Задание на тему «Расчет показателей при эксплуатации простых трубопроводов»

Газ подается по трубопроводу длиной l и диаметром d при температуре t⁰C. Давление в начале трубопровода p₁, в конце трубопровода р₂ при массовом расходе G.

Определить неизвестную величину из табл.5.1, а также объемный расход газа Q, приведенный к атмосферному давлению.

Таблица 5.1

Исходные данные

*М — молекулярная масса газа

Порядок решения:

1. При неизвестных значениях расхода газа и диаметра трубы принять в расчетах приближенное значение коэффициента гидравлического сопротивления λ =0,02.
2. Решить уравнение (1)   относительно неизвестной величины.
3. Рассчитать число Рейнольдса, определить режим движения потока, уточнить значение коэффициента гидравлического сопротивления λ.
4. Вновь рассчитать расход или диаметр, используя уточненное значение λ.
5. При определении вязкости и плотности газа использовать табл.5.2.
6. Определить неизвестную величину, в т.ч., массовый расход газа G, исходя из уравнений Бернулли и Бойля-Мариотта (постоянство массового расхода в изотермическом процессе):

или:

где: G – массовый расход газа, кг/с;

d- внутренний диаметр трубо (газо) провода, м;

Р₁, Р₂ — давление в начале и конце газопровода, соответственно, Па;

λ — коэффициент гидравлического сопротивления;

Rг – удельная газовая постоянная, Дж/(кг*К) (например, для воздуха 287 Дж/(кг*К);

R — универсальная газовая постоянная, равная 8,31 Дж⁄(моль∙К);

Т — абсолютная температура газа, К;

L – длина газопровода, м;

ρ — плотность газа, кг/м³;

z — высота трубопровода над поверхностью земли, м (при  прокладке трубопровода  по поверхности земли z в расчетах не учитывается).

Коэффициент гидравлического сопротивления λ определяется в зависимости от режима движения потока:

При ламинарном движении в гладких трубах используется формула Пуазейля:

При турбулентном режиме движения в гидравлически гладких трубах используется формула Блазиуса:

Для определения числа Рейнольдса рекомендуется использовать следующую формулу:

Re=/ν

где: w – скорость потока углеводорода в трубопроводе, м/с

d – диаметр трубопровода, м

ν – кинематическая вязкость, м²/с.

Re_кр=2320.

                               w= Q/F,                                     (5.5)

где: F  — площадь поперечного сечения трубопровода, м².

ν= µ/ρ                                            (5.6)

Таблица 5.2

Плотность и кинематическая вязкость газов

Таблица 5.3

Значения коэффициента эквивалентной шероховатости Δэ для различных труб