Способы приведения сложного газопровода к простому

Расчет сложного трубопровода можно заменить расчетом простого, используя понятия эквивалентного диаметра или коэффициента расхода.

Эквивалентным диаметром D_ЭК называется диаметр простого трубопровода, имеющего пропускную способность, равную пропускной способности реального трубопровода при прочих равных условиях. Однониточный газопровод постоянного диаметра равноценный по пропускной способности рассчитанному газопроводу. Очевидно, что для любого газопровода можно подобрать целый ряд эквивалентных газопроводов, различающихся по диаметру и длине. Их может быть столько, сколько есть значений внутренних диаметров труб, выпускаемых промышленностью. Чтобы задача была определенной одна из указанных величин должна быть задана. Вторая определяется специальным расчетом. Ясно, что эквивалентной может быть названа эта вторая величина, подлежащая определению. Если считать заданной длину эквивалентного газопровода (естественно принять ее равной фактической длине L_КС) то пропускная способность рассчитываемого газопровода будет определятся формулой аналогичной (3)

, (5)

А если заданным считать диаметр эквивалентного газопровода D₀, то

. (6)

В первом случае определению подлежит эквивалентный диаметр D_ЭК, во втором эквивалентная длина L_ЭК. Привести сложный газопровод к эквивалентному – значит определить специальным расчетом либо D_ЭК, либо L_ЭК. Оба эти способа равноправны. Расчет состоит в том, чтобы выразить D_ЭК или L_ЭК сложного газопровода через D_ЭКi или L_ЭКi простых трубопроводов, входящих в его состав. Для простого газопровода эквивалентный диаметр и фактический совпадают D_{ЭК =} D. а эквивалентная длинна следует из соотношения формул 4 и 6:

соотношение примет вид и тогда .

Теперь рассмотрим приведение сложного газопровода к простому при помощи D_ЭК с помощью специальных коэффициентов. Введем понятие «эталонный газопровод». Диаметр эталонного газопровода (обозначим его D₀) – произвольная величина. Эталонный диаметр принимается исходя из удобства расчетов. Удобно принимать в качестве эталонного диаметр, доминирующий в сложном трубопроводе. Можно использовать D ₀= 0,7 м или D ₀=1,0 м. Пропускная способность эталонного газопровода, с учетом коэффициента потерь на трение при квадратичном режиме течения:

. (7)

Умножим и разделим правую часть уравнения (6) на . Получим, что пропускная способность сложного газопровода

. (8)

обозначим - коэффициента расхода k_Р. Если сопоставить (7) и (8) то нетрудно увидеть, что: .

Коэффициентом расхода k_Р называют отношение пропускной способности реального трубопровода к пропускной способности эталонного трубопровода Q ₀ с произвольно выбранным эталонным диаметром D ₀ при прочих равных условиях.

Для случая простого трубопровода , (9)

где: D и l- диаметр и коэффициент гидравлического сопротивления простого трубопровода; D ₀ и l₀ - диаметр и коэффициент гидравлического сопротивления эталонного трубопровода.

В этом случае уравнение пропускной способности участка примет следующий вид:

,

В общем случае участки сложного трубопровода соединяются между собой последовательно или параллельно.

При расчете сложных газопроводов, содержащих блоки с параллельными трубопроводами различной длины, весьма удобным оказывается коэффициент, включающий в себя не только эквивалентный диаметр D _ЭК, но и длину газопровода L_ЭК. Обозначим этот коэффициент χ и назовем его коэффициентом увеличения производительности. Формула пропускной способности теперь будет иметь вид:

, (10)

Из формул видно (5), (8), (10) следует связь χ с k_р и D_ЭК:

.

Как и D_ЭК, коэффициенты χ и k_р учитывают особенности конструкции рассчитываемого газопровода. Поэтому определение χ или k_р сложного газопровода, как и определение D_ЭК, означает приведение его (газопровода) к простому. Итак, чтобы рассчитать сложный газопровод (вычислить Q или ), необходимо прежде всего определить D_ЭК, или χ или k_р этого газопровода.

В большинстве случаев сложный газопровод можно представить состоящим из отдельных блоков трубопроводов, соединенных с друг другом параллельно или последовательно. В свою очередь, каждый из этих блоков может состоять из более мелких блоков, соединенных тоже параллельно или последовательно вплоть до отдельных ниток.

Приведение сложного газопровода к эквивалентному при помощи D_ЭК несколько проще, чем при помощи L_ЭК. Отдадим этому предпочтение.