Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Контрольний приклад розрахунку



Лабораторна робота №3

Побудова діагностичної моделі газопроводів

 

 

Варіант 4

 

 

Виконав :

Ст. гр. ПС -10 -1

Буряк М.Ю.

 

Перевірив :

Дорошенко Ю.І.

 

 

.

м.Івано-Франківськ

МЕТА: побудова діагностичної моделі газопроводу.

ЗАВДАННЯ: згідно вихідних даних провести розрахунок гідравлічної ефективності газопроводу.

 

3.1 Основні теоретичні положення

 

Суть процесу параметричної діагностики газотранспортної системи як складного технічного об’єкта полягає у визначенні ряду параметрів, що характеризують властивості системи на даний момент часу. Вихідною інформацією для реалізації методу є параметри режиму роботи системи, на основі яких визначаються діагностичні характеристики, сукупність яких у свою чергу визначає стан об’єкта. Визначення діагностичних ознак за виміряними значеннями параметрів режиму ведеться на основі діагностичних моделей, що представляють собою сукупність алгебраїчних, диференційних чи інтегральних рівнянь із граничними умовами й обмеженнями, що відображають суть фізичного процесу.

Діагностична ознака або їх сукупність повинна входити як параметр у діагностичну модель, що зв’язує її з параметрами режиму, з одного боку, і не повинна залежати від них (визначати тільки властивості системи) – з іншого.

Магістральний газопровід як об’єкт діагностики є складною технічною системою, усі властивості якої оцінити однією математичною моделлю дуже складно. Тому тут розглядається газотранспортна система з погляду її властивостей стосовно термогазодинамічних процесів, що у ній відбуваються. З точки зору властивостей лінійної ділянки стосовно динаміки газового потоку визначальною діагностичною ознакою є коефіцієнт гідравлічного опору. Інтенсивність теплового потоку в навколишнє середовище найбільш повно може бути охарактеризована повним коефіцієнтом теплопередачі від газу в навколишнє середовище. Тому зазначені величини можуть розглядатися як діагностичні ознаки, що характеризують термогазодинамічні властивості лінійної ділянки.

З часом експлуатації газопроводу спостерігається зміна його гідравлічного опору внаслідок старіння лінійної ділянки. Тому прийнято використовувати неабсолютні значення коефіцієнта гідравлічного опору та його відносну величину порівняно з первісним (теоретичним) значенням.

Нестаціонарність потоку газу в трубах, що не враховується при побудові математичних діагностичних моделей, вносить помилки в результати діагностики.



Тому виникає необхідність у створенні діагностичних моделей газотранспортних систем і простих газопроводів, що враховують нестаціонарність і неізотермічність газового потоку. Ці моделі дуже складні в реалізації, у зв’язку з чим потрібне їх спрощення відповідно до режимів, за параметрами яких виконується діагностування.

Задача моделювання руху газу в газопроводі повинна включати газодинамічні та термодинамічні рівняння, які об’єдна ні в єдину систему.

 

Величину гідравлічного опору газопроводу з врахуванням часу його експлуатації оцінюють коефіцієнтом гідравлічної ефективності, який зручно визначати через відношення коефіцієнтів гідравлічного опору на стадії проектування та на даний момент експлуатації:

. (3.1)

Оскільки теоретичне і фактичне значення коефіцієнта гідравлічного опору лінійної ділянки є його властивостями з погляду гідродинаміки потоку, то величину коефіцієнта гідравлічної ефективності зручно використовувати як діагностичну ознаку.

Для визначення значення коефіцієнта гідравлічного опору на основі розв’язку зворотної задачі необхідно задати початкові і граничні умови, які представляють собою зміни у часі фактичних значень тиску, витрати газу і температури на початку і в кінці газопроводу

;

;

; (3.2)

;

;

,

де - масовий розхід газу; - ти ск; - температура.

Поставлена задача дуже складна в реалізації, так як система включає нелінійні диференційні рівняння. Тому для практичних розрахунків необхідно шукати шляхи спрощення математичної моделі. Система рівнянь суттєво спрощується для умов стаціонарної течії газу.

Граничні умови в цьому випадку приводяться до вигляду

;

;



; (3.3)

;

.

Таким чином, для визначення коефіцієнта гідравлічного опору із системи необхідно здійснити виміри витрати газу в будь-якому перерізі газопроводу (на початку або в кінці), а також заміри температур і тисків на початку і в кінці досліджуваної ділянки.

 

Із системи для фактичного значення коефіцієнта гідравлічного опору можна отримати розрахункову формулу у вигляді

(3.4)

3.2 Вхідні дані

Зовнішній діаметр газопроводу D, 1220 мм;

Товщина стінки трубопроводу , 12 мм;

Довжина ділянки газопроводу , 220 км;

Тиск газу на початку ділянки , 65,9 кгс/см2;

Тиск газу в кінці ділянки , 51,2 кгс/см2;

Температура грунту , 7 0С;

Температура газу на початку ділянки , 52 0С;

Температура газу в кінці ділянки , 23 0С;

Об’ємна витрата газу , 30,5 млн.м3;

Густина газу за нормальних умов , 0,815883 кг/м3;

Відносна густина , 0,631

 

Контрольний приклад розрахунку

Переводимо значення температур в SI, тиски в МПа.

Рп=6464790 Па

Рк=5022720 Па

Тп=325 К

Тк=296 К

Тгр=280 К

За вихідними значеннями температур на початку і в кінці газопроводу, відомій температурі грунту і витраті газу розраховується середня температура газу в газопроводі

. (3.5)

 

К

За заданими значеннями тисків на початку і в кінці газопроводу обчислюється середній тиск

. (3.6)

 

 

Па

Визначаємо критичний тиск і температуру за в ідповідними формулами

(3.7)

МПа

(3.8)

К

Обчислюємо зведені тиск і температуру за формулами

, (3.9)

. (3.10)

Визначаємо проектну в’язкість газу

(3.11)

1,15 10-5

Число Рейнольдса обчислюємо за формулою (3.12)

(3.12)

Параметр

. (3.12)

 

 

Проектне значення коефіцієнта стисливості знаходимо за наступною формулою

. (3.13)

Розраховується фактичне значення коефіцієнта гідравлічного опору

. (3.14)

Знаходиться теоретичне значення коефіцієнта гідравлічного опору згідно формули (3.15).

, (1.14)

За формулою (3.1) розраховуємо значення коефіцієнта гідравлічної ефективності.

Висновки

В даній лабораторній роботі ми, задаючись вихідними данними вирахували коефіцієнт гідравлічної ефективності. Алгоритм розв’язку наведений у розділі 3.3. Повний розв’язок ми здійснили за допомогою програмного забезпечення Visual Basic(текст програми наведено у додатку А) та Excel. Згідно наших розрахунків коефіцієнт гідравлічної ефективності рівний Е=0,856

 

 
 

 


Додаток А

Текст програми мовою Visual Basic

Private Sub CommandButton1_Click()

10 Rem laba3

20 p1 = Worksheets(1).Cells(3, 2)

30 p2 = Worksheets(1).Cells(2, 2)

40 t1 = Worksheets(1).Cells(4, 2)

50 t2 = Worksheets(1).Cells(5, 2)

60 dz = Worksheets(1).Cells(6, 2)

70 tow = Worksheets(1).Cells(7, 2)

80 l = Worksheets(1).Cells(8, 2)

90 ke = Worksheets(1).Cells(9, 2)

100 tg = Worksheets(1).Cells(10, 2)

110 q = Worksheets(1).Cells(11, 2)

120 vg = Worksheets(1).Cells(12, 2)

130 gust = Worksheets(1).Cells(13, 2)

140 p11 = p1 * 9.81 * 10 ^ (-2)

p21 = p2 * 9.81 * 10 ^ (-2)

t11 = t1 + 273.15

t21 = t2 + 273.15

d = (dz - 2 * tow) / 1000

tg1 = tg + 273.15

l1 = l * 1000

150 tcer = tg1 + (t11 - t21) / Log((t11 - tg1) / (t21 - tg1))

160 pcer = 2 / 3 * (p1 + p2 ^ 2 / (p1 + p2))

170 pkr = 0.1773 * (26.831 - gust)

180 tkr = 155.24 * (0.564 + gust)

190 pt = pcer * 9.81 * 10 ^ -2 / pkr

200 tt = tcer / tkr

210 y = 5.1 * 10 ^ (-6) * (1 + gust * (1.1 - 0.25 * gust)) * (0.037 + tt * (1 - 0.104 * tt)) * (1 + pt ^ 2 / (30 * tt - 1))

220 re = 17.75 * q * 0.631 / (d * 1.25 * 10 ^ (-5))

230 tay = 1 - 1.68 * tt + 0.78 * tt ^ 2 + 0.0107 * tt ^ 3

240 z = 1 - 0.0241 * pt / tay

250 lamf = ((0.326 * 10 ^ -6) ^ 2 * (d * 1000) ^ 5 * (p1 ^ 2 - p2 ^ 2)) / (z * 0.631 * tcer * l * q ^ 2)

260 lamteor = 0.067 * (158 / re + (2 * 3 * 10 ^ -5) / d) ^ 0.2

270 e = Sqr(lamteor / lamf)

280 Worksheets(2).Cells(13, 2) = e

290 Worksheets(2).Cells(1, 2) = tcer

300 Worksheets(2).Cells(2, 2) = pcer

310 Worksheets(2).Cells(3, 2) = pkr

320 Worksheets(2).Cells(4, 2) = tkr

330 Worksheets(2).Cells(5, 2) = pt

340 Worksheets(2).Cells(6, 2) = tt

350 Worksheets(2).Cells(7, 2) = y

360 Worksheets(2).Cells(8, 2) = re

370 Worksheets(2).Cells(9, 2) = tay

380 Worksheets(2).Cells(10, 2) = z

390 Worksheets(2).Cells(11, 2) = lamf

400 Worksheets(2).Cells(12, 2) = lamteor

 

410 End

 

 

 


Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2019 год. Все права принадлежат их авторам!