Гидравлический расчет однофазного течения жидкостей и газов
Гидравлический расчет ветви проводится по участкам. Участок - это прямой трубопровод или местное гидравлическое сопротивление. При гидравлическом расчете прямого участка плотность и скорость газа определяются в зависимости от давления и температуры. Если плотность продукта на его концах отличается более чем на 1%, то участок разбивается на участки меньшей длины. Расчет потерь давления проводится при средних на участке плотности и скорости продукта. Учитывается изменение давления при подъеме или опуске трубопровода. Потери давления на трение определяются в зависимости от режима течения, шероховатости стенки трубы с учетом сварных швов [1]. Для расчета коэффициента гидравлического сопротивления трения при турбулентном режиме используются уравнения, аппроксимирующие экспериментальные данные Мурина Г.А. [7], а также формула Филоненко Г.К. [9] в зоне гладкого трения. В области ламинарного режима течения используется формула Гагена-Пуазейля [1]. Учет влияния сварных стыков труб проводился по методическим рекомендациям [1] с корректировкой по экспериментальным данным Шевелева Ф.А. [8]. Разработанный алгоритм обеспечивает расчет коэффициента гидравлического сопротивления трения с погрешностью не более 3%.
При расчете по СТО Газпром [11] используется рекомендуемая в нем формула для коэффициента гидравлического сопротивления трения с учетом коэффициента гидравлической эффективности.
Расчет коэффициентов местных гидравлических сопротивлений проводится по формулам и уравнениям, аппроксимирующим экспериментальные данные, на основе справочника Идельчика И.Е. [1, 2]. Расчет коэффициентов гидравлического сопротивления тройников уточнен на основе современных опытных данных [3-6]. Параметры местных сопротивлений могут быть заданы в исходных данных или приняты стандартными. Стандартными считаются: вход заподлицо со стенкой аппарата; плавный поворот с радиусом 1,5Dу (Dу - диаметр трубопровода) и углом поворота 90° (с радиусом 1,0Dу при Dу > 500); полностью открытые задвижки, клапаны, вентили и краны; диафрагмы с диаметром отверстия, равным 0,5Dу; тройники с углом отвода 90° и др. Для арматуры может быть также явно задана величина пропускной способности Kv.
Расчет насосов проводится по заданным расходно-напорной и кавитационной характеристикам. При вязкости продукта свыше 4 сСт программа автоматически производит пересчет расходной-напорной характеристике по вязкости согласно методике [10].
Программа автоматически проверяет заданную относительную величину подъема задвижек, а также угол закрытия затворов. При относительной величине подъема менее 0.2 или угле закрытия затворов 90° арматура считается закрытой, программа автоматически "перекрывает" ветвь с данной арматурой.
Список литературы
1. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М., Машиностроение, 1975.
2. Справочник по расчетам гидравлических и вентиляционных систем. Санкт-Петербург, «Мир и семья», 2002.
3. Gardel A. 1957. Les pertes de charges dans les écoulements au travers de branchements en té. Bull. Tech. De la Suisse Romande 83:123-130, 144-148.
4. Ito H., Imai K. Energy Losses at 90° Pipe Junctions. Proceedings of ASCE. Journal of Hydraulic Division. Vol. 99, No HY 9, 1973, pp.1353-1368.
5. Kenji Oka, Takahito Nozaki, Hidesato Ito. Energy Losses Due to Combination of Flow at Tees. JSME International Journal Series B. Vol. 39, No 3, 1996, pp. 489-498.
6. Kenji Oka, Hidesato Ito. Energy Losses at Tees with Large Area Rations. Transactions of ASME. Journal of Fluid Engineering. Vol. 127, No 1, 2005, pp.110-116.
7. Мурин Г.А. Гидравлическое сопротивление стальных труб. Известия ВТИ, N10(162), 1948.
8. Шевелев Ф.А. Исследование основных гидравлических закономерностей турбулентного движения в трубах. М., Стройиздат, 1953.
9. Филоненко Г.К. Формула для коэффициента гидравлического сопротивления гладких труб. Известия ВТИ, №10 (162), 1948.
10. Effect of Liquid Viscosity on Rotodynamic (Centrifugal and Vertical) Pump Performance. ANSI/HI 9.6.7-2004. Americal National Standards Institute, Inc.
11. СТО Газпром 2-3.5-051-2006. Нормы технологического проектирования магистральных трубопроводов