CC BY
11ISSN 2223-4047
Вестник магистратуры. 2019. № 4-2(91)
УДК 622.691.4
Н.А. Локтев
ИССЛЕДОВАНИЕ ПОТЕРЬ ДАВЛЕНИЯ В МЕСТНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЯХ ПРИ ГИДРАВЛИЧЕСКОМ РАСЧЕТЕ ПОЛИЭТИЛЕНОВОГО ГАЗОПРОВОДОВА
В статье рассматривается проблема неучета потери давления в местных сопротивлениях при гидравлическом расчете полиэтиленового газопровода. В существующей литературе не приводятся данные по данной теме, однако эксперимент показывает обратное. Поэтому представляется целесообразным учитывать потери в местных сопротивлениях при гидравлическом расчете данных трубопроводов.
Ключевые слова: полиэтиленовые газопроводы, гидравлический расчет, местные сопротивления, отвод, эквивалентная длина.
Основной задачей при использовании природного газа является его рациональное и безопасное потребление. Технически и экономически обоснованное проектирование систем газоснабжения способствует обеспечению потребителей необходимым количеством газа с определенным давлением. При этом принимаемые проектные решения должны обеспечивать надежность работы систем при различных режимах отбора газа [1]. Для выполнения данных задач используют полиэтиленовые трубы.
Полиэтиленовые трубы имеют ряд неоспоримых преимуществ по сравнению со стальными [2]:
- служат значительно дольше стальных (гарантийный срок 50 лет, прогнозируемый срок службы -100 лет);
- не подвержены коррозии, не требуют катодной защиты и поэтому почти не нуждаются в обслуживании;
- не подвержены коррозионному зарастанию;
- не боятся контактов с водой и стойки к большинству агрессивных сред;
- со временем пропускная способность полиэтиленовой трубы не снижается (внутренняя поверхность трубы практически не зарастает);
- полиэтиленовые трубы в 2-4 раза легче стальных, что существенно облегчает их транспортировку и монтаж;
- стыковая сварка полиэтиленовых труб полностью автоматизирована, она значительно надежнее, дешевле, проще и занимает меньше времени;
- эластичность материала, что позволяет отказаться от компенсаторов;
- при замерзании воды труба не повреждается и не теряет своих свойств.
Обеспечение потребителей газом в необходимом объеме и с допустимым давлением обеспечивается на стадии проектирования гидравлическим расчетом [3].
Задачей гидравлического расчета газопроводов является подбор диаметров отдельных участков сети, обеспечивающих подачу газа потребителям в необходимом количестве и с допустимым давлением. Пропускная способность газопроводов принимается из условий создания при максимально допустимых потерях давления газа наиболее экономичной и надежной в эксплуатации системы, обеспечивающей устойчивость работы газорегуляторного пункта (ГРП) и газорегуляторных установок (ГРУ), а также работы горелок потребителей в допустимых диапазонах давления газа. Основными этапами гидравлического расчета являются: -построение расчетной схемы газопроводов; -определение расчетных расходов газа по участкам сети; -определение рекомендуемых внутренних диаметров участков сети; -учет потерь давления в местных сопротивлениях; -определение удельных потерь давления на трение; -определение общих потерь на участке сети; -определение давления в узловых точках.
© Локтев Н.А., 2019.
Научный руководитель: Озеров Михаил Александрович - кандидат технических наук, доцент, институт архитектуры и строительства, Волгоградский государственный технический университет, Россия.
Вестник магистратуры. 2019. № 4-2(91)
ISSN 2223-4047
PH2 - PK2 = 1,2687 • 10ЛЩ- p01,
Основные уравнения для определения потерь давления в газопроводах получают из классических законов гидравлики: уравнения Дарси-Вейсбаха в дифференциальной форме, уравнения неразрывности потока и основного уравнения состояния газа [4].
Основная формула для гидравлического расчета газопроводов высокого и среднего давления приведена в формуле (1):
а2 -, (1)
а5
где Рн - начальное давление, Па; Рк - конечное давление, Па;
Q0 - расчетный расход газа, м3/ч, при нормальных условиях; X - коэффициент гидравлического трения; d - диаметр трубопровода, см; po - плотность газа, кг/м; ! - длина трубопровода.
Для газопроводов низкого давления среднее абсолютное давление газа на участке близко к нормальному атмосферному давлению, поэтому формулу (1) можно упростить:
О 2 (2)
Рн - Рк = О,81ЯО0Г Ро I
а
Диаметры газопроводов предварительно определяются по формуле (3):
d= i
ABpoQom (3)
AP
уд
гдеА, В, - коэффициенты, определяемые по СП 42-101-2003 в зависимости от категории сети (по давлению) и материала газопровода;
Q0 - расчетный расход газа, м3/ч, при нормальных условиях;
АРуд - удельные потери давления (Па/м - для сетей низкого давления, МПа/м - для сетей среднего и высокого давления), определяемые по формуле (4):
АР (4)
АР =-роп, уд 1,1Ь '
АРдоп - допустимые потери давления, Па;
L - расстояние до самой удаленной точки, м.
Падение давления в местных сопротивлениях (колена, тройники, запорная арматура) при гидравлическом расчете полиэтиленовых газопроводов не учитываются, однако эксперимент показывает обратное. Для решения данной проблемы предлагается производить дополнительный расчет потери давления в местных сопротивлениях и учитывать его при гидравлическом расчете, либо учитывать потери путем увеличения фактической длины газопровода на 5 - 10 %.
Библиографический список
1.Баясанов, Д. Б. Распределительные системы газоснабжения / Д. Б, Баясанов, А. А. Ионин - Москва: Стройи-здат, 1977.
2.Ефремова Т. В. Исследование потерь давления в сетях газораспределения при установке седловых отводов / Т. В. Ефремова, Н. Н. Ашмарина, В. В. Душкин. Электронный научный журнал «Инженерный вестник Дона». № 1, 2019
3.СП 42-101-2003. Общие положения по проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб - Москва: Госстрой, 2003.
4.Брюханов, О. Н., Плужников А. И. Основы эксплуатации оборудования и систем газоснабжения / О. Н. Брюханов, А. И. Плужников - Москва: ИНФРА-М, 2010.
ЛОКТЕВ НИКИТА АЛЕКСАНДРОВИЧ - магистрант, институт архитектуры и строительства, Волгоградский государственный технический университет, Россия.
