Akva-tehnik.ru

Отделка дома своими руками
3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Схемы и методики гидравлического расчета газопровода

Гидравлический расчет газопроводов(методика СП 42-101-2003)

На данной странице изложена методика на основании которой составлен расчет.

Пример гидравлического расчета:

РАСЧЕТ ДИАМЕТРА ГАЗОПРОВОДА И ДОПУСТИМЫХ ПОТЕРЬ ДАВЛЕНИЯ

3.21 Пропускная способность газопроводов может приниматься из условий создания при максимально допустимых потерях давления газа наиболее экономичной и надежной в эксплуатации системы, обеспечивающей устойчивость работы ГРП и газорегуляторных установок (ГРУ), а также работы горелок потребителей в допустимых диапазонах давления газа.

3.22 Расчетные внутренние диаметры газопроводов определяются исходя из условия обеспечения бесперебойного газоснабжения всех потребителей в часы максимального потребления газа.

3.23 Расчет диаметра газопровода следует выполнять, как правило, на компьютере с оптимальным распределением расчетной потери давления между участками сети.

При невозможности или нецелесообразности выполнения расчета на компьютере (отсутствие соответствующей программы, отдельные участки газопроводов и т.п.) гидравлический расчет допускается производить по приведенным ниже формулам или по номограммам (приложение Б), составленным по этим формулам.

3.24 Расчетные потери давления в газопроводах высокого и среднего давления принимаются в пределах категории давления, принятой для газопровода.

3.25 Расчетные суммарные потери давления газа в газопроводах низкого давления (от источника газоснабжения до наиболее удаленного прибора) принимаются не более 180 даПа, в том числе в распределительных газопроводах 200 даПа, в газопроводах-вводах и внутренних газопроводах — 60 даПа.

3.26 Значения расчетной потери давления газа при проектировании газопроводов всех давлений для промышленных, сельскохозяйственных и бытовых предприятий и организаций коммунально-бытового обслуживания принимаются в зависимости от давления газа в месте подключения с учетом технических характеристик принимаемого к установке газового оборудования, устройств автоматики безопасности и автоматики регулирования технологического режима тепловых агрегатов.

3.27 Падение давления на участке газовой сети можно определять:

где Рн — абсолютное давление в начале газопровода, МПа;

Рк — абсолютное давление в конце газопровода, МПа;

l — расчетная длина газопровода постоянного диаметра, м;

d — внутренний диаметр газопровода, см;

r — плотность газа при нормальных условиях, кг/м 3 ;

где Рн — давление в начале газопровода, Па;

Рк — давление в конце газопровода, Па;

Примечание сайта: Выбор диаметров газопровода на стадии гидравлического расчета происходит по сортаменту выбранной трубы или из типового ряда условных диаметров. Данные из сортамента труб можно получить онлайн на сайте в программе «СОРТАМЕНТ ТРУБ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ (СТАЛЬНЫХ, ПОЛИЭТИЛЕНОВЫХ И Т.Д.). КАЛЬКУЛЯТОР ТРУБ ОНЛАЙН».

3.28 Коэффициент гидравлического трения l определяется в зависимости от режима движения газа по газопроводу, характеризуемого числом Рейнольдса,

Q, d — обозначения те же, что и в формуле (3), и гидравлической гладкости внутренней стенки газопровода, определяемой по условию (6),

где Re — число Рейнольдса;

(Примечание :в формуле №6 допущена опечатка. Вместо знака равно должен быть знак умножения)

n — эквивалентная абсолютная шероховатость внутренней поверхности стенки трубы, принимаемая равной для новых стальных — 0,01 см, для бывших в эксплуатации стальных — 0,1 см, для полиэтиленовых независимо от времени эксплуатации — 0,0007 см;

Читайте так же:
Что учитывать при составлении проекта водоснабжения квартиры

d — обозначение то же, что и в формуле (3).

В зависимости от значения Re коэффициент гидравлического трения l определяется:

— для ламинарного режима движения газа Re <= 2000

— для критического режима движения газа Re = 2000-4000

— при Re > 4000 — в зависимости от выполнения условия (6);

— для гидравлически гладкой стенки (неравенство (6) справедливо):

— при 4000 < Re < 100 000 по формуле

— при Re > 100 000

— для шероховатых стенок (неравенство (6) несправедливо) при Re > 4000

где n — обозначение то же, что и в формуле (6);

d — обозначение то же, что и в формуле (3).

3.29 Расчетный расход газа на участках распределительных наружных газопроводов низкого давления, имеющих путевые расходы газа, следует определять как сумму транзитного и 0,5 путевого расходов газа на данном участке.

3.30 Падение давления в местных сопротивлениях (колена, тройники, запорная арматура и др.) допускается учитывать путем увеличения фактической длины газопровода на 5—10 %.

3.31 Для наружных надземных и внутренних газопроводов расчетную длину газопроводов определяют по формуле (12)

где l1 — действительная длина газопровода, м;

— сумма коэффициентов местных сопротивлений участка газопровода;

d — обозначение то же, что и в формуле (3);

l — коэффициент гидравлического трения, определяемый в зависимости от режима течения и гидравлической гладкости стенок газопровода по формулам (7)—(11).

СП 42-101-96 Проектирование и строительство газопроводов из полиэтиленовых труб диаметром до 300 мм

1. Гидравлический расчет газопроводов следует выполнять, как правило, на электронно-вычислительных машинах с использованием оптимального распределения расчетных потерь давления между участками сети.

При невозможности или нецелесообразности выполнения расчета на электронно-вычислительной машине (отсутствие соответствующей программы, отдельные небольшие участки газопроводов и т.п.) гидравлический расчет допускается производить по приведенным ниже формулам или номограммам, составленным по этим формулам.

2. Расчетные потери давления в газопроводах высокого и среднего давлений следует принимать в пределах давления, принятого для газопровода.

Расчетные потери давления в распределительных газопроводах низкого давления следует принимать не более 180 даПа (мм вод.ст.), в т.ч. в уличных и внутриквартальных газопроводах — 120, дворовых и внутренних газопроводах — 60 даПа (мм вод.ст.).

3. Значения расчетной потери давления газа при проектировании газопроводов всех давлений для промышленных, сельскохозяйственных и коммунально-бытовых предприятий принимаются в зависимости от давления газа в месте подключения, с учетом технических характеристик принимаемых к установке газовых горелок, устройств автоматики безопасности и автоматики регулирования технологического режима тепловых агрегатов.

4. Гидравлический расчет газопроводов среднего и высокого давлений во всей области турбулентного движения газа следует производить по формуле:

где: — максимальное давление газа в начале газопровода, МПа;

— то же, в конце газопровода, МПа;

— расчетная длина газопровода постоянного диаметра, м;

Читайте так же:
Как оптимально отрегулировать давление в гидроаккумуляторе

— внутренний диаметр газопровода, см;

— коэффициент кинематической вязкости газа при температуре 0 °С и давлении 0,10132 МПа, м/с;

— расход газа при нормальных условиях (при температуре 0 °С и давлении 0,10132 МПа), м/ч;

— эквивалентная абсолютная шероховатость внутренней поверхности стенки трубы, принимаемая для полиэтиленовых труб равной 0,002 см;

— плотность газа при температуре 0 °С и давлении 0,10132 МПа, кг/м.

5. Падение давления в местных сопротивлениях (тройники, запорная арматура и др.) допускается учитывать путем увеличения расчетной длины газопроводов на 5-10%.

6. При выполнении гидравлического расчета газопроводов по приведенным в настоящем разделе формулам, а также по различным методикам и программам для электронно-вычислительных машин, составленным на основе этих формул, диаметр газопровода следует предварительно определять по формуле:

где: — температура газа, °С;

— среднее давление газа (абсолютное) на расчетном участке газопровода, МПа;

— скорость газа м/с (принимается не более 7 м/с для газопроводов низкого давления, 15 м/с — среднего и 25 м/с — для газопроводов высокого давления);

, — обозначения те же, что и в формуле (1).

Полученное значение диаметра газопровода следует принимать в качестве исходной величины при выполнении гидравлического расчета газопроводов.

7. Для упрощения расчетов по определению потерь давления в полиэтиленовых газопроводах среднего и высокого давлений рекомендуется использовать приведенную на рис.1 номограмму, разработанную институтами ВНИПИГазодобыча и ГипроНИИГаз для труб диаметром от 63 до 225 мм включительно.

Пример расчета. Требуется запроектировать газопровод длиной 9500 м, максимальным расходом 1500 м/ч и давлением в точке подключения 0,6 МПа.

Схемы и методики гидравлического расчета газопровода

Сопротивление потока в коллекторе действует на конструкцию трубопровода в местах сужения и расширения диаметра, соединительных и поворотных узлов, из-за чего теряется давление в магистрали. Гидравлический расчет трубопровода выполняется на этапе проектирования, чтобы обеспечить нормальную работу потребителей и подачу требуемого объема газа.

Определение и необходимость гидравлического расчета

Схемы и методики гидравлического расчета газопроводаКаждый участок газопровода низкого, среднего и высокого давления проверяют на потерю скорости газа

Сопротивление включает линейную обструкцию по всей длине и местные преграды у каждого конструктивного элемента системы на участке перемены скорости. Гидравлический подсчет определяет параметры газопроводной магистрали. Процедура представляет собой обязательный этап на подготовительной стадии к строительству трубопровода.

В результате принимается диаметр труб, приемлемый для высокостабильной передачи газа на расстояние. Расчет определяет величину потерь напора и их допустимость при перебрасывании топлива.

Государственные нормы регламентируют порядок расчета для любых видов газопроводных систем, т. к. процессы при подаче газа характеризуются идентичностью.

Проверяются на потерю давления трубопроводы:

  • низкого давления;
  • среднего напора;
  • высокого.

Магистрали низкого давления транспортируют топливо к жилым строениям, предприятиям быта, общественной значимости, нормальным считается напор на уровне 3 – 5 кПа. К магистралям высокого и среднего давления относят ответвления для массовых поставок, промышленные сети, общие трубопроводы для регионов и городов.

Основные исходные данные

Схемы и методики гидравлического расчета газопроводаЧем дальше от места врезки, тем сильнее падает давление

Читайте так же:
По какому принципу классифицируют скважины на воду

Начальные параметры зависят от схемы газопровода, которая бывает смешанная, кольцевая и тупиковая. Давление в сети понижается с удалением от места врезки или распределения.

Исходные параметры представлены сведениями:

  • напор в месте врезки;
  • сведения о потребителях, например, число, расположение, требуемый номинальный расход и давление;
  • схема газопровода.

Тупиковые участки ответвляются от основного к потребителям и относятся к участкам с низкой надежностью и затрудненным восстановлением при аварии, но требуют меньше затрат при прокладке. Кольцевая система работает надежнее, но монтаж требует увеличенных расходов.

Схемы расчета

Давление определяется с учетом диаметра труб, принимается во внимание влияние внутренней коррозии, материал коллекторов, геометрическая форма сечения. Оболочки труб разрушаются, когда напряжение в стенках достигает допустимого сопротивления на разрыв.

При гидравлической проверке используется жидкость с температурой от +5 до +40°С, если техническое задание на проведение испытания не рекомендует другой параметр. При расчете на прочность температура испытательной и окружающей среды не понижается менее +5°С.

Время выдержки под расчетным напором указывается проектантом, но всегда принимается больше 5 минут. При отсутствии рекомендаций время действия высокого давления устанавливается по нормативным таблицам и зависит от толщины трубной оболочки.

Методики

Схемы и методики гидравлического расчета газопроводаДиаметр распределительных труб должен быть таким, чтобы давление не падало у потребителей

Процедура выбора диаметра и расчетной схемы газопровода низкого давления приводится в профильном Своде правил 42. 101 – 2003. Применяются компьютерные программы для нахождения величины предполагаемых потерь напора между отрезками магистрали, диаметра коллекторов.

  • расчет по формулам из СП (сложный процесс);
  • вычисление по номограммам выполняется проще, используется прием подбора по таблицам с подстановкой требуемых параметров.

Любая методика ведет к одинаковым итогам для обеспечения бесперебойной транспортировки газового топлива к потребителям.

Влияние материала труб на расчет

Схемы и методики гидравлического расчета газопроводаПолиэтиленовые трубы имеют самый низкий коэффициент сопротивления

Газопроводы строятся из стали, полиэтилена, на ответственных участках используется медь. Металлопластиковые конструкции завоевывают рынок потребителя. Сведения в профессиональных таблицах и сборниках касаются только пластиковых и металлических труб, поэтому вычисления проводятся для магистралей из таких материалов.

Трубы газоснабжения рассчитываются с учетом коэффициента шероховатости:

  • полиэтилен (новые и старые) — 0,007 см;
  • стальные, бывшие в работе — 0,1 см;
  • металлические новые — 0,01 см.

Если трубопровод сделан из другого материала, специалисты газового хозяйства не примут расчет по металлу и пластику, потребуется корректировка, которая повлечет дополнительные расходы.

Специальные программы

Ответвленные участки газопровода с разными начальными данными рассчитываются отдельно, но процедура выполняется аналогично для каждой области. Скорость потока меняется в местах сопротивления и изменения направления движения. Линейные показатели высчитываются на расчетных длинах отрезков магистрали.

Направление выбирается в зависимости от разницы напора на конце и в начале изучаемого участка. Поток идет от точки с большим давлением в сторону места с меньшим сопротивлением. Программы помогают уменьшить усилия проектировщиков тем, что начальные показатели вводятся в программу, а электроника выполняет вычисления.

Читайте так же:
Преимущества и недостатки автономной газификации

Номограммы предназначаются для получения итоговых сведений путем использования таблиц, где каждая строка отвечает заданным параметрам сети.

Профессиональные

Схемы и методики гидравлического расчета газопроводаРасчеты с применением формул делают только профессиональные инженеры и технические работники. В расчетах используется большое количество данных, применяются специфические коэффициенты. Неподготовленному пользователю трудно учесть все нюансы, провести множество промежуточных расчетов для получения окончательного результата.

Профессиональный расчет подразумевает не только применение формул и числовых выражений, но и обладание специальными знаниями. Навыки не пригодятся при пользовании бесплатными расчетными программами, которые можно найти в интернете.

Бесплатные

Программы ставятся для применения на персональных гаджетах. Методики определяют диаметр, форму сечения газопровода с учетом допустимых потерь и скорости потока. Пользователю потребуется суммарное потребление газа, которое приводится в технических документах на котел, газовые плиты, колонки и другое оборудования.

Затем определяются места с возможным понижением напора. Характеризующие цифры есть в таблице паспорта, они показывают снижение напора при наибольшем потреблении. Находится величина понижения в точке врезания. Коэффициент одновременности берет в расчет совместную эксплуатацию приборов и содержится в таблицах.

Диаметр труб и коэффициент шероховатости указывается на последнем этапе. Программа предусматривает непохожие расчеты для разного давления в трубах, что нужно учитывать при включении данных.

Бесплатные онлайн программы

Схемы и методики гидравлического расчета газопроводаСтарт-Проф – программа для расчета инженерных газовых коммуникаций

В этом случае пользователь подставляет требуемые сведения в графы таблицы для онлайн расчетов. Гидравлический расчет газопровода низкого давления длится несколько минут и от потребителя не требуется никаких профессиональных знаний и вычислительных навыков.

Из технических условий берутся данные:

  • плотность газовой смеси;
  • показатель кинетической вязкости;
  • климатический температурный диапазон региона проживания.

Техусловия выдаются газовой службой населенного пункта, составление проектной документации начинается с получения этого задания.

Примеры выполнения гидравлического расчета трубопровода

Приводится точное количество конфорок подключенного оборудования для выбора коэффициента одновременности. Нумерация отрезков трубопровода выбирается не произвольно, а берется из технической схемы.

Указывается фактическая длина магистрали и приводится расчетная протяженность, которая больше. При расчете этот параметр увеличивается на 7% из-за присутствия областей сопротивления. В таблице указываются все конструктивные элементы трубопровода, где предполагаются потери напора.

Расчет газопровода низкого давления

При расчете газопровода внутри дома количество котельного оборудования умножается на выработку каждого агрегата. Полученный результат умножается на показатель одновременности работы агрегатов, который определяется по соответствующей таблице в справочнике.

Число плит во всех квартирах умножается на продуктивность каждой, находится произведение полученного результата и коэффициента одновременности для подключенных приборов. В заключение суммируется итог давления для отопительных агрегатов и подсоединенных газовых плит.

Расчет газопровода высокого давления

Схемы и методики гидравлического расчета газопроводаРасчет делается с учетом длины потребительских участков

Расчет делается на основании схемы распределения с учетом ответвлений на потребительские участки. Источником разделения является газораспределительная подстанция. Диаметр общего газопровода и ответвлений находится по давлению газа в конце пути при вводе к потребителю.

Читайте так же:
Почему вода из скважины желтеет после нескольких часов

Определяется расчетная длина каждой ветви, находится давление с учетом потерь и сопротивления в некоторых местах. Тупиковые отрезки считаются по их длине, газовому расходу и предполагаемому напору топлива в точке врезки к потребителю.

Расчет считается удовлетворительным, если расчетные значения потребительского давления не превышают напор сети.

Методы гидравлического расчета газопроводов

При проектировании трубопроводов выбор размеров труб осуществляется на основании гидравлического расчета, определяющего внутренний диаметр труб для пропуска необходимого количества газа при допустимых потерях давления или, наоборот, потери давления при транспорте необходимого количества газа по срубам заданного диаметра.

Сопротивление движению газа в трубопроводах слагается из линейных сопротивлений трения и местных сопротивлений: сопротивления трения «работают» на всей протяженности трубопроводов, а местные создаются только в пунктах изменения скоростей и направления движения газа (углы, тройники и т.д.). Подробный гидравлический расчет газопроводов осуществляется по формулам, приведенным в СП 42-101-2003, в которых учтены как режим движения газа, так и коэффициенты гидравлического сопротивления газопроводов. Здесь приводится сокращенный вариант.

Для расчетов внутреннего диаметра газопровода следует воспользоваться формулой:

где dp — расчетный диаметр, см; А, т, т1 — коэффициенты, зависящие от категории сети (по давлению) и материала газопровода; Q0 — расчетный расход газа, м3/ч, при нормальных условиях; йРуд — удельные потери давления (Па/м для сетей низкого давления

Здесь АРдоп — допустимые потери давления (Па); L — расстояние до самой удаленной точки, м. Коэффициенты А, т, т1 определяются по приведенной ниже таблице.

Внутренний диаметр газопровода принимается из стандартного ряда внутренних диаметров трубопроводов: ближайший больший — для стальных газопроводов и ближайший меньший — для полиэтиленовых.

Расчетные суммарные потери давления газа в газопроводах низкого давления (от источника газоснабжения до наиболее удаленного прибора) принимаются не более 1,80 кПа (в том числе в распределительных газопроводах — 1,20 кПа), в газопроводах-вводах и внутренних газопроводах — 0,60 кПа.

Для расчета падения давления необходимо определить такие параметры, как число Рейнольдса, зависящее от характера движения газа, и коэффициент гидравлического трения А. Число Рейнольдса — безразмерное соотношение, отражающее, в каком режиме движется жидкость или газ: ламинарном или турбулентном.

Переход от ламинарного к турбулентному режиму происходит по достижении так называемого критического числа Рейнольдса ReKp. При Re < ReKp течение происходит в ламинарном режиме, при Re > ReKp — возможно возникновение турбулентности. Критическое значение числа Рейнольдса зависит от конкретного вида течения. Число Рейнольдса как критерий перехода от ламинарного к турбулентному режиму течения и обратно относительно хорошо действуетдля напорных потоков. При переходе к безнапорным потокам переходная зона между ламинарным и турбулентным режимами возрастает, и использование числа Рейнольдса как критерия не всегда правомерно.

Таблица 5.1. Значения коэффициентов в зависимости от материала газопровода

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию