- retea inelara pentru distributia gazelor naturale

Problema III.5.

Sa se proiecteze o retea inelara pentru distributia gazelor naturale, pozata subteran, functionand in regim de presiune medie pe baza debitelor indicate in fig. III.13 si a lungimilor indicate in tabelul III.12.

Q₁ Q₂

Q₁₂ Q₂₃ 

Q₁₄ I₁ Q₂₅ I₂ Q₃

Q₃₆

5

Q₄₅ Q₅₆ Q₆

Q₄

Q₅

Fig. III.13. Retea de distribusie buclata a gazelor naturale pentru enuntul problemei III.5

Tabelul III.12. Parametrii retelei din enuntul problemei III.5.

Se cunosc: Q₁=16500 m_s³/h; Q₂=9000 m_s³/h; Q₃=1000 m_s³/h; Q₄=5000 m_s³/h; Q₅=7000 m_s³/h.

P₁=P₆=6 bar; P₂=P₃=P₄=P₅=2 bar

Se cere:

Dimensionarea retelei de distributie.

Rezolvare:

• Stabilirea debitului initial corespunzator fiecarui tronson

Debitul de intrare aferent punctului 6 trebuie sa aiba o valoare care sa saigure un surplus de debit egal cu 50% din debitul cel mai mare al traseelor interconectate.

Astfel debitul in punctul 6 trebuie sa fie minim 11000 ms3/h.

Debitele aferente fiecarui tronson, tinand sema de principiul anterior, sunt redate mai jos:

• Determinarea diametrelor tronsoanelor tinand cont de viteza limita in retelele de distributie a gazelor.

Conform NTPEESAGN viteza limita admisa pentru dimensionarea conductelor subterane este de 40 m/s.

Pentru determinarea diametrului interioar al conductei se foloseste formula:

D_i= 4×Q_if/(3600×p×V×P_i

D₁₂= p×40×7)=0,117 m

Din Anexa 6 se alege diametrul exterior D_e=125 mm.

• Calculul grosimii de perete al conductei

Calculul grosimii de perete se calculeaza cu formula:

t=(P_r.max.×D_e)/(20×j×s_a)+a=6×125:20:400+1=1,1 mm

Din Anexa 6 se alege grosimea de perete de 4 mm.

Calculul diametrului interior

Se realizeaza prin scaderea din diametrul exterior a grosimii de perete a conductei.

D_i=125-2×4=117 mm

Calculul valorii numarului Reynolds

Re=2230×Q/D_a1=2230×11000:11,7=2096581

Calculul coeficientului de frecare hidraulica

In Nomograma din Anexa 2 se citeste coeficientul de frecare hidraulica initial corespunzator lui Re=2096581 si raportului k/d=0,05/117=0,00043, ca fiind l_i'=0

Calculul coeficientului de frecare hidraulica se realizeaza cu formula Colebrook-White:

l=2×lg(Re× l_i/2,51+3,71D/k)

l=2×lg(2096581×

l

se valideaza valoarea lui l

Calculul rezistentei hidraulice

Rezistenta hidraulica a conductelor se poate determina dupa cum urmeaza:

R_i=5,6×10^-4×L_i×l_i×T_i×d_i×Z_i/D_i⁵

R₁₂=5,6×10^-4×1,1×0,018×283,15×0,554×1/11,7⁵=1,59×10^-7

Calculul pierderii de asrcina pentru fiecare inel

Calculul pierderii de sarcina pentru fiecare inel se face cu formula:

h_k=S_k(P_i-P_j)=S_k R_ij×Q_ij²)

unde S_k se refera la toate tronsoanele care formeaza inelul I_k; se ia "+" daca sensul de curgere coincide cu sensul pozitiv ales pe I_k, iar " " daca sensul de curgere este opus sensului pozitiv ales.

Calculul debitului de corectie

Pentru fiecare inel I_k se calculeaza debitul de corectie, debitul rezultat ca diferenta dintre debitul presupus initial si debitul real, dat de formula:

DQ_k=-h_k/2×S_k R_ij× Q_ij S_k R_ij×Q_ij²)/(2S_k R_ij Q_ij

Daca diferenta intre debitul initial si debitul real este diferita de zero se trece la un proces iterativ de calcul al debitelor.

Calculul debitelor reale pe fiecare tronson

Se calculeaza debitele tronsoanelor corespunzatoare iteratiei "1"; se ia semnul corectiei de debit "+" sau " " dupa cum sensul de curgere coincide sau nu cu sensul pozitiv ales pe I_k:

Q_ij⁽¹⁾=Q_ij⁽⁰⁾ DQ_k⁽¹⁾

Se calculeaza pierderea de sarcina pe inelul I_k corespunzator iteratiei "1". Se determina ca aproximatia data de iteratie "p" este suficienta daca pierderea de presiune pentru inelul I_k este inferioara valorii de 0,5 bar/m in caz contrar debitele Q_ij⁽¹⁾ devin debite initiale pe tronsoane care se introduc in pasul "2" al iteratiei.

Calculul diametrelor pentru fiecare tronson

Cunoscand debitele de pe fiecare tronson putem proceda la determinarea cu exactitate a diametrelor conductelor.

Calculam lungimea cea mai lunga pe care trebuie sa o parcurga gazele naturale prin insumarea lungimii tronsoanelor interconectate si a lungimii echivalente ca urmare a prezentei pe conducte a unor elemente specifice (robineti, teuri, coturi, etc.).

Calcularea caderii de presiune unitara se face prin raportarea caderii de presiune maxima admisibla la lungimea maxima de calcul intre punctul de intrare a gazelor in conducta si un punct de consum.

DP' DP_max/L_c

Calculam presiunea la capatul primului tronson prin scaderea din presiunea in punctul initial al tronsonului a pierderii de presiune ce revine tronsonului:

P₂=P₁-L_c1×DP'

Pentru presiunile din punctul initial si final al tronsonului considerat se determina diametrul conductei folosind formula:

D₁=0,56×⁵ Q_cs1²×T×L_c1×d l /(P₁²-P₂^'

Din Anexa 6 se alege diametrul nominal si diametrul exterior al conductei cu valoarea imediat superioara valorii obtinute prin calcul.

Calculul grosimii de perete al conductei tinand cont de sarcina efortul maxim la care este supusa conducta:

T=Pr.max×De/20×j s_a+a

Din Anexa 6 se alege grosimea de perete imediat superioara valorii obtinute rpin acalcul.

Calculul diametrului interioar se realizaeza prin scaderea din diametrul exterior a grosimii peretelui de condcuta:

D_i=D_e-2×t

Verificarea diametrului conductei din conditiile limitarii vitezei la valorile prevazute in normele tehnice, se face cu formula:

V₁=4×Q_sc1/(p×D_STAS1×P₁)

Aceasta trebuie sa fie inferioara valorii prevaazuta in Normele tehnice.

Tabel III.13 - Calculul diametrelor conductelor de distributie buclate pe fiecare tronson