4. Уточнений аналітичний розрахунок газової мережі низького тиску комбінованої структури

   1. Розрахунок кільцевих газових мереж низького тиску при відомих діаметрах газопроводів

Методика і програма виключно аналітичного розрахунку кільцевої мережі низького тиску, наведені у розділі 3, придатні для проектних розрахунків газових мереж низького тиску кільцевої структури у системах газопостачання населених пунктів.

В процесі експлуатації газових мереж часто виникає необхідність розрахувати фактичні режими їх роботи, тобто визначити фактичні витрати газу і втрати тиску для всіх ділянок при відомих діаметрах газопроводів.

При проведенні двоетапних проектних розрахунків газових мереж систем газопостачання населених пунктів необхідні діаметри газопроводів можуть бути визначені за допомогою номограм і тоді також постає задача уточнення витрат газу з врахуванням дії другого закону Кірхгофа і визначення відповідних втрат тиску на кожній ділянці. Такий двоетапний розрахунок кільцевої газової мережі низького тиску більш гнучкий, менш формалізований, тому що вибір діаметрів ділянок здійснює проектант.

У зв’язку з цим виникла необхідність розробки алгоритму і програми гідравлічного розрахунку кільцевої мережі низького тиску при відомих діаметрах газопроводів.

1. Постановка завдання і формування вхідних даних

Розглянемо газову мережу низького тиску довільної структури, яка складається з будь-якої кількості контурів. Кожний контур складається з довільної кількості ділянок низького тиску. Кожний контур може мати ділянки, які межують з будь-яким іншим контуром.

Вхідні дані для розрахунку:

• конфігурація газової мережі;

• внутрішні діаметри ділянок;

• масиви довжин і розрахункових витрат газу ділянок газової мережі;

• фізичні властивості газу: густина і кінематична в'язкість за нормальних умов;

• абсолютна еквівалентна шорсткість внутрішньої поверхні труб .

Мета розрахунку полягає у визначенні уточнених витрат газу і втрат тиску для ділянок газової мережі з врахуванням дії законів Кірхгофа при відомих діаметрах ділянок.

2. Алгоритм гідравлічного розрахунку кільцевої газової мережі низького тиску при відомих діаметрах ділянок

Алгоритм розрахунку кільцевої газової мережі низького тиску при відомих діаметрах ділянок має багато спільного із обчислювальним алгоритмом, який описаний у розділі 3.

Для розрахунку мережі вводимо фізичні властивості газу за нормальних умов , , абсолютну еквівалентну шорсткість внутрішньої поверхні труби , точність гідравлічної ув’язки кілець , кількість контурів мережі , кількість ділянок у кожному контурі .

Вводимо масиви даних внутрішніх діаметрів , розрахункових витрат газу , індексів сусідніх контурів для всіх ділянок газової мережі.

Обчислювальний алгоритм базується на використанні нормативних розрахункових моделей, які рекомендовані ДБН В 2.5-20 для визначення втрат тиску у газопроводах низького тиску.

Для кожної ділянки за формулою

(4.1)

знаходимо число Рейнольдса. Залежно від режиму руху газу вибираємо одну із формул

для

, (4.2)

для

, (4.3)

при турбулентному режимі

. (4.4)

для визначення втрат тиску від тертя і у місцевих опорах на кожній ділянці.

За формулами

, (4.5)

. (4.6)

знаходимо для кожного контуру суму втрат тиску на ділянках, що входять у контур, з врахуванням знаків і за абсолютною величиною.

За формулою

. (4.7)

визначаємо значення поправки Кірхгофа для кожного контуру. Якщо хоча б для одного контуру поправка перевищує необхідну точність розрахунку , то виконується гідравлічна ув’язка шляхом визначення та введення поправочних витрат відповідно до формул

. (4.8)

, (4.9)

, (4.10)

. (4.11)

. (4.12)

Уточнені витрати підставляються у формулу

. (4.13)

і розрахунок повторюється до тих пір, поки похибка Кірхгофа для всіх контурів не стане меншою від заданої точності розрахунку . На друк виводиться для кожного контуру газової мережі виводяться довжини ділянок, внутрішні діаметри, уточнені витрати газу і втрати тиску на них.