Строительные конструкции (стр. 25 из 26)
2. Задаются диаметром газопровода и толщиной стенки
трубопровода по таблице 5 и таблице 1.
D и d, мм
Таблица 5.Ориентировочные значения диаметра газопровода
| Dy, мм | Годовая производительность Qг, млрд.м3/год | |
| Pнаг=5.5 МПа Рвс=3,8 МПа | Pнаг=7.5МПа Рвс=5.1 МПа | |
| 500 | 1,6-2,0 | 2,2-2,7 |
| 600 | 2,6 - 3,2 | 3,4-4,1 |
| 700 | 3,8-4,5 | 4,9-6,0 |
| 800 | 5,2 - 6,4 | 6,9 - 8,4 |
| 1000 | 9,2 -11,2 | 12,1-14,8 |
| 1200 | 14,6 -17,8 | 19,3 - 23,5 |
| 1400 | 21,5-26,4 | 28,4-34,7 |
3. Определяется внутренний диаметр газопровода, мм
d = D – 2d
4. Определяется средняя температура газа в газопроводе, °С
tср = tгр + ((tн - tгр)·(1- e-X))X,
где tгр – температура грунта на глубине залегания газопровода,
tн – начальная температура газа,
е – основание натурального логарифма , е = 2,72.
5. Определяется среднее давление газа в газопроводе, МПа,
pср = 2/3(pн + pк2 (pн + pк))
где pн - начальное давление в газопроводе,
pк - конечное давление в газопроводе.
6.Определяются приведенные параметры газа: приведенная температура Тпр и приведенное давление рпр
Тпр = Тср / Ткр
рпр = pср / ркр
где Ткр – критическая температура газа, К. Это такая температура, выше которой ни при каком повышении давления нельзя сконденсировать пар (перевести в жидкое состояние),
Tкр= 192,24 К ;
ркр – критическое давление газа, МПа. Это такое давление, выше которого нельзя испарить жидкость ни при каком повышении температуры, ркр = 4,68 МПа.
7.Определяется число Рейнольдса Re
Re = 17,75×103qD /(md),
где q - суточная пропускная способность газопровода,
D - относительная плотность газа - это отношение плотности газа к плотности воздуха при одинаковых условиях,
D = 0,44 кг/м3;
m - динамическая (абсолютная) вязкость газа,
d – внутренний диаметр газопровода,
Если Re > 2300, то режим движения газа турбулентный.
8.Определяется закон сопротивления (зона трения), для чего находится условная пропускная способность qпер, млн. м3/ сут.
qпер = 0,0408d 2,5m / D,
Так как q < qпер, то закон сопротивления (зона трения) переходный.
9. Определяется коэффициент гидравлического сопротивления при трении газа о стенки газопровода
При переходном законе сопротивления
lтр = 0,067(158 / Re + 2kэ /d)0,2,
где kэ– эквивалентная шероховатость стенок труб, мм.
10. Определяется коэффициент гидравлического сопротивления с учетом местных потерь напора, принимаемых в размере 2 – 5 % от линейных потерь напора.
l = аlтр, (32)
где а – коэффициент, учитывающий местные потери напора в газопроводе. Рекомендуется
а = 1,02 ÷ 1,05.
11. Построение графика изменения давления в магистральном газопроводе
Для решения задач, связанных с распределением компрессорных станций (КС) по трассе магистрального газопровода или устройством ответвлений, необходимо знать характер распределения давления по магистральному газопроводу .При движении газа по магистральному газопроводу давление в нем падает, изменяясь от начального рн в начале магистрального газопровода до конечного давления рк в конце магистрального газопровода. Давление рх в любой произвольной точке газопровода, находящейся на расстоянии х от начала магистрального газопровода, МПа
рх =Ö рн2 - (рн2 - рк2)x l
Таблица 4 – Расчетные данные для построения гидравлической характеристики магистрального газопровода
| Расстояние от начала газопровода х, км. | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 | 120 | 140 | 160 | 180 | 200 | 218 |
| Давление на расстоянии х от начала газопровода рх,, МПа | 7,43 | 7,27 | 7,12 | 6,96 | 6,8 | 6,63 | 6,46 |  6,28 | 6,1 | 5,92 | 5,72 | 5,55 |
Графически падение давления в газопроводе по длине происходит по параболической кривой. Для ее построения задаются значениями длины участка газопровода х и определяют давление в конце этого участка рх
Методические указания к решению задачи 4
Механический расчет магистральных трубопроводов
Целью механического расчета трубопровода является расчет трубопровода на прочность, т.е. определение (или проверка ранее принятой), толщины стенки труб; напряжений, действующих в трубопроводе; проверка прочности трубопровода с учетом условий эксплуатации.
1. Определение толщины стенки труб
Магистральные трубопроводы рассчитывают по методу предельных состояний. Под предельным понимается такое состояние конструкции, при котором ее дальнейшая нормальная эксплуатация невозможна.
Различают три предельных состояния:
первое предельное состояние - по несущей способности (прочности и устойчивости конструкций, усталости материала), при достижении которого конструкция теряет способность сопротивляться внешним воздействиям или получает такие остаточные деформации, которые не допускают ее дальнейшую эксплуатацию;
второе предельное состояние - по развитию чрезмерных деформаций от статических и динамических нагрузок, при достижении которого в конструкции, сохраняющей прочность и устойчивость, появляются деформации или колебания, исключающие возможность дальнейшей эксплуатации;
третье предельное состояние - по образованию или раскрытию трещин, при достижении которого трещин в конструкции, сохраняющей прочность и устойчивость, появляются и раскрываются до такой величины, при которой дальнейшая эксплуатация конструкции становится невозможной.
Стальные заглубленные трубопроводы рассчитывают по первому предельному состоянию. Предельным состоянием для магистральных трубопроводов является достижение в металле труб напряжений, равных временному сопротивлению (пределу прочности).
Однако постоянная работа металла труб в области напряжений, превышающих предел текучести, также нежелательна, так как при этом происходит наклеп металла, и трубы становятся хрупкими. Поэтому производится проверка на развитие чрезмерных пластических деформаций.
1.1 Чтобы не нарушались прочность трубопровода, толщина стенки труб должна удовлетворять неравенству
где n - коэффициент перегрузки, зависящий от назначения трубопровода и от температуры вспышки перекачивающего продукта. Для нефтепровода при перекачки нефти с температурой вспышки нефти менее 45 0С, n = 1,15
р – рабочее избыточное давление в трубопроводе, МПа;
D – наружный диаметр трубопровода, м;
R1 – расчетное сопротивление металла трубы и сварных соединений, МПа.
где
- нормативное сопротивление растяжению материала труб исварных соединений, определяемое из условий работы на разрыв, МПа
где
- предел прочности материала труб, МПа. (таблица 1) 
коэффициент однородности при разрыве, зависящей от марки стали. Для низколегированной нормализованной стали в сварных трубах 
= 0,85 
-коэффициент условий работы материала при разрыве труб =0,8 
коэффициент условий работы отдельных участков трубопровода, зависящий от категории участка трубопровода, марки стали и типа труб. Для участка нефтепровода I категории 
0,75Полученное значение
округляется до ближайшего большего по ГОСТ 10704-70.1.2. Чтобы не было чрезмерных пластических деформаций, толщина стенки труб должна удовлетворять следующему неравенству, м