 |
Определение коэффициента гидравлического сопротивления
|
|
|
|
В общем случае коэффициент гидравлического сопротивления l является функцией двух безразмерных параметров: числа Рейнольдса Re и относительной шероховатости e.
Число Рейнольдса является параметром гидродинамического подобия потока и зависит от внутреннего диаметра трубопровода, скорости течения газа в нем и вязкости газа: 
,
где W - скорость течения газа 
, м/с;
D - внутренний диаметр газопровода, м;
ν - кинематическая вязкость газа, м2/с;
При расчетах МГ обычно используется понятие динамической вязкости газа m= ν ∙r. В этом случае выражения для определения Re принимают следующий вид:
(1.10 1.41)
где r - плотность газа, определенная при тех же условиях, что и скорость течения газа, кг/м3; 
- динамическая вязкость газа. Пас; rв - плотность воздуха при стандартных условиях, кг/м3; D - относительная плотность газа; QК - объемная комерческая производительность МГ при стандартных условиях, м3/с. Учет газа при коммерческих операциях производится в объемных единицах, приведенных к стандартным условиям (ТСТ = 293К, РСТ = 0,1 МПа): 
, 
– плотность газа при стандартных условиях.
Так как динамическая вязкость газа в участке принимается величиной постоянной, то из последней зависимости (1.10) видим, что число Рейнольдса по длине участка остается постоянным. При использовании объемной производительности в млн. м3/сут уравнение (1.10) примет удобный для практических расчетов вид
. (1.11 1.42)
Для определения коэффициента сопротивления трения ОНТП рекомендуют использовать уравнение ВНИИгаза, которая по своей сути аналогична формуле Альшуля для зоны смешенного трения
, (1.12 1.43)
где k - коэффициент эквивалентной шероховатости труб.
В МГ наиболее распространено течение газа в квадратичной зоне турбулентного режима, течение в зоне смешенного трения возможно при неполной загрузке газопровода, а в зоне гидравлически гладких труб характерно для распределительных газопроводов малого диаметра. Из формулы 1.12 следуют частные случаи:
|
|
|
в зоне гидравлически гладких труб при 
коэффициент сопротивления трения: 
;
в зоне квадратичного трения при 
коэффициент сопротивления трения: 
; (1.13 1.44)
Приняв в соответствии с рекомендацией норм технологического проектирования k = 0,03 мм, получим 
, (1.14 1.45)
где D - внутренний диаметр трубопровода, мм.
В МГ имеет место только турбулентный режим, поэтому используется терминология: квадратичная зона трения называется квадратичным режимом, а зона смешенного трения – смешенным режимом. МГ работают всегда в турбулентном режиме при числах Рейнольдса в несколько десятков миллионов. В этом случае влиянием числа Рейнольдса можно пренебречь и воспользоваться формулой (1.13).
Уравнение (1.14) широко используется при расчетах МГ, особенно в случаях, когда невозможно определить режим течения газа и им приходится предварительно задаваться.
Для уточнения режима течения газа (от смешенного трения к квадратичному) используется переходное значение числа Рейнольдса ReПЕР:
. (1.15 1.46)
При Re> ReПЕР зона течения газа будет квадратичной.
Удобно при проведении расчетов использовать для определения режима течения переходную производительность QПЕР. Для определения переходной производительности приравняем между собой (1.11) и (1.15). После преобразований получим
С течением времени шероховатость труб увеличивается, особенно если транспортируемый газ содержит сернистые соединения. Внутренняя полость газопровода засоряется отложениями воды, конденсата, продуктов коррозии и масла смазки или уплотнения компрессоров. Все это приводит к повышению гидравлического сопротивления газопровода. Кроме того, не учитывалось наличие потерь давления газа на преодоление местных гидравлических сопротивлений.
|
|
|
Для учета местных сопротивлений на линейной части газопровода коэффициент гидравлического сопротивления 
берется на 5% выше коэффициента сопротивления трения 
. С учетом указанных факторов ОНТП рекомендуется следующая зависимость для определения расчетного значения коэффициента гидравлического сопротивления lР
, (1.16 1.49)
где 1,05 - коэффициент, учитывающий наличие местных сопротивлений;
Е - коэффициент гидравлической эффективности работы участка.
Коэффициент гидравлической эффективности характеризует уменьшение производительности в результате повышения гидравлического сопротивления газопровода, вызванного образованием скоплений влаги, конденсата и выделением гидратов. В соответствие с нормами технологического проектирования коэффициент эффективности работы принимается равным 0,95, если на газопроводе имеются устройства для периодической очистки внутренней полости трубопровода, а приих отсутствии Е =0,92. Коэффициент гидравлической эффективности в процессе эксплуатации определяется для каждого участка между КС не реже 1 раза в год. По его величине судят о загрязненности линейной части газопровода. При повышении указанных значений Е необходимо проводить очистку газопровода. Скопление вода и конденсата удаляются продувкой. Если это не приводит к необходимому эффекту, по газопроводу пропускают очистные поршни.
ЛЕКЦИЯ 2.
|
|
|
