- •Загальні методичні вказівки
- •1 Лабораторна робота №1 (з елементами ндрс) Математичні моделі процесів руху газу в газопроводах
- •1.1 Основні теоретичні положення
- •1.2 Методичні рекомендації
- •1.2.1 Розрахунок кінцевого тиску газопроводу
- •Величину середнього коефіцієнта гідравлічного опору знайдемо за формулою
- •1.2.1.1 Обробка результатів розрахунків
- •1.2.2 Розрахунок масової пропускної здатності газопроводу
- •Величину середнього коефіцієнта гідравлічного опору знайдемо за формулою (1.14).
- •1.2.2.1 Обробка результатів розрахунків
- •1.2.3 Розрахунок об’ємної пропускної здатності газопроводу
- •1.2.3.1 Обробка результатів розрахунків
- •2 Лабораторна робота №2 (з елементами ндрс) Побудова математичної моделі складної системи трубопроводів
- •2.1 Основні теоретичні положення
- •2.2 Методичні рекомендації щодо виконання роботи
- •2.2.1 Розрахунок еквівалентного діаметра газопроводу
- •2.2.1.1 Обробка результатів розрахунків
- •2.2.2 Побудова математичної моделі трубопроводу з профілем траси
- •2.2.2.1 Обробка результатів розрахунків
- •2.2.3 Математичне моделювання складних систем трубопроводів
- •2.2.3.1 Обробка результатів розрахунків
- •3 Лабораторна робота №3 (з елементами ндрс) Побудова діагностичної моделі газопроводів
- •3.1 Основні теоретичні положення
- •3.2 Методичні рекомендації щодо виконання роботи
- •3.3 Обробка результатів розрахунків
- •4 Лабораторна робота №4 (з елементами ндрс) Моделювання процесу заправки стисненим газом
- •4.1 Основні теоретичні положення
- •4.2 Методичні рекомендації щодо виконання роботи
- •4.3 Обробка результатів розрахунків
- •5 Лабораторна робота №5 Математичне моделювання процесів в системах газопостачання
- •5.1 Основні теоретичні положення
- •5.2 Методичні рекомендації щодо виконання роботи
- •5.2.1 Методика аналітичного розрахунку газових мереж низького тиску за узагальненою формулою
- •5.2.2 Методика аналітичного розрахунку газових мереж низького тиску за нормативними формулами
- •5.2.3 Гідравлічний розрахунок газової мережі середнього тиску за допомогою номограм
- •5.2.4 Уточнений аналітичний розрахунок газової мережі середнього тиску за нормативною формулою
- •5.3 Обробка результатів розрахунків
- •6 Лабораторна робота №6 (з елементами ндрс) Моделювання процесів в сховищах природного газу
- •6.1 Основні теоретичні положення
- •6.2 Методичні рекомендації щодо виконання роботи
- •Обробка результатів розрахунків
- •7.3 Обробка результатів розрахунків
- •8.2 Методичні рекомендації щодо виконання роботи
- •8.3 Обробка результатів розрахунків
- •Перелік рекомендованих джерел
- •Додаток а завдання для самостійної науково-дослідної роботи студентів
1 Лабораторна робота №1 (з елементами ндрс) Математичні моделі процесів руху газу в газопроводах
МЕТА: ознайомитись з основними математичними моделями процесів руху газу в газопроводах.
ЗАВДАННЯ: провести розрахунок кінцевого тиску, масової або об’ємної пропускної здатності газопроводу залежно від варіанту.
1.1 Основні теоретичні положення
Природний газ є стискуваною речовиною, тому зміна тиску по довжині носить нелінійний характер. Описується параболічним законом. Основне рівняння, яке описує процес руху газу в газопроводі має такий вигляд
, (1.1)
де - коефіцієнт гідравлічного опору;
- коефіцієнт стиснення;
- газова стала, ;
- середня температура, К;
- масова витрата, ;
- внутрішній діаметр, м;
- площа поперечного перерізу трубопроводу, м2;
- довжина ділянки трубопроводу, м;
, - відповідно початковий та кінцевий тиск газу в газопроводі, Па.
Основними поняттями трубопровідного транспорту є продуктивність і пропускна здатність.
Продуктивність – це кількість газу, що перекачується по трубопроводу за одиницю часу в даних умовах.
Пропускна здатність – це максимальна кількість газу, що може бути перекачана по газопроводу за одиницю часу, тобто максимальна продуктивність.
Залежно від одиниць виміру пропускна здатність і продуктивність бувають масові й об’ємні.
Масова продуктивність – це маса газу, що перекачується за одиницю часу.
Об’ємна продуктивність – це об’єм газу, що перекачується за одиницю часу.
Між ними існує такий зв’язок
. (1.2)
При стаціонарному русі масова продуктивність газу постійна. Об’ємна продуктивність залежить від умов, при яких узята густина.
Таким чином після відповідних перетворень одержимо зв’язок між стандартною і робочою продуктивністю у вигляді
, (1.3)
де і - робочі тиск і температура відповідно;
і - тиск і температура за стандартних умов (0,1013 МПа і 293,15 К відповідно);
- коефіцієнт стисливості за робочих умов.
Масова продуктивність вимірюється в кілограмах за секунду, а об’ємна продуктивність – в м3/с, м3/хв, млн м3/д.
Продуктивність, виражена в млн м3/д при стандартних умовах називається комерційною продуктивністю. Її використовують при комерційних розрахунках.
Розрахунки проводяться при комерційній витраті, тому розглянемо об’ємну продуктивність зведену до стандартних умов.
Залежність об’ємної пропускної здатності газопроводу при стандартних умовах (0,1013 МПа і 293,15 К) описується наступним рівнянням
, млн.м3/д, (1.4)
де , - відповідно абсолютні тиски на початку і в кінці ділянки газопроводу, кгс/см2;
- внутрішній діаметр труби, мм;
- довжина ділянки газопроводу, км;
- середня по довжині ділянки газопроводу температура газу, що транспортується, К.
Збільшення початкового тиску чи зменшення кінцевого тиску спричиняє зростання продуктивності. Крім того, більш ефективне збільшення продуктивності за рахунок підвищення початкового тиску.
З точки зору фізичних міркувань, цей висновок пояснюється в такий спосіб. Лінійна швидкість руху газу в будь-якій точці газопроводу може бути знайдена таким чином
. (1.5)
Якщо , то зі зменшенням тиску лінійна швидкість газу збільшується, а гідравлічні втрати зростають. І навпаки, чим більший тиск, тим менша швидкість у газопроводі, що призводить до зменшення гідравлічних втрат.
Розрахунок проводимо графоаналітичним методом (метод характеристик). Під характеристикою трубопроводу розуміють залежність різниці квадратів початкового і кінцевого тисків від продуктивності.
Виконання лабораторної роботи згідно методичних рекомендацій наведених нижче.