Расчет расхода газа в трубопроводе

Формула:

«`
Q = V S
«`

где:

Q — расход газа, м³/с
V — линейная скорость потока газа, м/с
S — площадь поперечного сечения трубопровода, м²

Необходимые параметры:

Диаметр трубопровода (d)
Коэффициент шероховатости трубопровода (ε)
Плотность газа (ρ)
Давление газа (p)
Температура газа (T)
Перепад давления на участке трубопровода (Δp)
Длина участка трубопровода (L)

Порядок расчета:

1. Определите площадь поперечного сечения трубопровода:

«`
S = π d² / 4
«`

2. Определите линейную скорость потока газа:

Линейную скорость потока можно определить по формуле Дарси-Вейсбаха или формуле Кармана-Никурадзе, в зависимости от режима течения газа.

Формула Дарси-Вейсбаха:

«`
V = (√(2 Δp / (ρ L)) (d — ε) / d) / (√(8 ε / d) log10((2,51 d) / ε + (7,45 / Re√(ε / d))))
«`

Формула Кармана-Никурадзе:

«`
V = (8,28 √(2 Δp / (ρ L))) (d — ε) / d
«`

где Re — число Рейнольдса, которое рассчитывается как:

«`
Re = ρ V d / μ
«`

где μ — динамическая вязкость газа.

3. Рассчитайте расход газа:

Подставьте значения V и S в формулу расхода газа, чтобы получить окончательный результат.

Пример:

Рассчитайте расход природного газа в трубопроводе диаметром 250 мм, длиной 1 км, при перепаде давления 5 МПа, плотности газа 0,8 кг/м³, температуре 15 °C и коэффициенте шероховатости 0,05 мм.

1. Площадь поперечного сечения:

«`
S = π (0,25 м)² / 4 = 0,049 м²
«`

2. Линейная скорость потока (по формуле Дарси-Вейсбаха):

«`
V = (√(2 5 МПа / (0,8 кг/м³ 1000 м)) (0,25 м — 0,05 мм) / 0,25 м) / (√(8 0,05 мм / 0,25 м) log10((2,51 0,25 м) / 0,05 мм + (7,45 / (Re√(0,05 мм / 0,25 м))))) ≈ 17,5 м/с
«`

3. Расход газа:

«`
Q = 17,5 м/с 0,049 м² ≈ 0,86 м³/с
«`

Примечание:

При расчетах предполагается, что режим течения газа является турбулентным.
Для газов с высокой сжимаемостью необходимо использовать специальные формулы, учитывающие изменения плотности и давления.