hệ thống đường ống dẫn khí đốt. Sử dụng dữ liệu do chúng tôi trình bày sẽ đảm bảo cung cấp nhiên liệu xanh với các thông số áp suất cần thiết cho các thiết bị. Dữ liệu được xác minh cẩn thận dựa trên quy định của tài liệu quản lý.

Bài báo mô tả chi tiết các nguyên tắc và sơ đồ tính toán. Một ví dụ về việc thực hiện các phép tính được đưa ra. Các ứng dụng đồ họa và hướng dẫn bằng video được sử dụng như một bổ sung thông tin hữu ích.

Tại sao cần tính toán đường ống dẫn khí

Tính toán được thực hiện trên toàn bộ các đoạn của đường ống dẫn khí đốt để xác định những nơi có khả năng xuất hiện các lực cản có thể xảy ra trong đường ống, làm thay đổi tốc độ cung cấp nhiên liệu.

Nếu tất cả các tính toán được thực hiện một cách chính xác, thì thiết bị phù hợp nhất có thể được lựa chọn và một thiết kế kinh tế và hiệu quả của toàn bộ cấu trúc của hệ thống khí có thể được tạo ra.

Điều này sẽ giúp bạn tiết kiệm khỏi các chỉ số không cần thiết, được đánh giá quá cao trong quá trình vận hành và chi phí xây dựng, có thể là trong quá trình lập kế hoạch và lắp đặt hệ thống mà không tính toán thủy lực của đường ống dẫn khí.

Có cơ hội tốt hơn để lựa chọn kích thước mặt cắt và vật liệu đường ống theo yêu cầu để cung cấp nhiên liệu xanh hiệu quả, nhanh chóng và ổn định hơn đến các điểm quy hoạch của hệ thống đường ống dẫn khí.

Chế độ vận hành tối ưu của toàn bộ đường ống dẫn khí được đảm bảo.

Các chủ đầu tư nhận được lợi ích tài chính từ khoản tiết kiệm mua thiết bị kỹ thuật và vật liệu xây dựng.

Tính toán chính xác của đường ống dẫn khí được thực hiện, có tính đến mức tiêu thụ nhiên liệu tối đa trong thời gian tiêu thụ khối lượng lớn. Tất cả các nhu cầu công nghiệp, thành phố, hộ gia đình cá nhân đều được tính đến.

Xác định số lượng các điểm kiểm soát khí của nứt vỡ thủy lực

Các điểm kiểm soát khí được thiết kế để giảm áp suất khí và duy trì nó ở một mức nhất định, bất kể tốc độ dòng chảy.

Với mức tiêu thụ nhiên liệu khí ước tính đã biết, quận thành phố xác định số lượng nứt vỡ thủy lực, dựa trên hiệu suất nứt vỡ thủy lực tối ưu (V = 1500-2000 m3 / giờ) theo công thức:

n =, (27)

trong đó n là số lượng đứt gãy thủy lực, chiếc;

V_R - lượng khí tiêu thụ ước tính của quận thành phố, m3 / giờ;

V_{bán sỉ} - năng suất tối ưu của bẻ gãy thủy lực, m3 / giờ;

n = 586.751 / 1950 = 3.008 chiếc.

Sau khi xác định số lượng trạm nứt nẻ thủy lực, vị trí của chúng được quy hoạch trên quy hoạch chung của quận thành phố, lắp đặt chúng ở trung tâm của khu vực khí hóa trên lãnh thổ của các khu vực.

Tổng quan về chương trình

Để thuận tiện cho việc tính toán, các chương trình nghiệp dư và chuyên nghiệp để tính toán thủy lực được sử dụng.

Phổ biến nhất là Excel.

Bạn có thể sử dụng tính toán trực tuyến trong Excel Online, CombiMix 1.0 hoặc máy tính thủy lực trực tuyến. Chương trình tĩnh được chọn có tính đến các yêu cầu của dự án.

Khó khăn chính khi làm việc với các chương trình như vậy là sự thiếu hiểu biết về các kiến ​​thức cơ bản về thủy lực. Trong một số chúng, không có giải mã công thức, các tính năng phân nhánh của đường ống và tính toán điện trở trong các mạch phức tạp không được xem xét.

• HERZ C.O. 3.5 - tính toán theo phương pháp tổn thất áp suất tuyến tính riêng.
• DanfossCO và OvertopCO có thể đếm các hệ thống tuần hoàn tự nhiên.
• "Dòng chảy" (Flow) - cho phép bạn áp dụng phương pháp tính toán với sự chênh lệch nhiệt độ có thể thay đổi (trượt) dọc theo các bậc thang.

Bạn nên chỉ định các tham số nhập dữ liệu cho nhiệt độ - Kelvin / Celsius.

Lý thuyết tính toán thủy lực hệ thống cấp nhiệt.

Về mặt lý thuyết, GR gia nhiệt dựa trên phương trình sau:

∆P = R · l + z

Sự bình đẳng này có giá trị đối với một khu vực cụ thể. Phương trình này được giải mã như sau:

• ΔP - tổn thất áp suất tuyến tính.
• R là tổn thất áp suất riêng trong đường ống.
• l là chiều dài của các đường ống.
• z - tổn thất áp suất ở các cửa ra, van ngắt.

Từ công thức có thể thấy rằng tổn thất áp suất càng lớn thì nó càng dài và càng có nhiều khúc cua hoặc các yếu tố khác trong đó làm giảm sự chuyển động hoặc thay đổi hướng của dòng chất lỏng. Hãy suy ra R và z bằng nhau. Để làm điều này, hãy xem xét một phương trình khác cho thấy sự mất mát áp suất do ma sát với thành ống:

_{ma sát}

Đây là phương trình Darcy-Weisbach. Hãy giải mã nó:

• λ là hệ số phụ thuộc vào bản chất chuyển động của ống.
• d là đường kính trong của ống.
• v là vận tốc của chất lỏng.
• ρ là khối lượng riêng của chất lỏng.

Từ phương trình này, một mối quan hệ quan trọng được thiết lập - tổn thất áp suất do ma sát càng nhỏ, đường kính trong của ống càng lớn và vận tốc chất lỏng càng thấp. Hơn nữa, sự phụ thuộc vào tốc độ là bậc hai ở đây. Tổn thất ở các khúc cua, tees và van được xác định theo một công thức khác:

∆P_{phụ kiện} = ξ * (v²ρ / 2)

Nơi đây:

• ξ là hệ số trở lực cục bộ (sau đây gọi là CMR).
• v là vận tốc của chất lỏng.
• ρ là khối lượng riêng của chất lỏng.

Từ phương trình này cũng có thể thấy rằng áp suất giảm khi vận tốc chất lỏng tăng.Ngoài ra, điều đáng nói là trong trường hợp sử dụng chất làm mát có độ đóng băng thấp, mật độ của nó cũng sẽ đóng một vai trò quan trọng - càng cao thì bơm tuần hoàn càng khó. Do đó, khi chuyển sang “chống đóng băng”, có thể cần phải thay thế bơm tuần hoàn.

Từ trên, ta suy ra đẳng thức sau:

∆P = ∆P_{ma sát} + ∆P_{phụ kiện}= ((λ / d) (v²ρ / 2)) + (ξ (v²ρ / 2)) = ((λ / α) l (v²ρ / 2)) + (ξ * (v²ρ / 2)) = R • l + z;

Từ đó chúng ta thu được các giá trị bằng nhau sau đây cho R và z:

R = (λ / α) * (v²ρ / 2) Pa / m;

z = ξ * (v²ρ / 2) Pa;

Bây giờ chúng ta hãy tìm cách tính toán sức cản thủy lực bằng cách sử dụng các công thức này.

Xác định tổn thất áp suất trong đường ống

Điện trở mất áp trong mạch mà chất làm mát lưu thông qua đó được xác định là tổng giá trị của chúng đối với tất cả các thành phần riêng lẻ. Sau này bao gồm:

• tổn hao trong mạch sơ cấp, ký hiệu là ∆Plk;
• chi phí mang nhiệt cục bộ (∆Plm);
• giảm áp suất trong các khu vực đặc biệt, được gọi là "máy phát nhiệt" với ký hiệu ∆Ptg;
• tổn thất bên trong hệ thống trao đổi nhiệt tích hợp ∆Pto.

Sau khi cộng các giá trị này, ta thu được chỉ số mong muốn, đặc trưng cho tổng lực cản thủy lực của hệ ∆Pco.

Ngoài phương pháp tổng quát này, có những cách khác để xác định tổn thất đầu trong ống polypropylene. Một trong số đó dựa trên sự so sánh của hai chỉ số gắn với điểm đầu và điểm cuối của đường ống. Trong trường hợp này, tổn thất áp suất có thể được tính bằng cách đơn giản trừ đi các giá trị ban đầu và cuối cùng của nó, được xác định bởi hai đồng hồ đo áp suất.

Một lựa chọn khác để tính toán chỉ số mong muốn dựa trên việc sử dụng một công thức phức tạp hơn có tính đến tất cả các yếu tố ảnh hưởng đến đặc tính của thông lượng nhiệt.Tỷ lệ đưa ra dưới đây chủ yếu tính đến sự mất mát của phần đầu chất lỏng do độ dài của đường ống.

• h là tổn thất phần đầu chất lỏng, được đo bằng mét trong trường hợp đang nghiên cứu.
• λ là hệ số cản thủy lực (hoặc ma sát), được xác định bằng các phương pháp tính toán khác.
• L là tổng chiều dài của đường ống được bảo dưỡng, được đo bằng mét.
• D là kích thước bên trong của đường ống, xác định thể tích của dòng nước làm mát.
• V là tốc độ dòng chất lỏng, được đo bằng đơn vị tiêu chuẩn (mét trên giây).
• Ký hiệu g là gia tốc rơi tự do, là 9,81 m / s2.

Điều đáng quan tâm là những tổn thất do hệ số ma sát thủy lực cao gây ra. Nó phụ thuộc vào độ nhám của các bề mặt bên trong của đường ống. Các tỷ lệ được sử dụng trong trường hợp này chỉ hợp lệ đối với các ô trống hình ống có dạng tròn tiêu chuẩn. Công thức cuối cùng để tìm chúng trông giống như sau:

• V - tốc độ chuyển động của khối nước, tính bằng mét / giây.
• D - đường kính trong, xác định không gian trống cho chuyển động của chất làm mát.
• Hệ số ở mẫu số cho biết độ nhớt động học của chất lỏng.

Chỉ số thứ hai đề cập đến các giá trị không đổi và được tìm thấy theo các bảng đặc biệt được xuất bản với số lượng lớn trên Internet.

1.4 Phân bố áp suất trong các đoạn của hệ thống đường ống

Tính áp suất tại điểm nút p1 và xây dựng biểu đồ áp suất
Vị trí trên l1 theo công thức (1.1):

 (1.31)

 (1.32)

Tưởng tượng
dẫn đến sự phụ thuộc làm ơn1=f(l) ở dạng bảng.

Bàn
4

l, km	5	10	15	20	25	30	34
p, kPa	4808,3	4714,8	4619,5	4522,1	4422,6	4320,7	4237,5

Tính áp suất tại điểm nút p6 và xây dựng biểu đồ áp suất
trên cành l8 — l9 theo công thức (1.13):

 (1.33)

 (1.34)

Tưởng tượng
dẫn đến sự phụ thuộc P(l8-l9)=f(l) ở dạng bảng.

Bàn
5

l, km	87	90,38	93,77	97,15	100,54	104	107,31
p, kPa	2963,2	2929,9	2897,2	2864,1	2830,7	2796,8	2711
l, km	110,69	114,08	117,46	120,85	124,23	127,62	131
p, kPa	2621,2	2528,3	2431,8	2331,4	2226,4	2116,2	2000

Để tính toán chi phí cho mỗi chi nhánh l2 —l4 —l6 vàl3 —l5 —l7, chúng tôi sử dụng công thức (1.10) và
(1.11):

Chung ta kiểm tra:

Phép tính
thực hiện một cách chính xác.

Hiện nay
tính áp suất tại các điểm nút của nhánh l2 —l4
—l6 trên
công thức (1.2), (1.3) và (1.4):

kết quả
tính toán áp suất phần l2
được trình bày trong bảng 6:

Bàn
6

l, km	34	38,5	43	47,5	52	56,5	61
p, kPa	4240	4123,8	4004,3	3881,1	3753,8	3622,1	3485,4

kết quả
tính toán áp suất phần l4
được trình bày trong bảng 7:

Bàn
7

Tùy chọn tính toán PC

Thực hiện phép tính bằng máy tính là tốn ít công sức nhất - tất cả những gì cần thiết đối với một người là chèn dữ liệu cần thiết vào các cột thích hợp.

Do đó, một tính toán thủy lực được thực hiện trong vài phút, và hoạt động này không đòi hỏi một kho kiến ​​thức lớn, điều này cần thiết khi sử dụng các công thức.

Để triển khai chính xác, cần phải lấy các dữ liệu sau từ các thông số kỹ thuật:

• mật độ khí;
• hệ số nhớt động học;
• nhiệt độ khí trong khu vực của bạn.

Các điều kiện kỹ thuật cần thiết được thu thập từ bộ phận khí đốt thành phố nơi định cư nơi đường ống dẫn khí đốt sẽ được xây dựng. Trên thực tế, thiết kế của bất kỳ đường ống nào bắt đầu với việc nhận được tài liệu này, bởi vì nó chứa tất cả các yêu cầu cơ bản cho thiết kế của nó.

Tiếp theo, chủ đầu tư cần tìm hiểu lượng khí tiêu thụ của từng thiết bị dự kiến ​​kết nối với đường ống dẫn khí. Ví dụ, nếu nhiên liệu sẽ được vận chuyển đến một nhà riêng, sau đó bếp để nấu ăn, tất cả các loại nồi hơi sưởi ấm thường được sử dụng ở đó, và những con số cần thiết luôn có trong hộ chiếu của họ.

Ngoài ra, bạn sẽ cần biết số lượng đầu đốt của mỗi bếp sẽ được kết nối với đường ống.

Ở giai đoạn tiếp theo của việc thu thập dữ liệu cần thiết, thông tin về sự sụt giảm áp suất tại các vị trí lắp đặt của bất kỳ thiết bị nào được chọn - đây có thể là đồng hồ, van ngắt, van ngắt nhiệt, bộ lọc và các yếu tố khác. .

Trong trường hợp này, thật dễ dàng để tìm thấy những con số cần thiết - chúng được chứa trong một bảng đặc biệt gắn với hộ chiếu của mỗi sản phẩm.

Người thiết kế nên chú ý đến thực tế là sự sụt giảm áp suất ở mức tiêu thụ khí tối đa nên được chỉ ra.

Ở giai đoạn tiếp theo, bạn nên tìm hiểu áp suất nhiên liệu màu xanh lam tại điểm ràng buộc. Thông tin như vậy có thể chứa các thông số kỹ thuật của Gorgaz của bạn, một sơ đồ được vẽ trước đó của đường ống dẫn khí đốt trong tương lai.

Nếu mạng bao gồm nhiều phần, thì chúng phải được đánh số và cho biết chiều dài thực tế. Ngoài ra, đối với mỗi loại, tất cả các chỉ số biến đổi phải được quy định riêng - đây là tổng tốc độ dòng chảy của bất kỳ thiết bị nào sẽ được sử dụng, độ giảm áp suất và các giá trị khác.

Một yếu tố đồng thời là bắt buộc. Nó có tính đến khả năng hoạt động chung của tất cả các hộ tiêu thụ khí được kết nối với mạng lưới. Ví dụ, tất cả các thiết bị sưởi ấm đặt trong một tòa nhà chung cư hoặc một ngôi nhà riêng.

Dữ liệu đó được chương trình tính toán thủy lực sử dụng để xác định tải trọng tối đa trong bất kỳ đoạn nào hoặc trong toàn bộ đường ống dẫn khí.

Đối với từng căn hộ hoặc ngôi nhà riêng lẻ, hệ số quy định không cần phải tính toán, vì các giá trị của nó đã được biết và được chỉ ra trong bảng dưới đây:

Nếu tại một cơ sở nào đó có kế hoạch sử dụng nhiều hơn hai nồi hơi gia nhiệt, lò nung, bình đun nước nóng lưu trữ, thì chỉ số đồng thời sẽ luôn là 0,85. Điều nào sẽ cần được chỉ ra trong cột tương ứng được sử dụng để tính toán của chương trình.

Tiếp theo, bạn nên xác định đường kính của các đường ống, và bạn cũng sẽ cần hệ số độ nhám của chúng, hệ số này sẽ được sử dụng trong việc xây dựng đường ống. Các giá trị này là tiêu chuẩn và có thể dễ dàng tìm thấy trong Sách quy tắc.

Tổng quan về chương trình

Để thuận tiện cho việc tính toán, các chương trình nghiệp dư và chuyên nghiệp để tính toán thủy lực được sử dụng.

Phổ biến nhất là Excel.

Bạn có thể sử dụng tính toán trực tuyến trong Excel Online, CombiMix 1.0 hoặc máy tính thủy lực trực tuyến. Chương trình tĩnh được chọn có tính đến các yêu cầu của dự án.

Khó khăn chính khi làm việc với các chương trình như vậy là sự thiếu hiểu biết về các kiến ​​thức cơ bản về thủy lực. Trong một số chúng, không có giải mã công thức, các tính năng phân nhánh của đường ống và tính toán điện trở trong các mạch phức tạp không được xem xét.

Tính năng chương trình:

• HERZ C.O. 3.5 - tính toán theo phương pháp tổn thất áp suất tuyến tính riêng.
• DanfossCO và OvertopCO có thể đếm các hệ thống tuần hoàn tự nhiên.
• "Dòng chảy" (Flow) - cho phép bạn áp dụng phương pháp tính toán với sự chênh lệch nhiệt độ có thể thay đổi (trượt) dọc theo các bậc thang.

Bạn nên chỉ định các tham số nhập dữ liệu cho nhiệt độ - Kelvin / Celsius.

.1 Xác định công suất của đường ống dẫn khí phức hợp

Để tính toán một hệ thống đường ống phức tạp theo Hình 1 và dữ liệu
Bảng 1, chúng tôi sẽ sử dụng phương pháp thay thế cho một đường ống dẫn khí đơn giản tương đương. Vì
điều này, dựa trên phương trình dòng lý thuyết cho trạng thái ổn định
dòng đẳng nhiệt, chúng tôi lập một phương trình cho một đường ống dẫn khí tương đương và
hãy viết phương trình.

Bảng 1

Số chỉ mục tôi	Đường kính ngoài Di , mm	độ dày của tường δi , mm	Chiều dài phần Li , km
1	508	9,52	34
2	377	7	27
3	426	9	17
4	426	9	12
5	377	7	8
6	377	7	9
7	377	7	28
8	630	10	17
9	529	9	27

Hình 1 - Sơ đồ đường ống

Đối với cốt truyện l1 viết ra
công thức chi phí:

 (1.1)

Tại điểm nút p1 dòng khí được chia thành hai chủ đề: l2 —l4 —l6 vàl3 —l5 —l7 xa hơn ở điểm p6 những nhánh này
đoàn kết. Chúng tôi coi rằng trong nhánh đầu tiên tốc độ dòng chảy là Q1 và ở nhánh thứ hai là Q2.

Đối với chi nhánh l2 —l4 —l6:

 (1.2)

 (1.3)

 (1.4)

Hãy tổng hợp lại
theo cặp (1.2), (1.3) và (1.4), chúng ta thu được:

 (1.5)

Vì
chi nhánh l3 —l5 —l7:

 (1.6)

 (1.7)

 (1.8)

Hãy tổng hợp lại
theo cặp (1.6), (1.7) và (1.8), chúng ta nhận được:

 (1.9)

Thể hiện
từ các biểu thức (1.5) và (1.9) Q1 và Q2, tương ứng:

 (1.10)

 (1.11)

Sự tiêu thụ
dọc theo tiết diện song song bằng: Q = Q1 + Q2.

 (1.12)

Sự khác biệt
bình phương áp suất của mặt cắt song song bằng:

 (1.13)

Vì
chi nhánh l8-l9 chúng tôi viết:

 (1.14)

Cộng (1.1), (1.13) và (1.14), ta được:

 (1.15)

Từ
Biểu thức cuối cùng có thể xác định thông lượng của hệ thống. Tính
công thức lưu lượng cho một đường ống dẫn khí tương đương:

 (1.16)

Hãy để chúng tôi tìm một mối quan hệ cho phép, đối với một LEC hoặc DEC nhất định, tìm kích thước hình học khác của đường ống dẫn khí

 (1.17)

Để xác định chiều dài của đường ống dẫn khí tương đương, chúng tôi thi công
triển khai hệ thống. Để làm điều này, chúng tôi sẽ xây dựng tất cả các chuỗi của một đường ống phức tạp trong một
hướng trong khi vẫn duy trì cấu trúc của hệ thống. Như một chiều dài tương đương
đường ống, chúng tôi sẽ đưa thành phần dài nhất của đường ống dẫn khí đốt từ đầu đến
kết thúc như trong Hình 2.

Hình 2 - Sự phát triển của hệ thống đường ống

Theo kết quả thi công chiều dài của đường ống tương đương
lấy chiều dài bằng tổng các phần l1 —l3 —l5 —l7 —l8 —l9. Khi đó LEK = 131km.

Đối với các tính toán, chúng tôi sẽ thực hiện các giả định sau: chúng tôi coi rằng dòng khí trong
đường ống tuân theo quy luật điện trở bậc hai. Đó là lý do tại sao
Hệ số cản thuỷ lực được tính theo công thức:

 , (1.18)

ở đâu k là độ nhám tương đương của tường
ống, mm;

D-
đường kính trong của ống, mm.

Đối với các đường ống dẫn khí chính không có vòng đệm, bổ sung
điện trở cục bộ (phụ kiện, chuyển tiếp) thường không vượt quá 2-5% tổn thất
để xảy ra xích mích. Do đó, để tính toán kỹ thuật cho hệ số thiết kế
giá trị điện trở thủy lực được lấy:

 (1.19)

Vì
chúng tôi chấp nhận tính toán thêm, k=0,5.

Tính toán
hệ số cản thủy lực cho tất cả các đoạn của đường ống
mạng, kết quả được nhập vào bảng 2.

Bàn
2

Số chỉ mục tôi	Đường kính ngoài Di , mm	độ dày của tường δi , mm	Hệ số cản thủy lực, λtr
1	508	9,52	0,019419
2	377	7	0,020611
3	426	9	0,020135
4	426	9	0,020135
5	377	7	0,020611
6	377	7	0,020611
7	377	7	0,020611
8	630	10	0,018578
9	529	9	0,019248

Trong tính toán, chúng tôi sử dụng mật độ khí trung bình trong hệ thống đường ống,
mà chúng tôi tính toán từ các điều kiện của khả năng nén khí ở áp suất trung bình.

Áp suất trung bình trong hệ ở điều kiện đã cho là:

 (1.20)

Để xác định hệ số nén theo nomogram, cần
Tính nhiệt độ và áp suất giảm theo công thức:

 , (1.21)

 , (1.22)

ở đâu T, P - nhiệt độ và áp suất trong các điều kiện vận hành;

Tkr, rkr là nhiệt độ và áp suất tới hạn tuyệt đối.

Theo phụ lục B: Tkr\ u003d 190,9 K, rkr = 4,649 MPa.

Hơn nữa
Theo biểu đồ tính hệ số nén của khí thiên nhiên, ta xác định được z =
0,88.

ở giữa
mật độ khí được xác định theo công thức:

 (1.23)

Vì
tính lưu lượng qua đường ống dẫn khí, cần xác định thông số A:

 (1.24)

Hãy tìm
:

Hãy tìm
lưu lượng khí qua hệ thống:

 (1.25)

 (1.26)

Tổng quan về chương trình

Để thuận tiện cho việc tính toán, các chương trình nghiệp dư và chuyên nghiệp để tính toán thủy lực được sử dụng.

Phổ biến nhất là Excel.

Bạn có thể sử dụng tính toán trực tuyến trong Excel Online, CombiMix 1.0 hoặc máy tính thủy lực trực tuyến. Chương trình tĩnh được chọn có tính đến các yêu cầu của dự án.

Khó khăn chính khi làm việc với các chương trình như vậy là sự thiếu hiểu biết về các kiến ​​thức cơ bản về thủy lực. Trong một số chúng, không có giải mã công thức, các tính năng phân nhánh của đường ống và tính toán điện trở trong các mạch phức tạp không được xem xét.

• HERZ C.O. 3.5 - tính toán theo phương pháp tổn thất áp suất tuyến tính riêng.
• DanfossCO và OvertopCO có thể đếm các hệ thống tuần hoàn tự nhiên.
• "Dòng chảy" (Flow) - cho phép bạn áp dụng phương pháp tính toán với sự chênh lệch nhiệt độ có thể thay đổi (trượt) dọc theo các bậc thang.

Bạn nên chỉ định các tham số nhập dữ liệu cho nhiệt độ - Kelvin / Celsius.

Xác định tổn thất áp suất trong đường ống

Điện trở mất áp trong mạch mà chất làm mát lưu thông qua đó được xác định là tổng giá trị của chúng đối với tất cả các thành phần riêng lẻ. Sau này bao gồm:

• tổn hao trong mạch sơ cấp, ký hiệu là ∆Plk;
• chi phí mang nhiệt cục bộ (∆Plm);
• giảm áp suất trong các khu vực đặc biệt, được gọi là "máy phát nhiệt" với ký hiệu ∆Ptg;
• tổn thất bên trong hệ thống trao đổi nhiệt tích hợp ∆Pto.

Sau khi cộng các giá trị này, ta thu được chỉ số mong muốn, đặc trưng cho tổng lực cản thủy lực của hệ ∆Pco.

Ngoài phương pháp tổng quát này, có những cách khác để xác định tổn thất đầu trong ống polypropylene. Một trong số đó dựa trên sự so sánh của hai chỉ số gắn với điểm đầu và điểm cuối của đường ống. Trong trường hợp này, tổn thất áp suất có thể được tính bằng cách đơn giản trừ đi các giá trị ban đầu và cuối cùng của nó, được xác định bởi hai đồng hồ đo áp suất.

Một lựa chọn khác để tính toán chỉ số mong muốn dựa trên việc sử dụng một công thức phức tạp hơn có tính đến tất cả các yếu tố ảnh hưởng đến đặc tính của thông lượng nhiệt. Tỷ lệ đưa ra dưới đây chủ yếu tính đến sự mất mát của phần đầu chất lỏng do độ dài của đường ống.

• h là tổn thất phần đầu chất lỏng, được đo bằng mét trong trường hợp đang nghiên cứu.
• λ là hệ số cản thủy lực (hoặc ma sát), được xác định bằng các phương pháp tính toán khác.
• L là tổng chiều dài của đường ống được bảo dưỡng, được đo bằng mét.
• D là kích thước bên trong của đường ống, xác định thể tích của dòng nước làm mát.
• V là tốc độ dòng chất lỏng, được đo bằng đơn vị tiêu chuẩn (mét trên giây).
• Ký hiệu g là gia tốc rơi tự do, là 9,81 m / s2.

Tổn thất áp suất xảy ra do ma sát chất lỏng trên bề mặt bên trong của đường ống

Điều đáng quan tâm là những tổn thất do hệ số ma sát thủy lực cao gây ra. Nó phụ thuộc vào độ nhám của các bề mặt bên trong của đường ống. Các tỷ lệ được sử dụng trong trường hợp này chỉ hợp lệ đối với các ô trống hình ống có dạng tròn tiêu chuẩn. Công thức cuối cùng để tìm chúng trông giống như sau:

• V - tốc độ chuyển động của khối nước, tính bằng mét / giây.
• D - đường kính trong, xác định không gian trống cho chuyển động của chất làm mát.
• Hệ số ở mẫu số cho biết độ nhớt động học của chất lỏng.

Chỉ số thứ hai đề cập đến các giá trị không đổi và được tìm thấy theo các bảng đặc biệt được xuất bản với số lượng lớn trên Internet.

cân bằng thủy lực

Việc cân bằng giảm áp suất trong hệ thống sưởi được thực hiện bằng các van điều khiển và đóng ngắt.

Cân bằng thủy lực của hệ thống được thực hiện trên cơ sở:

• tải trọng thiết kế (tốc độ dòng nước làm mát khối lượng);
• dữ liệu của các nhà sản xuất ống về sức cản động;
• số lượng điện trở cục bộ trong khu vực được xem xét;
• đặc tính kỹ thuật của phụ tùng.

Đặc điểm lắp đặt - giảm áp suất, lắp đặt, công suất - được thiết lập cho mỗi van. Họ xác định các hệ số của lưu lượng chất làm mát vào mỗi riser, và sau đó vào mỗi thiết bị.

Tổn thất áp suất tỷ lệ thuận với bình phương của tốc độ dòng nước làm mát và được đo bằng kg / h, trong đó

S là tích của áp suất riêng động, tính bằng Pa / (kg / h), và hệ số giảm đối với lực cản cục bộ của mặt cắt (ξpr).

Hệ số giảm ξpr là tổng của tất cả các điện trở cục bộ của hệ thống.

Kết quả.

Các giá trị thu được của tổn thất áp suất trong đường ống, được tính bằng hai phương pháp, khác nhau trong ví dụ của chúng tôi là 15… 17%! Nhìn vào các ví dụ khác, bạn có thể thấy rằng sự khác biệt đôi khi cao tới 50%! Đồng thời, các giá trị thu được theo công thức của thủy lực lý thuyết luôn nhỏ hơn kết quả theo SNiP 2.04.02–84. Tôi có xu hướng tin rằng phép tính đầu tiên chính xác hơn và SNiP 2.04.02–84 là "được bảo hiểm". Có lẽ tôi đã sai trong kết luận của mình.Cần lưu ý rằng các tính toán thủy lực của đường ống rất khó để mô hình hóa chính xác và chủ yếu dựa trên các phụ thuộc thu được từ các thí nghiệm.

Trong mọi trường hợp, có hai kết quả, bạn sẽ dễ dàng đưa ra quyết định đúng hơn.

Hãy nhớ cộng (hoặc trừ) áp suất tĩnh vào kết quả khi tính toán đường ống thủy lực có chênh lệch độ cao giữa đầu vào và đầu ra. Đối với nước - độ cao chênh lệch 10 mét ≈ 1 kg / cm2.

tôi cầu xin tôn trọng công việc của tác giả Tải tập tin sau khi đăng ký cho thông báo bài viết!

Link tải file: gidravlicheskiy-raschet-truboprovodov (xls 57.5KB).

Một quan trọng và, tôi nghĩ, sự tiếp tục thú vị của chủ đề, hãy đọc ở đây