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2018 | OriginalPaper | Buchkapitel

25. Fluiddynamische Berechnung von Hochdruckgasleitungen

verfasst von : Jens Mischner

Erschienen in: Rohrleitungen 2

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

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Zusammenfassung

Im vorliegenden Abschnitt werden die grundlegenden Gleichungen zur Druckverlustberechnung in Gastransport- und kombinierten Gastransport- und Gasabsatzleitungen zusammengestellt. Es kann gezeigt werden, dass die für den allgemeinen Fall der kombinierten Leitungen geltenden Gleichungen die reinen Transportleitungen und die reinen Absatzleitungen jeweils als Grenzwerte enthalten. Der Höheneinfluss auf den Druckverlauf wird exemplarisch für Gastransportleitungen diskutiert. Es wird gezeigt, dass die Druckverläufe und somit auch die Kapazität der Leitung wesentlich durch den Leitungstyp bestimmt sind. Für alle betrachteten Fälle werden die jeweils maßgebenden Grundansätze für differentielle Leitungselemente kurz dargelegt und durch Integration der entsprechenden Differentialgleichungen gebrauchsfertige Gleichungen für die Druckverlustberechnung und zur Ermittlung der Kapazität der verschiedenen Leitungen abgeleitet. Die durchgeführten Betrachtungen gelten für quasiisotherme Strömungen. Alle für die Ermittlung der Rohrreibungszahl erforderlichen Zusammenhänge wurden kurz kommentiert angegeben. Die relevante Literatur sowie die entsprechenden Normen bzw. Regelwerke sind aufgeführt.

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Glossar
Formelzeichen
D
(innerer) Durchmesser
E
Energiemenge
g
Fallbeschleunigung
H
geodätische Höhe
k
Rauigkeit
K
Kompressibilitätszahl
L
Leitungslänge
m
Metermengenwert
\( \dot{\mathrm{m}} \)
Massestrom
p
Druck
q
Durchfluss, Volumenstrom
R
(spezielle) Gaskonstante
s
Wandstärke
T
Temperatur in K
t
Temperatur in °C
v
spezifisches Volumen
V
Volumen
\( \dot{\mathrm{V}} \)
Volumenstrom
w
Strömungsgeschwindigkeit
x
Ortskoordinate
Z
Realgasfaktor
Δ
Differenz
η
dynamische Viskosität
λ
Rohrreibungszahl
ρ
Dichte
ν
kinematische Viskosität
η
dynamische Viskosität
ξ
Exponent der Ferguson-Gleichung
Indizes
1
Rohrleitungsanfang
2
Rohrleitungsende
A
Absatz-
a
Außen-
gem
gemessen
G
Gas
i
integral …
id
ideal, Idealgasverhalten
max
Maximal-
m
Mittel-
min
minimal, Mindest-
n
Normzustand
r
real, Realgasverhalten
R
Rohrleitung
T
Transport-
Literatur
1.
Zurück zum Zitat Albring, W.: Angewandte Strömungslehre. 6., bearb. Aufl. Akademie-Verlag, Berlin (1990) Albring, W.: Angewandte Strömungslehre. 6., bearb. Aufl. Akademie-Verlag, Berlin (1990)
2.
Zurück zum Zitat Altmann, W., Engshuber, M., Kowaczeck, J.: Gasversorgungstechnik. 2., überarb. Aufl. VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig (1983) Altmann, W., Engshuber, M., Kowaczeck, J.: Gasversorgungstechnik. 2., überarb. Aufl. VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig (1983)
3.
Zurück zum Zitat Bohl, W., Elmendorf, W.: Technische Strömungslehre. 13., überarb. und erw. Aufl. Vogel Buchverlag, Würzburg (2005) Bohl, W., Elmendorf, W.: Technische Strömungslehre. 13., überarb. und erw. Aufl. Vogel Buchverlag, Würzburg (2005)
4.
Zurück zum Zitat Bollrich, G.: Technische Hydromechanik. Bd 1: Grundlagen. 6., durchgesehene und korr. Aufl. Huss, Berlin (2007) Bollrich, G.: Technische Hydromechanik. Bd 1: Grundlagen. 6., durchgesehene und korr. Aufl. Huss, Berlin (2007)
5.
Zurück zum Zitat Cerbe, G. et al.: Grundlagen der Gastechnik. Gasbeschaffung, Gasverteilung, Gasverwendung. 7., vollst. neu bearb. Aufl. Hanser, München/Wien (2008) Cerbe, G. et al.: Grundlagen der Gastechnik. Gasbeschaffung, Gasverteilung, Gasverwendung. 7., vollst. neu bearb. Aufl. Hanser, München/Wien (2008)
6.
Zurück zum Zitat Chodanovitsch, I.J., Odischarija, G.E.: Analiz žavisimosti dlja koeffizienta gidravličeskogo soprotivlenija (Analyse der Abhängigkeit für die Rohrreibungszahl). Gažovaja promyshlennost’ 9(11), 38–42 (1964) Chodanovitsch, I.J., Odischarija, G.E.: Analiz žavisimosti dlja koeffizienta gidravličeskogo soprotivlenija (Analyse der Abhängigkeit für die Rohrreibungszahl). Gažovaja promyshlennost’ 9(11), 38–42 (1964)
7.
Zurück zum Zitat Dörband, R., Hügging, T.: Kapazitätsermittlung für Leitungen und Anlagen als Aufgabe des Netzbetreibers. GWF Gas/Erdgas 145(9), 464–470 (2004) Dörband, R., Hügging, T.: Kapazitätsermittlung für Leitungen und Anlagen als Aufgabe des Netzbetreibers. GWF Gas/Erdgas 145(9), 464–470 (2004)
8.
Zurück zum Zitat DVGW-Arbeitsblatt G 464: Berechnung von Druckverlusten bei der Gasverteilung. November (1983) DVGW-Arbeitsblatt G 464: Berechnung von Druckverlusten bei der Gasverteilung. November (1983)
9.
Zurück zum Zitat DVGW-Arbeitsblatt G 617: Berechnungsgrundlagen zur Dimensionierung der Leitungsanlage von Gasinstallationen. April (2008) DVGW-Arbeitsblatt G 617: Berechnungsgrundlagen zur Dimensionierung der Leitungsanlage von Gasinstallationen. April (2008)
10.
Zurück zum Zitat DVGW-Arbeitsblatt GW 303-1: Berechnung von Gas- und Wasserrohrnetzen – Teil 1: Hydraulische Grundlagen, Netzmodellierung und Berechnung. Oktober (2006) DVGW-Arbeitsblatt GW 303-1: Berechnung von Gas- und Wasserrohrnetzen – Teil 1: Hydraulische Grundlagen, Netzmodellierung und Berechnung. Oktober (2006)
11.
Zurück zum Zitat DVGW-G 2000: Mindestanforderungen bezüglich Interoperabilität und Anschluss an Gasversorgungsnetze. Dezember 2011 (2000) DVGW-G 2000: Mindestanforderungen bezüglich Interoperabilität und Anschluss an Gasversorgungsnetze. Dezember 2011 (2000)
12.
Zurück zum Zitat Eberhard, R., Hüning, R. (Hrsg.): Handbuch der Gasversorgungstechnik. Gastransport und Gasverteilung, 2. Aufl. R. Oldenbourg Verlag, München/Wien (1990) Eberhard, R., Hüning, R. (Hrsg.): Handbuch der Gasversorgungstechnik. Gastransport und Gasverteilung, 2. Aufl. R. Oldenbourg Verlag, München/Wien (1990)
13.
Zurück zum Zitat Fasold, H.-G., Wahle, H.-N.: Physikalische Grundlagen des Transports von Fluiden in Rohrleitungen mit Folgerungen für die Leitungsplanung (aufgezeigt an den Medien Erdgas, Wasser und Mineralöl). Teil 1. 3R Int. 31(10–11), 637–644 (1992) Fasold, H.-G., Wahle, H.-N.: Physikalische Grundlagen des Transports von Fluiden in Rohrleitungen mit Folgerungen für die Leitungsplanung (aufgezeigt an den Medien Erdgas, Wasser und Mineralöl). Teil 1. 3R Int. 31(10–11), 637–644 (1992)
14.
Zurück zum Zitat Fasold, H.-G., Wahle, H.-N.: Einsatz neuartiger elektronischer Druck- und Temperatur- Messgeräte bei Feldmessungen im Ferngasnetz. GWF Gas/Erdgas 133(3), 127–136 (1992) Fasold, H.-G., Wahle, H.-N.: Einsatz neuartiger elektronischer Druck- und Temperatur- Messgeräte bei Feldmessungen im Ferngasnetz. GWF Gas/Erdgas 133(3), 127–136 (1992)
15.
Zurück zum Zitat Fasold, H.-G., Wahle, H.-N.: Einfluß der Luft- und Bodentemperatur auf die Transportkapazität von Erdgasversorgungssystemen. GWF Gas/Erdgas 136(3), 113–122 (1995) Fasold, H.-G., Wahle, H.-N.: Einfluß der Luft- und Bodentemperatur auf die Transportkapazität von Erdgasversorgungssystemen. GWF Gas/Erdgas 136(3), 113–122 (1995)
16.
Zurück zum Zitat Fasold, H.-G., Wahle, H.-N.: Einfluß der Rohrrauhigkeit und der Rohrreibungszahl auf die Transportkapazität und die spezifischen Kosten von Gasrohrleitungen. GWF Gas/Erdgas 137(3), 109–118 (1996) Fasold, H.-G., Wahle, H.-N.: Einfluß der Rohrrauhigkeit und der Rohrreibungszahl auf die Transportkapazität und die spezifischen Kosten von Gasrohrleitungen. GWF Gas/Erdgas 137(3), 109–118 (1996)
17.
Zurück zum Zitat Ferguson, J. W.: A mathematical analysis of the effect of differences in elevation on flow formula for gas pipelines. Gas Age 78 (zitiert in [3]) (1936) Ferguson, J. W.: A mathematical analysis of the effect of differences in elevation on flow formula for gas pipelines. Gas Age 78 (zitiert in [3]) (1936)
18.
Zurück zum Zitat Gersten, K., Papenfuß, H.-D.: GERG Research Project 1.19 on Calculation of Flow in Gas Pipelines Downstream of a Compressor. Final Report. Part I: One-Phase Flow. Ruhr-Universität Bochum. June (1999) Gersten, K., Papenfuß, H.-D.: GERG Research Project 1.19 on Calculation of Flow in Gas Pipelines Downstream of a Compressor. Final Report. Part I: One-Phase Flow. Ruhr-Universität Bochum. June (1999)
19.
Zurück zum Zitat Glück, B.: Hydrodynamische und gasdynamische Rohrströmung. Druckverluste (Bausteine der Heizungstechnik. Berechnung, Software). Verlag für Bauwesen, Berlin (1988) Glück, B.: Hydrodynamische und gasdynamische Rohrströmung. Druckverluste (Bausteine der Heizungstechnik. Berechnung, Software). Verlag für Bauwesen, Berlin (1988)
20.
Zurück zum Zitat Gottwald, S., Kästner, H., Rudolph, H. (Hrsg.): Meyers kleine Enzyklopädie Mathematik. 14., neu bearb. und erw. Aufl. Meyers Lexikonverlag, Mannheim/Leipzig/Wien/Zürich (1995) Gottwald, S., Kästner, H., Rudolph, H. (Hrsg.): Meyers kleine Enzyklopädie Mathematik. 14., neu bearb. und erw. Aufl. Meyers Lexikonverlag, Mannheim/Leipzig/Wien/Zürich (1995)
21.
Zurück zum Zitat Herz, R.: Grundlagen der Rohrleitungs- und Apparatetechnik. 4. Aufl. Vulkan Verlag, Essen (2014) Herz, R.: Grundlagen der Rohrleitungs- und Apparatetechnik. 4. Aufl. Vulkan Verlag, Essen (2014)
22.
Zurück zum Zitat Hofer, P.: Beurteilung von Fehlern in Rohrnetzberechnungen. GWF Gas/Erdgas 114(3), 113–119 (1973) Hofer, P.: Beurteilung von Fehlern in Rohrnetzberechnungen. GWF Gas/Erdgas 114(3), 113–119 (1973)
23.
Zurück zum Zitat Homann, K., Hüning, R. (Hrsg.): Handbuch der Gas-Rohrleitungstechnik. 2. Aufl. R. Oldenbourg, München/Wien (1997) Homann, K., Hüning, R. (Hrsg.): Handbuch der Gas-Rohrleitungstechnik. 2. Aufl. R. Oldenbourg, München/Wien (1997)
24.
Zurück zum Zitat Idel’cik, I.J.: Spravočnik po gidravličeskim soprotivlenijam (Handbuch der hydraulischen Widerstände). Maschinostrojenije, Moskva (1975) Idel’cik, I.J.: Spravočnik po gidravličeskim soprotivlenijam (Handbuch der hydraulischen Widerstände). Maschinostrojenije, Moskva (1975)
25.
Zurück zum Zitat Jufin, V. A. (Gesamtredaktion) et al.: Truboprovodnyj transport nefti i gaža (Rohrleitungstransport von Erdöl und Gas). Nedra, Moskva (1978) Jufin, V. A. (Gesamtredaktion) et al.: Truboprovodnyj transport nefti i gaža (Rohrleitungstransport von Erdöl und Gas). Nedra, Moskva (1978)
26.
Zurück zum Zitat Kalide, W.: Einführung in die Technische Strömungslehre. 7., durchgesehene Aufl. Carl Hanser Verlag, München/Wien (1990) Kalide, W.: Einführung in die Technische Strömungslehre. 7., durchgesehene Aufl. Carl Hanser Verlag, München/Wien (1990)
27.
Zurück zum Zitat Kerimov, M.Z.: Truboprovody nefti i gaža (Rohrleitungen für Erdöl und Gas). Nauka, Moskva (2002) Kerimov, M.Z.: Truboprovody nefti i gaža (Rohrleitungen für Erdöl und Gas). Nauka, Moskva (2002)
28.
Zurück zum Zitat LIWACOM Informationstechnik GmbH und SIMONE research group s.r.o.: SIMONE Software. Gleichungen und Methoden. Essen (2004) LIWACOM Informationstechnik GmbH und SIMONE research group s.r.o.: SIMONE Software. Gleichungen und Methoden. Essen (2004)
29.
Zurück zum Zitat Lurje, M.V.: Matematičeskoje modelirovanije prozessov truboprovodnogo transporta nefti, nefteproduktov i gaža (Mathematische Modellierung der Prozesse beim Rohrleitungstransport von Erdöl, Erdölprodukten und Gas). Russische Staatliche Universität für Erdöl und Gas I. M. Gubkin, Moskva (2003) Lurje, M.V.: Matematičeskoje modelirovanije prozessov truboprovodnogo transporta nefti, nefteproduktov i gaža (Mathematische Modellierung der Prozesse beim Rohrleitungstransport von Erdöl, Erdölprodukten und Gas). Russische Staatliche Universität für Erdöl und Gas I. M. Gubkin, Moskva (2003)
30.
Zurück zum Zitat Lurie, M.V.: Modeling of Oil Product and Gas Pipeline Transportation. Wiley-VCH Verlag, Weinheim (2008)CrossRef Lurie, M.V.: Modeling of Oil Product and Gas Pipeline Transportation. Wiley-VCH Verlag, Weinheim (2008)CrossRef
31.
Zurück zum Zitat Mayer, W., Jankowski, K.: Langzeit-Druckmessungen in Gasrohrnetzen. GWF Gas/Erdgas 138(3), 144–150 (1997) Mayer, W., Jankowski, K.: Langzeit-Druckmessungen in Gasrohrnetzen. GWF Gas/Erdgas 138(3), 144–150 (1997)
32.
Zurück zum Zitat Menon, E.S.: Transmission Pipeline Calculation and Simulation Manual. Gulf Professional Publishing, Amsterdam/Boston/Heidelberg/London/New York/Oxford/Paris/San Diego/San Francisco/Singapore/Sidney/Tokyo (2015) Menon, E.S.: Transmission Pipeline Calculation and Simulation Manual. Gulf Professional Publishing, Amsterdam/Boston/Heidelberg/London/New York/Oxford/Paris/San Diego/San Francisco/Singapore/Sidney/Tokyo (2015)
33.
Zurück zum Zitat Mischner, J., Novgorodskij, J.J.: Zur Ermittlung der Rohrreibungszahl. GWF Gas/Erdgas 141(8), 532–539 (2000) Mischner, J., Novgorodskij, J.J.: Zur Ermittlung der Rohrreibungszahl. GWF Gas/Erdgas 141(8), 532–539 (2000)
34.
Zurück zum Zitat Mischner, J., Dose, S., Käppler, A.: Zur Druckverlustberechnung in Niederdruckgasleitungen. GWF Gas/Erdgas 148(9), 478–489 (2007) Mischner, J., Dose, S., Käppler, A.: Zur Druckverlustberechnung in Niederdruckgasleitungen. GWF Gas/Erdgas 148(9), 478–489 (2007)
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Zurück zum Zitat Mischner, J.; Fasold, H.-G., Heymer, J.: gas2energy.net. Systemplanung in der Gasversorgung, Gaswirtschaftliche Grundlagen. 2., überarb. und erw. Aufl. DIV Deutscher Industrieverlag, München (2015) Mischner, J.; Fasold, H.-G., Heymer, J.: gas2energy.net. Systemplanung in der Gasversorgung, Gaswirtschaftliche Grundlagen. 2., überarb. und erw. Aufl. DIV Deutscher Industrieverlag, München (2015)
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Zurück zum Zitat Mokhatab, S., Poe, W.A., Speight, J.G.: Handbook of Natural Gas Transmission and Processing. Gulf Professional Publishing, Amsterdam/Boston/Heidelberg/London/New York/Oxford/Paris/San Diego/San Francisco/Singapore/Sidney/Tokyo (2006) Mokhatab, S., Poe, W.A., Speight, J.G.: Handbook of Natural Gas Transmission and Processing. Gulf Professional Publishing, Amsterdam/Boston/Heidelberg/London/New York/Oxford/Paris/San Diego/San Francisco/Singapore/Sidney/Tokyo (2006)
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Zurück zum Zitat Nikuradse, J.: Strömungsgesetze in rauhen Rohren (VDI Forschungsheft 361). VDI-Verlag, Berlin (1933)MATH Nikuradse, J.: Strömungsgesetze in rauhen Rohren (VDI Forschungsheft 361). VDI-Verlag, Berlin (1933)MATH
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Zurück zum Zitat Sardanaschwili, S.A.: Rasčёtnyje metody i algoritmy. Truboprovodnyj transport gaža (Rechenmethoden und Algorithmen. Rohrleitungstransport von Gas). Russische Staatliche Universität für Erdöl und Gas I. M. Gubkin, Moskva (2005) Sardanaschwili, S.A.: Rasčёtnyje metody i algoritmy. Truboprovodnyj transport gaža (Rechenmethoden und Algorithmen. Rohrleitungstransport von Gas). Russische Staatliche Universität für Erdöl und Gas I. M. Gubkin, Moskva (2005)
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Zurück zum Zitat Schacht, W.: Bewertung der Transportkapazität von Gasrohrleitungen für den Netzzugang. GWF Gas/Erdgas 144(2), 112–123 (2003) Schacht, W.: Bewertung der Transportkapazität von Gasrohrleitungen für den Netzzugang. GWF Gas/Erdgas 144(2), 112–123 (2003)
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Zurück zum Zitat Schröder, R., Zanke, U.: Technische Hydraulik. Ein Kompendium für den Wasserbau. 2. Aufl. Springer, Berlin/Heidelberg/New York (2003) Schröder, R., Zanke, U.: Technische Hydraulik. Ein Kompendium für den Wasserbau. 2. Aufl. Springer, Berlin/Heidelberg/New York (2003)
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Zurück zum Zitat Tschernikin, A. V., Galiullin, Z. T.: Formula dlja rasčeta koeffizienta gidravličeskogo soprotivlenija gažoprovodov (Gleichung zur Ermittlung der Rohrreibungszahl in Gasleitungen). Gažovaja promyshlennost’. (1), 32–33 (1998) Tschernikin, A. V., Galiullin, Z. T.: Formula dlja rasčeta koeffizienta gidravličeskogo soprotivlenija gažoprovodov (Gleichung zur Ermittlung der Rohrreibungszahl in Gasleitungen). Gažovaja promyshlennost’. (1), 32–33 (1998)
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Zurück zum Zitat Wossog, G. (Hrsg.): Handbuch für den Rohrleitungsbau. Band I: Planung, Herstellung, Errichtung. 3. Aufl. Vulkan Verlag, Essen (2008) Wossog, G. (Hrsg.): Handbuch für den Rohrleitungsbau. Band I: Planung, Herstellung, Errichtung. 3. Aufl. Vulkan Verlag, Essen (2008)
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Zurück zum Zitat Wossog, G. (Hrsg.): Handbuch für den Rohrleitungsbau. Band II: Berechnung. 3. Aufl. Vulkan Verlag, Essen (2014) Wossog, G. (Hrsg.): Handbuch für den Rohrleitungsbau. Band II: Berechnung. 3. Aufl. Vulkan Verlag, Essen (2014)
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Zurück zum Zitat Zanke, U.: Zur Berechnung von Strömungs-Widerstandsbeiwerten. Wasser Boden 45(1), 14–16 (1993) Zanke, U.: Zur Berechnung von Strömungs-Widerstandsbeiwerten. Wasser Boden 45(1), 14–16 (1993)
46.
Zurück zum Zitat Zanke, U.: Zum Übergang hydraulisch glatt-hydraulisch rauh. Wasser Boden 48(10), 32–36 (1996) Zanke, U.: Zum Übergang hydraulisch glatt-hydraulisch rauh. Wasser Boden 48(10), 32–36 (1996)
47.
Zurück zum Zitat Zanke, U.: Hydromechanik der Gerinne und Küstengewässer. Parey Buchverlag, Berlin (2002)CrossRef Zanke, U.: Hydromechanik der Gerinne und Küstengewässer. Parey Buchverlag, Berlin (2002)CrossRef
Metadaten
Titel
Fluiddynamische Berechnung von Hochdruckgasleitungen
verfasst von
Jens Mischner
Copyright-Jahr
2018
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-662-50355-3_103

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.