Расход газа по жилым зонам, Qj, м3/ч, (рис. 2.2) вычисляется путем суммирования расходов кварталов, составляющих соответствующую зону. В понятие зоны включается так же и область внутри кольца.
Рис. 2.2. Расчетная схема сетей низкого давления
Далее вычисляются удаленные путевые расходы Qi , м3/ч, по каждой зоне
qi Qi /Пi , |
(2.17) |
где Пi – пример газопровода, питающих зону i, м.
В составляющие параметры зоны следует включать так же и длины участков – ответвлений внутри или вне контура кольца, от которых питается зона, например l10 11 или l7 8 рис. 2.2.
После этого вычисляются удельные путевые расходы участков, qrkп , м3/(ч·м),
как сумма удельных путевых расходов зон, питаемых от данного участка. Путевые расходы участков, Qrkn , м3/ч, определяются по формуле
Qrkn qrkn lrk , (2.18)
где lrk – протяженность участков сети, м.
В качестве проверки правильности вычислений можно использовать
условие (2.19), точность выполнения которого должна быть не ниже 1%. |
|
|
Qrkn |
QПНД , |
(2.19) |
n |
|
|
Аналогично рассчитываются путевые участковые расходы (если таковые имеют место) для сетей среднего (высокого) давления (рис. 2.3).
51
Рис. 2.3. Расчетная схема сетей высокого давления
Пример расчета №1
Определить для жилого района (рис.2.1) путевые участковые расходы сети низкого давления (рис. 2.2) при известных значениях
Qpнд 2500м3 /ч;Qрснд Qф 170м3 /ч,
(потребление газа низкого давления фабрикой):
Qпнд 2500 170 2330м3 /ч,
Решение
При известных значениях Fkвj по формуле (2.16) определяется Qj; результаты расчета сводятся в таблицу 2.1. Далее вычисляется расход газа Qj для каждой зоны и по формуле (2.17) удельный путевой расход qi (табл. 2.2). Далее определяются удельные путевые и путевые расходы участков по формуле (2.17) таблица 2.3.
Таблица 2.1
Распределение потребления газа по жилым кварталам
Показатель квартала |
|
|
|
|
|
|
Нумерация кварталов |
|
|
|
|
|||||||
1 |
2 |
|
|
3 |
|
4 |
|
5 |
|
6 |
|
|
7 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
Fkвj, га |
9,1 |
8,26 |
|
7,02 |
|
10,29 |
|
10 |
|
11,92 |
|
6,16 |
||||||
Qi, м3/ч |
178,1 |
161,7 |
|
137,4 |
|
201,4 |
|
195,7 |
|
233,3 |
|
120,6 |
||||||
Показатель квартала |
|
|
|
|
|
|
Нумерация квартала |
|
|
|
|
|||||||
8 |
9 |
|
|
10 |
|
11 |
|
12 |
|
13 |
|
|
14 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
Fkвj, га |
11,0 |
15,2 |
|
3,19 |
|
2,86 |
|
2,34 |
|
4,60 |
|
3,68 |
||||||
Qi, м3/ч |
215,3 |
295,9 |
|
62,4 |
|
56,0 |
|
45,8 |
|
90 |
|
|
72 |
|||||
Показатель квартала |
|
|
|
|
|
|
Нумерация квартала |
|
|
|
|
|||||||
15 |
|
|
|
16 |
|
17 |
|
|
18 |
|
|
19 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Fkвj, га |
3,3 |
|
|
|
3,15 |
|
2,45 |
|
|
2,2 |
|
|
2,4 |
|||||
Qi, м3/ч |
64,6 |
|
|
|
61,6 |
|
48 |
|
|
43 |
|
|
47 |
|||||
Распределение потребление газа по жилым зонам |
|
Таблица 2.2 |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||
Показатель зоны |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Нумерация зон |
|
|
|
|
||||
|
|
|
I |
|
|
II |
|
III |
|
IV |
|
|
|
V |
||||
Qi, м3/ч |
|
178,1 |
|
|
161,7 |
|
|
338,8 |
|
429 |
|
|
120,6 |
|||||
ПI, м |
|
910 |
|
|
870 |
|
|
2250 |
|
2360 |
|
|
640 |
|||||
qi, м3/(ч·м) |
|
0,1957 |
|
|
0,1858 |
|
|
0,1506 |
|
0,1818 |
|
|
0,1884 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
52
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Окончание табл. 2.2 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Показатель зоны |
|
|
|
|
|
|
Нумерация зон |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
VI |
|
|
|
|
VII |
|
|
|
|
|
VIII |
||||||
Qi, м3/ч |
511,2 |
|
|
|
|
500,4 |
|
|
|
|
|
90 |
||||||||
ПI, м |
2550 |
|
|
|
|
3350 |
|
|
|
|
|
740 |
||||||||
qi, м3/(ч·м) |
0,1884 |
|
|
|
|
0,2005 |
|
|
|
|
|
0,1216 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Путевые расходы участков распределительной сети |
|
Таблица 2.3 |
||||||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Показатель |
|
|
|
|
|
|
|
Нумерация участков |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
участка |
|
1-2 |
|
|
|
|
1-4 |
|
|
1-7 |
|
|
|
|
1-5 |
|||||
lrk, м |
|
460 |
|
|
|
|
750 |
|
|
760 |
|
|
|
|
500 |
|||||
qПrk, м3/(ч·м) |
|
0,3324 |
|
|
|
|
0,3511 |
|
|
0,3312 |
|
|
|
|
0,3499 |
|||||
QПrk, м3/ч |
|
152,9 |
|
|
|
|
263,3 |
|
|
251,7 |
|
|
|
|
174,9 |
|||||
Показатель |
|
|
|
|
|
|
|
Нумерация |
|
участков |
|
|
|
|
|
|
|
|||
участка |
|
2-9 |
|
|
2-3 |
|
|
12-2 |
|
7-12 |
|
7-8 |
||||||||
lrk, м |
|
180 |
|
|
730 |
|
|
690 |
|
450 |
|
|
190 |
|||||||
qПrk, м3/(ч·м) |
|
0,3815 |
|
|
0,3463 |
|
0,3676 |
|
0,3702 |
|
0,3100 |
|||||||||
QПrk, м3/ч |
|
68,7 |
|
|
252,8 |
|
253,6 |
|
166,6 |
|
58,9 |
|||||||||
Показатель |
|
|
|
|
|
|
|
Нумерация участков |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
участка |
|
7-10 |
|
11-11 |
|
10-6 |
|
5-6 |
|
|
5-4 |
|
4-3 |
|||||||
lrk, м |
|
200 |
|
680 |
|
350 |
|
860 |
|
|
1300 |
|
310 |
|||||||
qПrk, м3/(ч·м) |
|
0,271 |
|
0,1494 |
|
0,271 |
|
0,1494 |
|
0,2005 |
|
0,1506 |
||||||||
QПrk, м3/ч |
|
54,2 |
|
101,6 |
|
94,9 |
|
128,5 |
|
260,7 |
|
46,7 |
||||||||
Проверка выполнения условия (2.19) указывает на отсутствие вычислительной погрешности. Так как длина участка-ответвления l10 11 включается только в периметр рассматривае-
мой зоны, следовательно, его удельный путевой расход равен удельному расходу этой зоны.
2.3. Определение гидравлических потерь давления на участках сети
Располагаемый перепад давления Pсрасп на распределительную уличную сеть низкой ступени давления составляет, согласно [10], не более 1200 Па. В качестве расчетной величины принимается значение Pc за вычетом 10 % по-
терь давления на местных сопротивлениях, то есть
Pc Pcрасп 0,1 Pcрасп 1080Па
Расчетное значение Pсрасп для межцеховых внутриплощадочных распре-
делительных сетей, а также сетей сельскохозяйственных и коммунальных предприятий может быть определено аналогичным образом при известном
Pсрасп [10].
Расчетное значение Pc , таким образом, включает только потери трения при течении газа от узла питания (например, узла 1, рис.2.2) до любого конеч-
53
ного узла (узла схода потоков или тупикового узла, например узла 6, 3, 9, 11) по любому возможному направлению.
Вышеизложенное помогает распределить расчетное Pc (а, следова-
тельно, и Pсрасп ) среди участков сети по методу средних гидравлических уклонов.
Сущность метода состоит в выборе главного направления от узла питания до конечного узла схода потоков, например направление 1→7→10→6, на котором полностью срабатывается величина Pc .
Средний гидравлический уклон этого направления, Па/м, R1 7 10 6 и
гидравлические уклоны его участков равны между собой и вычисляются по формуле.
R1 7 10 6 |
|
|
Pc |
|
R1 7 |
R7 10 |
R10 6 , |
(2.20) |
|
l |
l |
7 10 |
l |
||||||
|
|
1 7 |
|
10 6 |
|
|
|
|
|
Для вычисления Rrk участков, не вошедших в выбранное направление,
выбирается новое направление, например 7→12→2→3, для которого
R |
|
|
|
Pc R1 7l1 7 |
R |
R |
R |
|
, |
|||
|
l |
|
l |
l |
|
|
||||||
|
7 12 2 3 |
|
7 12 |
2 3 |
7 12 |
12 2 |
|
2 3 |
|
|||
|
|
|
|
12 2 |
|
|
|
|
|
|
||
Используя последовательно этот принцип можно определить участков сети и Rrk по очевидному соотношению
(2.21)
Rrk всех
Prk Pr Pk |
Rrklrk , |
(2.22) |
где Рr и Рk – давление в начальном и конечном (по направлению движения газа) узлах участка.
Вычисляемые значения Rrk Rrk должны быть положительными, так как выбираемые направления всегда совпадают с направлениями течения газа. Если для какого-либо участка значение Rrk отрицательное (подобное возможно в многокольцевой сети), необходимо изменить направление течения газа этого участка на противоположное.
Таким образом, в процессе данного расчета уточняются направления течения газовых потоков отдельных участков, что немаловажно для кольцевых сетей.
Для проверки правильности расчетов вычисляются суммы Prk по всем возможным направлениям от узлов питания до конечных узлов, которые должны быть равны величине Pc . Допускаемая погрешность не должна быть больше 1%. По результатам этого расчета заполняются колонки 1,2,4,6 таблицы 2.4.
54
Таблица 2.4 Результаты гидравлического расчета распределительной газовой
сети низкого давления
|
rk, м |
|
|
|
|
|
|
|
Результат гидравлической увязки |
|
||||||||||
|
|
|
мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
колец |
|
|
|
|
|
||
|
|
ч |
,Па/м |
Па |
, Па/м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
/ |
, |
|
|
|
|
|
|
|
мм |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
rk |
|
|
|
|
|
ч/ |
|
|
|
|
|
|
% |
|||||
|
|
3 |
×S) |
|
|
|
|
|
|
,rk |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
rkм, |
rk |
H |
rk, |
rkф |
|
|
,Па |
|
|
3 |
|
×S) |
Па |
|
|
Па |
|
k,, |
|
|
|
|
|
|
м, |
|
|
|
|
||||||||||
участков№ |
участкаДлинаl, |
Расчетныйрасходуч. Q |
Гидравлуклонуч.. R |
Диаметручастка (d |
давленияПерепадуч. P |
Фактгидрзначукл.... R |
перепадФакт. |
давлуч.. |
rkф |
Исправленрас-. |
ходуч. |
rk |
диаметрИспр. |
H |
rk, |
колец№ |
Окончательная невязкаколец |
k, |
|
окончатель% - нойневязкиколец P |
P |
Q |
уч.(d |
Исправленный P |
P |
|
|||||||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
8 |
|
|
9 |
|
10 |
11 |
12 |
13 |
|
|
14 |
|
2.4. Определение расчетных расходов участка сети
Общий случай потокораспределения в сетях низкого давления встречается при определении расчетных расходов для участков сети, несущих путевую и транзитную нагрузки. В данном случае расчетный расход участка Qrk , м3/ч, может быть определен по формуле
Qrk Qrkmp 0,5 Qrkn , |
(2.23) |
где Qrkmp и Qrkn – соответственно транзитный и путевой расходы участка, м3/ч. Соотношение между количеством участков n, узлов m и колец ν выража-
ется с помощью формулы Эйлера для плоских графов (сетей) |
|
n m v 1, |
(2.24) |
Число неизвестных участковых расходов равно числу участков n. Однако из этого количества часть расходов может быть определена по формуле (2.23), так как nk участков, оканчивающихся mk конечными узлами (узлами схода или тупиковыми), обычно транзитного расхода не несут, то есть для них Qrkmp 0, а Qrkn для всех участков уже известно. Таким образом, для этих nk участков рас-
четный расход определяется по формуле |
|
Qrk 0,5 Qrkn , |
(2.25) |
Основным препятствием в вычислении оставшихся n – nk неизвестных расходов по формуле (2.23) является определение их Qrkmp , так как эту часть расчетного расхода достаточно трудно, а иногда невозможно, представить для сложных многокольцевых сетей. Поэтому для решения этой задачи используется так называемый узловой метод расчета, состоящий в решении линейной системы уравнений узлового баланса, выражающих первый закон Кирхгофа для гидравлических сетей
55