Расчет расхода природного газа в трубопроводе

Расход природного газа в трубопроводе можно рассчитать с использованием уравнения Дарси-Вейсбаха:

«`
Q = (π d^4 ΔP) / (128 μ L f)
«`

где:

Q — расход газа (м³/с)
d — внутренний диаметр трубопровода (м)
ΔP — перепад давления между началом и концом трубопровода (Па)
L — длина трубопровода (м)
μ — динамическая вязкость газа (Па с)
f — коэффициент трения Дарси-Вейсбаха

Коэффициент трения Дарси-Вейсбаха

Коэффициент трения зависит от режима течения газа в трубопроводе и может быть рассчитан с использованием диаграммы Муди или следующего эмпирического уравнения:

«`
f = (0,79 ln(Re) — 1,64)^-2
«`

где:

Re — число Рейнольдса, которое рассчитывается по следующей формуле:

«`
Re = (ρ V d) / μ
«`

где:

ρ — плотность газа (кг/м³)
V — скорость газа (м/с)

Плотность природного газа

Плотность природного газа зависит от его состава и температуры и может быть рассчитана по следующей эмпирической формуле:

«`
ρ = (28,8 PV) / (ZT)
«`

где:

P — давление газа (кПа)
V — молярный объем газа (м³/моль)
Z — коэффициент сжимаемости газа
T — температура газа (°C)

Для природного газа коэффициент сжимаемости Z можно приблизительно принять равным 1.

Пример расчета

Рассчитаем расход природного газа в трубопроводе длиной 100 км, с внутренним диаметром 0,5 м, при перепаде давления 1 МПа, динамической вязкости 1,2 10^-5 Па с и плотности 80 кг/м³.

Шаг 1: Вычислить число Рейнольдса

«`
Re = (80 V 0,5) / (1,2 10^-5)
«`

Шаг 2: Вычислить коэффициент трения Дарси-Вейсбаха

«`
f = (0,79 ln(Re) — 1,64)^-2
«`

Шаг 3: Вычислить расход газа

«`
Q = (π 0,5^4 10^6) / (128 1,2 10^-5 100 10^3 f)
«`

Зная расход газа, можно рассчитать скорость потока газа и другие необходимые параметры.