2.8.5. Последовательно-параллельное соединение

Процедура приведения таких газопроводов к простому или, что то же, определение их D_ЭК , k_P, χ прежде всего состоит в том, чтобы выделить сначала самые крупные блоки, из которых состоит газопровод, затем более мелкие блоки и так далее до отдельных ниток. Помня, что при параллельном соединении складываются D_ЭК , k_P или χ так как: , , , а при последовательном складываются - , , с учетом ранее полученных зависимостей: , , . Следующий этап – определение численных значений D_ЭК , k_P или χ отдельных трубопроводов (ниток), затем блоков и всего газопровода в целом.

Методику перехода к расчету простого трубопровода рассмотрим на примере определения коэффициента расхода.

Первым этапом расчета является составление расчетной схемы уча­стка. Так как суммарные потери давления в участке не зависят от порядка следования подучастка, то для упрощения расчетов все трубопроводы одинакового диаметра объединяются в один подучасток (рис. 1.7).

Рис. 1.7 Расчетная схема участка

На втором этапе определяются коэффициенты расхода k_Pi всех труб участка. Для этого задаемся эталонным диаметром D₀. Примем D₀ = D₁. По изложенной ранее методики определяем режим течения газа в подучастках. Если режим определить невозможно, то принимается квадратичная зона турбулентного режима. Используя для простого трубопровода или при квадратичном течении газа , определяются значения k_Pi. В нашем примере получим: k_p1 = 1; k_p2; k_p3; k_p5.

На третьем этапе объединяем, где возможно, последовательно соединенные участки. Определяем коэффициент расхода первой нитки k_P12; по формуле (где ), тогда

и коэффициент расхода участков 3 и 4 в пределах лупинга; .

Теперь расчетная схема участка примет следующий вид

Рис. 1.8  Расчетная схема участка (этап 3)

На четвертом этапе объединяем параллельные участки второй нитки:

.

Пятый этап. Определяем коэффициент расхода второй нитки k_Р11:

.

Шестой этап. Определяем коэффициент расхода участка:

.

ЛЕКЦИЯ 5

2.8.6. Газопроводы с лупингами

Лупинги предназначаются либо для увеличения пропускной способности, либо для повышения давления в конечной тоске и понижения давления в начальной точке газопровода. Цель расчета - определение длины лупинга, при которой обеспечивается временный эффект. Газопровод с лупингами – один из простейших видов сложных газопроводов. Расчетная схема приведена на рисунке 1.11.

Рис.1.11. Расчетная схема участка

Определим коэффициент расхода газопровода. Газопровод состоит их участков L-x и x. Первый из них однониточный участок, диаметром D₁; коэффициент расхода этого участка k_p1 . Участок x - двухниточный, Диаметры ниток D₁ , D₂ коэффициент расхода k_p12 . Участки L-x и x соединены последовательно и тогда складываются - , , . Поэтому для нашей схемы будем иметь:

, (1)

где: k_p - коэффициент расхода всего газопровода; k_p12 - коэффициент расхода подлежит определению; коэффициент расхода k_p1 - известная величина. Поскольку трубопроводы 1 и 2 соединены параллельно следовательно складываются D_ЭК , k_P ,так как: , , тогда: . Коэффициент расхода k_p2 - так же известная величина. Подставим полученные зависимости для коэффициента расхода в уравнение 1 и получим:

, тогда: .

Пусть пропускная способность газопровода с лупингом (Q⁺) увеличивается по сравнению с пропускной способностью газопровода без лупинга (Q^-), при условии, что давления до и после прокладки лупинга Р_Н , Р_К одинаковы.

При прокладке лупинга длинной х и диаметром на сдвоенном участке эквивалентный диаметр для параллельного соединения труб с учетом квадратичного режима течения определяется , то есть равен . Для всего газопровода (с учетом последовательного соединения участка без лупинга и участка с лупингом) согласно формуле можно записать:

.

Выразим из полученной формулы D_ЭК:

.

Введем обозначение , при и, тогда длина участка с лупингом х: .

В наиболее распространенном случае, когда D_Л = D₁ и  = 1/4 и выражение для определения длины лупинга принимает следующий вид:

.

В практике достаточно часто встречаются случаи, когда лупинг сооружается для повышения давления в конце участка до определенного значения при постоянной пропускной способности участка. Перепад давления до его увеличения на участке при квадратичном режиме течения (для упрощения записи все постоянные величины объединили в коэффициент В) определяется из ранее полученной зависимости:

(2).

Для газопровода с лупингом , тогда перепад давления будет равен: , (3)

где: Р_К⁺- давление в конце участка после прокладки лупинга. Выразим длину лупинга х, решая уравнения 2 и 3 совместно, получим:

, пусть , тогда можно записать:

, и тогда ,

после несложных преобразований при принятых ранее условиях D_Л = D₁= D_ЭК, , окончательно получим: .

Для газопровода, с лупингом, предназначенным для снижения давления (давление в начале участка после прокладки лупинга), то проведя аналогичные преобразования, получим длину лупинга:

.

Чаще всего при увеличении пропускной способности МГ степень сжатия КС будет меняться. Причем в зависимости от ситуации она может, как уменьшаться, так и возрастать. В этом случае степень сжатия с определенной степенью достоверности может быть предварительно определена, например, из уравнения потребляемой мощности ГПА. Требуемая длина лупинга в этой ситуации определяется зависимостью (1.130)

.   (1.130)

Уравнение (1.130) справедливо только для промежуточных участков МГ.