Гідравлічний розрахунок газопроводу низького тиску tagaz. Високого та середнього тиску. Визначення річних та вартових витрат газу різними споживачами міста

Споживання газу характеризується великою нерівномірністю за місяцями року, днями, тижнями та годинами доби.

Режим роботи системи газопостачання будівель залежить від багатьох факторів: у житлових будинках – від числа та типу встановлених газових приладів, ступеня благоустрою будівель, кліматичних умов, пори року, кількості людей, які проживають у будинках; у комунально-побутових, громадських та виробничих будівлях, крім перерахованих факторів – від характеру роботи технологічного обладнаннята технологічних процесів, режиму роботи цехів та підприємства в цілому.

Системи газопостачання розраховують на подачу максимальної розрахункової годинної витрати газу, яка визначається за річною потребою в газі.

Максимальна годинна витрата газу на господарські та виробничі потреби за нормальних умов (тиску 0,1 МПа при 0°С) визначають за формулою

де - Річна витрата газу, м 3 / Рік; − коефіцієнт переходу від річної витрати газу до максимального вартового (коефіцієнт годинного максимуму витрати газу).

Для житлових та громадських будівель розрахункова годинна витрата газу визначають з урахуванням загальної кількості газових однотипних приладів n, числа їх типів або однотипних груп m, номінальної витрати на газ одним газовим приладом – за паспортом або технічною характеристикою, м 3 /год, та коефіцієнту одночасної дії приладів , за формулою

Для розрахунку газопроводів виконують гідравлічний розрахунок з умов безперебійної подачі газу годинника максимального газоспоживання.

Розрахунок трубопроводів газової мережі зводиться до підбору діаметрів труб за розрахунковими витратами та втратами тиску газу.

Попереднє визначення діаметрів окремих розрахункових ділянок газопроводів виконується за формулою

де − годинна витрата газу, м 3 при нормальних початкових умовах тиску і температури газу (0,1 Мпа і 0°С); − абсолютний тиск газу на розрахунковій ділянці газопроводу, МПа; - Швидкість руху газу, м / с.

Далі визначають падіння тиску газу по довжині газопроводу та в місцевих опорах: на поворотах, у з'єднаннях, у фасонних частинах, арматурі та ін. З урахуванням додаткового гідростатичного напору газу це падіння тиску порівнюють з допустимим. Якщо падіння тиску перевищує допустиму величину, роблять перерахунок діаметрів на окремих розрахункових ділянках у бік їх збільшення.

Падіння тиску газу по довжині газопроводу низького тиску визначають залежно від режиму руху газу, що характеризується числом Рейнольдса:

Для ламінарного режиму руху газу при Re ≤ 2000 падіння тиску газу на тертя за довжиною:

для турбулентного режиму при Re > 4000

де - Падіння тиску, Па; - Витрата газу, м 3 /год, за нормальних умов (тиск 0,1 МПа і температурі 0 ° С); d – внутрішній діаметр газопроводу, см; - Коефіцієнт кінематичної в'язкості газу, м 2 /с, при нормальних початкових умовах стану газу; – щільність газу, кг/м 3 , теж за нормальних початкових умов стану газу; – еквівалентна абсолютна шорсткість труб: для сталевих труб= 0,01, поліетиленових = 0,005; - Розрахункова довжина ділянки газопроводу одного діаметру, див.

Для внутрішніх та зовнішніх газопроводів розрахункову довжину визначають з урахуванням наведеної довжини, яка залежить від еквівалента довжини труби, що враховує місцеві опори:

де - Розрахункова довжина газопроводу, м; - Дійсна довжина газопроводу, м; − наведена довжина газопроводу, м, рівна:

- еквівалентна довжина, на якій падіння тиску газу на тертя дорівнює падінню тиску в місцевих опорах при = 1; ∑ζ – сума коефіцієнтів місцевих опорів на розрахунковій ділянці газопроводу завдовжки.

Еквівалентну довжину визначають за формулами:

для ламінарного режиму руху газу

для турбулентного режиму руху газу

Для житлових будинків у газопроводах низького тиску місцеві втрати тиску газу визначають як частину втрат за довжиною, тобто. лінійних втрат, %:

від введення до стояка………………………………………………………… 25

на стояках……………………………………………………………………20

на внутрішньоквартирній розводці залежно від довжини, %:

до 2 м………………450 до 7 м…………………120

» 4 м………………300 » 12 м…………………50

Допустиму величину втрат тиску приймають:

у внутрішніх та дворових газопроводах……………60 даПа (60 мм)

у вуличних та внутрішньоквартальних газопроводах…….120 даПа (120 мм)

Таким чином, загальна допустима втрата тиску в розподільчих мережах низького тиску (від ГРП до найвіддаленішого споживача газу) становить 180 даПа.

При гідравлічному розрахунку газопровідної мережі будівлі необхідно враховувати природний гідростатичний напір газу, що виникає у зв'язку з тим, що щільність газу менша за щільність повітря, і як результат газ піднімається вгору газопроводом.

Гідростатичний натиск, Па, визначають за формулою

де – висота підйому газу, тобто. різницю геодезичних відміток початкового і

кінцевої ділянки газопроводу, м;

І – щільність повітря та газу, кг/м 3 , за нормальних початкових умов

стану газу (тиску 0,1 МПа та температурі 0°С).

Через війну гідравлічного розрахунку слід перевірити умову забезпечення подачі газу споживачам, тобто. щоб тиск газу на вводі був не меншим за необхідний тиск з урахуванням гідростатичного напору :

Величина необхідного тиску дорівнює:

де – необхідний тиск газу у газового приладу, що диктує, Па або даПа; − гідростатичний напір, Па;

∑ – сума втрат тиску за довжиною та у місцевих опорах у мережі від введення до диктуючого газового приладу, Па.

Якщо нерівність не виконується, слід збільшити діаметри труб, щоб зменшити загальні втрати тиску.

Для нормальної роботи побутових газових приладів завжди вказується номінальний тиск газу 2 (200 мм) або 1,3 кПа (130 мм), тому після ГРП газової мережі встановлюють тиск газу відповідно 3 (300 мм) або 2 кПа (200 мм).

Таким чином, при розрахунку газових мереж у будинках необхідно враховувати такі умови:

1. На введенні створюється тиск газу, що розташовується, рівне діючому (фактичному) тиску плюс додатковий природний тиск газу (гідростатичний натиск), тобто.

2. Наявний тиск завжди повинен бути не меншим від необхідного:

3. Необхідний тиск складається з втрат за довжиною та в місцевих опорах та номінального тиску у газових приладів без природного гідростатичного напору.

4. Розрахунок газової мережі слід виконувати правильно, щоб сума допустимих втрат тиску в газових мережах не була б меншою за фактичні втрати:

Допустима величина втрат тиску в газових мережах наведена

у табл. 25.1.

Гідравлічні режими роботи розподілених газопроводів повинні прийматися за умов створення (при Δ Р макс.) системи, що забезпечує стійкість роботи всіх ГРП, пальників у допустимих межах тиску газу.

Розрахунок газопроводів зводиться до визначення необхідних діаметрів та перевірки заданих перепадів тиску. У практичних розрахунках газових мереж широко використовуються номограми, побудовані в координатах та розрахункової витрати Q р.ч.для стандартних діаметрів.

Номограма побудована на основі формули для усієї області турбулентного режиму.

де k еі dдив.

Порядок розрахунку може бути наступним:

1. Початковий тиск визначається режимом роботи ГРС чи ГРП, а кінцевий тиск – паспортними характеристиками газових приладів споживачів.

2. Вибирають найбільш віддалені точки розгалужених газопроводів та визначають загальну довжину l про.їх за обраними основними напрямками. Кожен напрямок розраховується окремо.

3. У системах газопостачання правило постійного перепаду тиску на одиниці довжини газопроводу. Місцеві опори в газопроводі враховують збільшенням загальної розрахункової довжини на 5-10%, (Км).

4. Визначають розрахункові витрати газу для кожної ділянки газопроводу Q p. i..

5. За величинами A порівні Q p. i.по номограмі вибирають діаметри ділянок, округляючи їх за ГОСТом у бік, тобто. у бік менших перепадів тисків дільниці.

6. Для обраних стандартних діаметрів за гостем знаходять дійсні значення А д,потім уточнюють Р доза формулою

7. Визначають тиск, починаючи з початку газопроводу, т.к. Початковий тиск ГРС або ГРП відомий. Якщо тиск Р к.д.значно більше заданого (понад 10%), то зменшують діаметри кінцевих ділянок

основного напряму.

8. після визначення тиску за даним основним напрямом проводять гідравлічний розрахунок газопроводів-відводів за тією ж методикою, починаючи з другого пункту. При цьому за початковий тиск приймають тиск у точці відбору.

Завдання 9.2.2.Провести гідравлічний розрахунок розгалуженої мережі високого тиску, типу «дерево» за двома варіантами: а, б (рис. 9.4)

а) Q 6= 700 м 3 /год; Р 6= 0,3 МПа;

Q 7= 900 м 3 /год; Р 7= 0,33 МПа;

Q 4= 1200 м 3 /год; Р 4= 0,4 МПа;

Q 2= 1700 м 3 /год; Р 2= 0,5 МПа;

Р ГРС= 1 МПа;

l ГРС-1= 4 км; l 1-2= 7 км;

l 1-3= 6 км; l 3-4= 8 км;

l 3-5= 10 км; l 5-6= 3 км; l 5-7= 7 км;

б) Q 8= 1500 м 3 /год; Р 8= 0,3 МПа; Q 10= 2000 м 3 /год; Р 10= 0,4 МПа; Q 13

2100 м-коду 3 /год; Р 13= 0,45 МПа; Q 14= 2300 м 3 /год; Р 14= 0,6 МПа; Р ГРС= 0,8 МПа; l ГРС-11= = 5км; l 11-12= 7 км; l 12-14 =l 12-13= 8 км; l 11-9= 20 км; l 9-8= 4 км; l 9-10= 6 км;

Мал. 9.5. Номограма газопроводів високого та середнього тиску.

9.2.3. Розрахунок газопроводів високого та середнього тиску

Приклад 9.2.1.Визначити витрати газу в газопроводі довжиною 5 км, діаметром 500 мм. Надлишковий тиск на початку та в кінці газопроводу відповідно дорівнює р 1=3∙10 5 Н/м 3 та р 2=1∙10 5 Н/м 3 . Газова стала 500 (Н∙м)/(кг∙К). Температура газу 5 про С. Коефіцієнт гідравлічного опору λ =0,02. Щільність газу 0,7 кг/м3.

Рішення

Абсолютна температура газу

Т= 273 +5 = 278 До.

Коефіцієнт відхилення значення реальних газів від значення ідеальних приймаємо рівним одиниці ( z=1).

Масова витрата дорівнюватиме

.

Об'ємна витрата газу

.

Годинна витрата газу

Приклад 9.2.2.Визначити перепад тиску в горизонтальному газопроводі довжиною 10 км, діаметром 300 мм, при витраті газу 500 000 м 3 /сут. Щільність газу 0,7 кг/м 3 газова постійна R=500 (Н∙м)/(кг∙К). Коефіцієнт гідравлічного опору λ =0,015. Коефіцієнт Z=1. Температура газу в газопроводі дорівнює 7 про С. Абсолютний тиск наприкінці газопроводу дорівнює р 2=6∙10 5 Па.

Рішення

Виразимо секундну масову витрату газу через об'ємний

Визначаємо різницю квадрата тисків

Перепад тиску

Приклад 9.2.3.z= 500 м, Т= 280 К, р 2=5∙10 5 Па (тиск абсолютний), R=500 (Н∙м)/(кг∙К). Газопровід зупинено ( М 0=0).

Рішення

Визначаємо значення коефіцієнта b

Приклад 9.2.4.Визначити тиск стовпа газу у похилому газопроводі, якщо Δ z= 280 м, абсолютний тиск у початковій точці газопроводу р 2=3∙10 5 Па, R=490 (Н∙м)/(кг∙К), Т=280 К. Газопровід зупинено ( М=0).

Рішення

Визначаємо коефіцієнт b

Визначаємо тиск стовпа газу

або р 1 -р 2 становить 2% від тиску на початку газопроводу р 1 .

Приклад 9.2.5.Визначити масову та об'ємну витрату газу метану в газопроводі довжиною 10 км, внутрішнім діаметром 0,3 м. Позитивна різниця відміток газопроводу становить 500 м. Надлишковий тиск на початку газопроводу дорівнює р 1 = 15 кгс/см 2 в кінці газопроводу р 2 = 14 кгс/см 2 . Температура газу 5 про, щільність ρ =0,7кг/м 3 газова постійна R=500(Н∙м)/(кг∙К).

Рішення

Визначаємо коефіцієнт b

Наведені тиск та температура

Коефіцієнт стисливості за графіками встановлюємо рівним 0,95.

Для безпечної та безвідмовної роботи газопостачання його потрібно спроектувати та розрахувати. Важливо бездоганно підібрати труби для магістралей усіх типів тиску, що забезпечують стабільне постачання газу до приладів.

Щоб підбір труб, арматури та обладнання був максимально точним, роблять гідравлічний розрахунок трубопроводу. Як його зробити? Зізнайтеся, ви не надто обізнані в цьому питанні, давайте розбиратися.

Ми пропонуємо ознайомитися зі скрупульозно підібраною та досконало обробленою інформацією про варіанти виробництва гідравлічного розрахунку для газопровідних систем. Використання представлених нами даних забезпечить подачу в прилади блакитного палива з параметрами тиску. Старанно перевірені дані спираються на регламент нормативної документації.

У статті гранично докладно розказано про принципи та схеми виробництва обчислень. Наведено приклад виконання розрахунків. Як корисне інформаційне доповнення використані графічні додатки та відео-інструкції.

Будь-який гідравлічний розрахунок являє собою визначення параметрів майбутнього газопроводу. Ця процедура є обов'язковою, а також одним з найважливіших етапів підготовки до будівництва. Від правильності обчислення залежить, чи функціонуватиме газопровід в оптимальному режимі.

При здійсненні кожного гідравлічного розрахунку здійснюється визначення:

• необхідного , які забезпечать ефективне та стабільне транспортування потрібної кількості газу;
• чи прийнятними будуть втрати тиску при переміщенні необхідного обсягу блакитного палива в трубах заданого діаметра.

Втрати тиску відбуваються через те, що у будь-якому газопроводі існує гідравлічний опір. При неправильному розрахунку воно може призвести до того, що споживачам не вистачатиме газу для нормальної роботи на всіх режимах або в моменти максимального його споживання.

Ця таблиця є наслідком гідравлічного розрахунку, проведеного з урахуванням заданих значень. Для виконання обчислень потрібно буде внести конкретні показники в стовпці.

Така операція є стандартизованою державою процедурою, яка виконується згідно з формулами, вимогами, викладеними в СП 42-101–2003.

Обчислення повинен проводити забудовник. За основу приймаються дані технічних умовтрубопроводу, які можна отримати у своєму міськгазі.

Газопроводи, що вимагають виконання розрахунків

Держава вимагає, щоб гідравлічні обчислення виконувались для всіх типів трубопроводів, що належать до системи газопостачання. Оскільки процеси, що відбуваються під час переміщення газу, завжди однакові.

До зазначених газопроводів належать такі види:

• низький тиск;
• середнього високого тиску.

Перші призначені для транспортування палива до житлових об'єктів, різноманітних громадських будівель, побутових підприємств. Причому у приватних, багатоквартирних будинках, в котеджах тиск газу не повинен перевищувати 3 кПа, на побутових підприємствах (невиробничих) цей показник вищий і досягає 5 кПа.

Другий тип трубопроводів призначений для живлення мереж, причому всіляких, низького, середнього тиску через газорегуляторні пункти, а також підведення газу до окремих споживачів.

Це можуть бути промислові, сільськогосподарські, різні комунальні підприємства і навіть окремі, або прибудовані до промислових, будівлі. Але у двох останніх випадках будуть суттєві обмеження щодо тиску.

Перераховані вище види газопроводів фахівці умовно поділяють на такі категорії:

• внутрішньобудинкові, внутрішньоцехові, тобто транспортують блакитне паливо всередині будь-якої будівлі та доставляють його до окремих агрегатів, приладів;
• абонентські відгалуження, що використовуються для постачання газу від якоїсь розподільної мережі до всіх існуючих споживачів;
• розподільчі, що використовуються для постачання газом певних територій, наприклад міст, їх окремих районів, промпідприємств. Їхня конфігурація буває різною і залежить від особливостей планування. Тиск усередині мережі може бути будь-яким передбаченим – низьким, середнім, високим.

Крім того, гідравлічний розрахунок виконується для газових мереж з різною кількістю щаблів тиску, різновидів яких багато.

Так, для задоволення потреб можуть використовуватися двоступінчасті мережі, що працюють з газом, що транспортується при низькому, високому тиску або низькому середньому. А також знайшли застосування триступінчасті та різні багатоступінчасті мережі. Тобто все залежить лише від наявності споживачів.

Незважаючи на велику різноманітність варіантів газопроводів гідравлічний розрахунок у будь-якому випадку схожий. Так як для виготовлення застосовуються елементи конструкції з подібних матеріалів, а всередині труб відбуваються однакові процеси.

Гідравлічний опір та його роль

Як зазначалося вище, основою проведення розрахунку є у кожному газопроводі гідравлічного опору.

Воно діє всю конструкцію трубопроводу, і навіть окремі її частини, вузли - трійники, місця істотного зменшення діаметра труб, запірну арматуру, різні клапани. Це призводить до втрати тиску транспортованим газом.

Гідравлічний опір завжди являє собою суму:

• лінійного опору, тобто чинного по всій довжині конструкції;
• місцевих опорів, які у кожної складової частини конструкції, де відбувається зміна швидкості транспортування газу.

Перелічені параметри постійно та суттєво впливають на робочі характеристики кожного газопроводу. Тому в результаті неправильного розрахунку матимуть місце додаткові та значні фінансові втрати через те, що проект доведеться переробляти.

Правила виконання розрахунку

Вище зазначалося, що процедуру будь-якого гідравлічного розрахунку регламентує профільне Зведення правил з номером 42-101–2003.

Документ свідчить, що основним способом виконання обчислення є використання цієї мети комп'ютера зі спеціальними програмами, що дозволяють розрахувати заплановану втрату тиску між ділянками майбутнього газопроводу або потрібний діаметр труб.

Будь-який гідравлічний розрахунок виконується після створення розрахункової схеми, що включає основні показники. Більше того, до відповідних граф користувач вносить відомі дані

Якщо таких програм чи людина вважає, що й використання недоцільно, можна застосовувати інші, дозволені Зведенням правил, методи.

До яких належать:

• розрахунок за наведеними у СП формулами – це найскладніший спосіб розрахунку;
• розрахунок за так званими номограмами - це більш простий варіант, ніж використання формул, адже якісь обчислення робити не доведеться, тому що необхідні дані вказані в спеціальній таблиці і наведені в Зводі правил, і їх просто потрібно підібрати.

Кожен із методів розрахунку призводить до однакових результатів. А тому новозбудований газопровід буде здатний забезпечити своєчасне, безперебійне подання запланованої кількості палива навіть у години його максимального використання.

Варіант обчислень за допомогою ПК

Виконання обчислення з використанням комп'ютера є найменш трудомістким - все, що потрібно від людини, це вставити у відповідні графи необхідні дані.

Тому гідравлічний розрахунок робиться за кілька хвилин, причому для цієї операції не знадобиться великого запасу знань, який необхідний при використанні формул.

Для нього правильного виконаннянеобхідно взяти з технічних умов такі дані:

• густина газу;
• коефіцієнт кінетичної в'язкості;
• температуру газу у своєму регіоні.

Необхідні техумови отримують у міськгазу населеного пункту, в якому будуватиметься газопровід. Власне, з отримання цього документа і починається проектування будь-якого трубопроводу, адже там містяться всі основні вимоги до його конструкції.

Кожна труба має шорсткість, що призводить до лінійного опору, який впливає на процес переміщення газу. Причому цей показник значно вищий у сталевих виробів, ніж у пластикових.

Сьогодні потрібні відомості можна отримати тільки для сталевих та поліетиленових труб. В результаті проектування та гідравлічний розрахунок можна виконувати тільки з урахуванням їх характеристик, чого вимагає профільне Зведення правил. А також у документі вказані необхідні для обчислення дані.

Коефіцієнт шорсткості завжди дорівнює наступним значенням:

• для всіх поліетиленових труб, причому незалежно нові вони чи ні, - 0,007 см;
• для сталевих виробів, що вже використовуються, - 0,1 см;
• для нових сталевих конструкцій- 0,01 см.

Для інших видів труб цей показник у Зводі правил не вказується. Тому їх використовувати для будівництва нового газопроводу не варто, оскільки спеціалісти міськгазу можуть вимагати внести корективи. А це знову ж таки додаткові витрати.

Розрахунок витрати на обмеженій ділянці

Якщо газопровід складається з окремих ділянок, то розрахунок сумарної витрати на кожній із них доведеться виконувати окремо. Але це нескладно, тому що для обчислень знадобляться вже відомі цифри.

Визначення даних за допомогою програми

Знаючи початкові показники, маючи доступ до таблиці одночасності та технічних паспортів плит і котлів, можна приступати до розрахунку.

Для цього виконуються такі дії (приклад наведений для внутрішньобудинкового газопроводу саме низького тиску):

1. Кількість казанів множиться на продуктивність кожного з них.
2. Отримане значення множиться на уточнений з допомогою спеціальної таблиці коефіцієнт одночасності цього виду споживачів.
3. Кількість плит, призначених для приготування їжі, множиться на продуктивність кожної їх.
4. Отримане після попередньої операції значення множиться на коефіцієнт одночасності, взятий із спеціальної таблиці.
5. Отримані суми для котлів та плит підсумовуються.

Такі маніпуляції проводяться всім ділянок газопроводу. Отримані дані вводяться до відповідних граф програми, за допомогою якої виконуються обчислення. Решту електроніка робить сама.

Розрахунок із використанням формул

Цей вид гідравлічного розрахунку схожий з описаним вище, тобто знадобляться ті ж дані, але процедура буде тривалою. Оскільки все доведеться виконувати вручну, крім того, проектувальнику знадобиться здійснити низку проміжних операцій, щоб використати отримані значення для остаточного підрахунку.

А також доведеться приділити чимало часу, щоб розібратися в багатьох поняттях, питаннях, які людина не зустрічає під час використання спеціальної програми. У справедливості вищевикладеного можна переконатися, ознайомившись із формулами, які потрібно використовувати.

Розрахунок за допомогою формул складний, тому доступний не всім. На зображенні зображені формули для розрахунку падіння тиску в мережі високого, середнього та низького тиску та коефіцієнт гідравлічного тертя

У застосуванні формул, як і у випадку з гідравлічним розрахунком з використанням спеціальної програми, є особливості для газопроводів низького, середнього і, звичайно, . І про це варто пам'ятати, оскільки помилка загрожує, причому завжди, значними фінансовими витратами.

Обчислення за допомогою номограм

Яка-небудь спеціальна номограма є таблицею, де вказано ряд значень, вивчивши які можна отримати потрібні показники, не виконуючи обчислень. У випадку з гідравлічним розрахунком - діаметр труби та товщину її стінок.

Номограми для розрахунку є простим способомотримання необхідних відомостей. Достатньо звернутися до рядків, що відповідають заданим характеристикам мережі

Існують окремі номограми для поліетиленових та сталевих виробів. При розрахунку їх використовували стандартні дані, наприклад, шорсткість внутрішніх стін. Тож за правильність інформації можна не переживати.

Приклад виконання розрахунку

Наведено приклад виконання гідравлічного розрахунку за допомогою програми газопроводів низького тиску. У пропонованій таблиці жовтим кольором виділено всі дані, які проектувальник повинен запровадити самостійно.

Вони перераховані у пункті про комп'ютерний гідравлічний розрахунок, наведений вище. Це температура газу, коефіцієнт кінетичної в'язкості, густина.

В даному випадку здійснюється розрахунок для котлів і плит, тому необхідно прописати точну кількість конфорок, яких може бути 2 або 4. Точність важлива, адже програма автоматично вибере коефіцієнт одночасності.

На зображенні жовтим кольором виділені колонки, в які показники повинен запровадити сам проектувальник. Внизу наведено формулу для розрахунку витрати на ділянці

Варто звернути увагу на нумерацію ділянок – її вигадують не самостійно, а беруть із раніше складеної схеми, де вказані аналогічні цифри.

Далі прописується фактична довжина газопроводу та так звана розрахункова, яка більша. Відбувається це тому, що на всіх ділянках, де місцевий опір, необхідно збільшувати довжину на 5-10%. Це робиться для того, щоб унеможливити недостатній тиск газу у споживачів. Програма здійснює розрахунок самостійно.

Сумарна витрата в кубічних метрах, для якої передбачено окрему колонку, на кожній ділянці обчислюється заздалегідь. Якщо будинок багатоквартирний, потрібно вказувати кількість житла, причому починаючи з максимального значення, як видно у відповідній графі.

В обов'язковому порядку до таблиці вносяться всі елементи газопроводу, при проходженні якого втрачається тиск. У прикладі вказані термозапірний клапан, відсічний і лічильник. Значення втрати у разі бралося в паспорті вироби.

Внутрішній діаметр труби вказується згідно з технічним завданням, якщо у міськгазу є якісь вимоги або з раніше складеної схеми. У цьому випадку на більшості ділянок він прописаний у розмірі 5 см, адже більша частина газопроводу йде вздовж фасаду, а місцевий міськгаз вимагає, щоб діаметр був не меншим.

Якщо навіть поверхово ознайомитися з наведеним прикладом виконання гідравлічного розрахунку, то легко помітити, що, крім внесених людиною значень, є велика кількість інших. Це все результат роботи програми, оскільки після внесення цифр до конкретних колонок, виділених жовтим кольором, для людини роботу з розрахунку закінчено.

Тобто саме обчислення відбувається досить оперативно, після чого з отриманими даними можна вирушати на узгодження до міськгазу свого міста.

Висновки та корисне відео на тему

Цей ролик дозволяє зрозуміти, з чого починається гідравлічний розрахунок, звідки проектувальники беруть необхідні дані:

У наступному ролику наведено приклад одного з видів комп'ютерного розрахунку:

Щоб виконати гідравлічний розрахунок за допомогою комп'ютера, як це дозволяє профільне Зведення правил, достатньо витратити трохи часу на ознайомлення з програмою та збирання потрібних даних.

Але практичного значення все це не має, тому що складання проекту - процедура набагато більш об'ємна і включає безліч інших питань. Зважаючи на це, більшості громадян доведеться звертатися за допомогою до фахівців.

Постали питання, знайшли недоліки чи можете доповнити наш матеріал цінною інформацією? Залишайте свої коментарі, задавайте питання, ділитеся досвідом у розташованому нижче блоці.

Основне завдання гідравлічних розрахунків у тому, щоб визначити діаметри газопроводів. З погляду методів гідравлічні розрахунки газопроводів можна поділити на такі типи:

· Розрахунок кільцевих мереж високого та середнього тиску;

· Розрахунок тупикових мереж високого та середнього тиску;

· Розрахунок багатокільцевих мереж низького тиску;

· Розрахунок тупикових мереж низького тиску.

Для проведення гідравлічних розрахунків необхідно мати такі вихідні дані:

· Розрахункову схему газопроводу із зазначенням на ній номерів та довжин ділянок;

· Часові витрати газу у всіх споживачів, підключених до цієї мережі;

В· допустимі перепади тиску газу в мережі.

Розрахункова схема газопроводу складається у спрощеному вигляді за планом району, що газифікується. Усі ділянки газопроводів хіба що випрямляються і вказуються їх повні довжини з усіма вигинами і поворотами. Точки розташування споживачів газу на плаку визначаються місцями розташування відповідних ГРП чи ГРУ.

12.1 Гідравлічний розрахунок кільцевих мереж високого та середнього тиску.

Гідравлічний режим роботи газопроводів високого та середнього тиску призначається за умов максимального газоспоживання.

Розрахунок подібних мереж складається з трьох етапів:

· Розрахунок в аварійних режимах;

· Розрахунок при нормальному потокорозподілі;

· Розрахунок відгалужень від кільцевого газопроводу.

Розрахункова схема газопроводу представлена ​​на рис. 2 . Довжини окремих ділянок вказані за метри. Номери розрахункових ділянок вказані числами у гуртках. Витрата газу окремими споживачами позначена літерою V та має розмірність м 3 /год. Місця зміни витрати газу на кільці позначені цифрами 0, 1, 2, ..... , і т. д. Джерело живлення газом (ГРС) підключено до точки 0.

Газопровід високого тиску має в початковій точці 0 надлишковий тиск газу РН = 0,6МПа. Кінцевий тиск газу Р К = 0,15 МПа. Цей тиск повинен підтримуватися у всіх споживачів, підключених до даного кільця, однаковим незалежно від місця розташування.

У розрахунках використовується абсолютний тиск газу, тому розрахункові РН = 0,7МПа та Р К =0,25МПа. Довжини ділянок переведені за кілометри.

Для початку розрахунку визначаємо середню питому різницю квадратів тисків:

А СР = (Р 2 н - Р 2 до) / 1,1 å l i

де å l i- Сума довжин всіх ділянок за розрахунковим напрямком, км.

Множник 1,1 означає штучне збільшення довжини газопроводу для компенсації різних місцевих опорів (повороти, засувки, компенсатори тощо).

Далі, використовуючи середнє значення А СРта розрахункова витрата газу на відповідній ділянці, за номограмою рис. 11.2 визначаємо діаметр газопроводу та по ньому, використовуючи ту ж номограму, уточнюємо значення Адля вибраного стандартного діаметра газопроводу. Потім за уточненим значенням Ата розрахунковій довжині, визначаємо точне значення різниці Р 2 н - Р 2 дона ділянці. Усі розрахунки зводять у таблиці.

12.1.1 Розрахунок в аварійних режимах.

Аварійні режими роботи газопроводу наступають тоді, коли відмовить у роботі ділянки газопроводу, що примикають до точки живлення 0. У нашому випадку це ділянки 1 і 18. Р К = 0,25МПа.

Результати розрахунків зводимо у табл. 2 та 3.

Витрата газу на ділянках визначається за формулою:

V Р = 0,59 S (ДО ПРО i V i)(м 3 /год),

де До ПРО i- Коефіцієнт забезпеченості різних споживачів газу;

V i- годинна витрата газу у відповідного споживача, м3/год.

Для простоти коефіцієнт забезпеченості прийнято дорівнює 0,8 в усіх споживачів газу.

Розрахункову довжину ділянок газопроводу визначають за рівнянням:

l Р = 1,1 l Г(Км),

Середня питома різниця квадратів тисків у першому аварійному режимі становитиме:

А СР = (0,7 2 - 0,25 2) / 1,1 6,06 = 0,064 (МПа 2/км),

å l i = 6,06(Км),

P До= Ö(0,7 2 - 0,425601) - 0,1 = 0,1537696 Помилка: 1,5 % <5 %

Переходимо до розрахунку у другому аварійному режимі.

P До= Ö(0,7 2 - 0,42383) - 0,1 = 0,1572353 Помилка: 2,9 % <5 %

Звідси випливає, розрахунок зроблено правильно.

На цьому розрахунок у другому аварійному режимі закінчується.

Знаючи втрати тиску на кожній ділянці, визначаємо абсолютний тиск у кожній точці в обох аварійних режимах:

P i = Ö P 2 Н - S(P 2 Н - P 2 К) i,

де S(P 2 Н - P 2 К)- Сума різниці квадратів тисків на ділянках, що передують точці визначення тиску.

Усі розрахунки щодо визначення тисків у різних точках кільця можна звести в таблицю.

Тиск газу в точках підключення до кільця споживачів необхідно знати визначення діаметрів відгалужень при гідравлічному розрахунку останніх.

12.1.2 Розрахунок відгалужень.

У цьому розрахунку визначаються діаметри газопроводів, що підводять газ від кільцевого газопроводу до споживачів V 1 , V 2 , ..... і т. д.. Для цього використовується розрахунок тиску в точках зміни витрат 1, 2, 3, ... 17 зведений у таблицю? . Перепад тисків у точці підключення газопроводу відгалуження до кільцевого газопроводу та заданим кінцевим тиском у споживача.

Для визначення початкового тиску з таблиці 2,3 однієї і тієї ж точки вибираємо найменше абсолютне тиск газу. Далі визначається питома різниця квадратів тисків на ділянці:

A = (P 2 Н - P 2 К) / 1,1 l Г i, (МПа 2/км),

За номограмою рис. 11.2 з визначаємо діаметр газопроводу.

Усі розрахунки щодо визначення діаметрів відгалужень зводимо в таблицю:

А 19 = 0,0145;

А 20 = 0,1085;

А 21 = 0,4997;

А 22 = 0,3649;

А 23 = 2,3944;

А 24 = 0,8501;

А 25 = 1,5606;

А 26 = 1,1505;

А 27 = 0,8376;

А 28 = 0,9114;

А 29 = 2,3447;

А 30 = 2,4715;

А 31 = 0,8657;

А 32 = 1,7872;

А 33 = 1,2924;

А 34 = 1,3528;

А 35 = 0,0664;

12.1.3 Розрахунок при нормальному потокорозподілу.

Нормальний потокорозподіл передбачає рух газу від живлення кільця в обидві сторони.

Точка сходу обох потоків газу має бути десь на кільці. Ця точка визначається з наступних умов - витрати газу з обох напрямків кільця мають бути приблизно однаковими.

Розрахунки при нормальному потокорозподілі рекомендується звести до таблиці.

Таблиця 6.

* Знаки "+" і "-" означають умовний поділ потоків газу на позитивні (напрямок за годинниковою стрілкою) та негативні (рух проти годинникової стрілки).

Для визначення помилки треба підсумувати за модулем усі числа у графі 6 та оцінити різницю позитивних та негативних чисел у цій же графі за наведеною нижче формулою

Помилка складає: 0,04934 100/0,5 0,37968 = 25,99 %

Діаметри ділянок газопроводу у цьому режимі вибираються із таблиці розрахунків в аварійних режимах. Для кожної ділянки приймається найбільший із двох діаметрів. При цьому розміри діаметрів на головних ділянках кільця будуть найбільшими. Далі розміри діаметрів монотонно спадатимуть у напрямі точки сходу потоків.

Для визначення питомої різниці квадратів тиску на ділянці використовують номограму рис. 11.2. . Їх визначають за відомим діаметром і витратою і вносять до графи 5 таблиці. Знаючи розрахункові довжини ділянок, обчислюють різниці квадратів тисків на ділянках та вносять їх у графу 6 таблиці.

Критерієм правильності розрахунку є рівність сум позитивних та негативних значень Р 2 н - Р 2 к. Якщо рівності немає, то різниця цих значень не повинна перевищувати 10 % від половини абсолютного значення суми чисел у графі 6 таблиці. У нашому прикладі ця різниця становить 25,99%, що надто багато.

Отже, розрахунок треба повторити.

DV = å(Р 2 н - Р 2 до) 10 6 / 2 å (Р 2 н - Р 2 до) / Vi.

DV = 0,04934 10 6 / 2 42,34 = 582,66 » 600(м 3 /год),

Сума у ​​знаменнику цієї формули береться із графи 7 таблиці 6.

Збільшимо всі позитивні витрати на 600 м3/год, а всі негативні витрати зменшимо також на 600 м2/год. Повторимо розрахунок за нових значень витрат на ділянках

Таблиця 7.

Помилка складає: 0,00004 100/0,5 0,38304 = 0,02 %,

Після запровадження кругової витрати помилка знизилася до 0,02%, що прийнятно.

У цьому гідравлічний розрахунок газопроводу високого тиску закінчується.

12.2. Гідравлічний розрахунок багатокільцевих газових мереж низького тиску.

Гідравлічний розрахунок газопроводів низького тиску (до 5 кПа) зводиться до вирішення транспортної задачі з подальшою її оптимізацією.

Вихідні дані для розрахунку:

1. Загальна витрата газу через ГРП, що живить мережу низького тиску:

V 0 = 1883,52(М3/год).

2. Розрахункова схема: рис. 3.

3. Розрахунковий перепад тиску в мережі:

DP = 1200(Па).

Завданням гідравлічного розрахунку мережі низького тиску є визначення діаметрів усіх її ділянок при дотриманні заданого DP. Мінімальний діаметр труб у мережі повинен дорівнювати 50 мм.

Дорожні витрати газу на ділянках визначаються за формулою:

V ПУТ = l ПР i V 0 / Sl ПР i

де l ПР i- наведена довжина ділянки, м

l ПР i = l Р К Е К З

l Р -розрахункова довжина ділянки ( l Р = 1,1 l Г), м;

l Г- геометрична довжина ділянки за планом району газифікації, м;

До Е- Коефіцієнт поверховості, що враховує наявність будівель різної поверховості;

До З- Коефіцієнт забудови, що враховує щільність житлової забудови по трасі газопроводу.

Розрахунок дорожніх витрат газу зводимо до таблиці 8.

Визначаємо вузлові витрати газу:

V ВУЗЛ i = 0,5 S V ПУТ i, (М 3 /год),

де S V ПУТ i -сума дорожніх витрат газу на ділянках, що примикають до вузла, (м 3 /год),

V УЗЛ 1= 96,59077 (м 3 /год),

V УЗЛ 2 = 144,8862(м 3 /год),

V УЗЛ 3 = 193,1815(м 3 /год),

V УЗЛ 4 = 217,3292(м 3 /год),

V УЗЛ 5 = 169,0338(м 3 /год),

V УЗЛ 6 = 265,6246(м 3 /год),

V УЗЛ 7 = 169,0338(м 3 /год),

V УЗЛ 8 = 48,0338(м 3 /год),

V УЗЛ 9 = 48,29538(м 3 /год),

V УЗЛ 10 = 169,0338(м 3 /год),

V УЗЛ 11 = 48,29538(м 3 /год),

V УЗЛ 12 = 169,0338(м 3 /год),

V УЗЛ 13 = 48,29538(м 3 /год),

V УЗЛ 14 = 96,59077(м 3 /год),

Визначаємо розрахункову витрату газу на ділянках.

При обчисленні розрахункової витрати газу використовують перше правило Кірхгофа для мереж, яке можна сформулювати так: сума алгебри всіх потоків газу в вузлі дорівнює нулю.

Мінімальне значення розрахункової витрати газу на ділянці має дорівнювати половині колійного. Для забезпечення економічності системи слід виділити основні напрями, якими транспортується більшість газу.

Такими напрямами будуть:

На цих напрямках можна виділити ділянки, якими йдуть транзитні потоки газу. Це ділянки:

1-2; 2-6; 2-3; 3-12; 1-4; 4-10.

Тут розрахункова витрата визначається за правилом Кірхгофа.

На ділянках, де немає транзитних потоків газу:

V Р = 0,5 V ПУТ(м 3 /год),

V Р 0-1 = 1786,929 (м3/год)

V Р 1-2 = 1134,942 (м3/год)

V Р 2-3 = 531,2492 (м3/год)

V Р 1-4 = 555,3969 (м3/год)

V Р 4-5 = 72,44308 (м3/год)

V Р 2-6 = 458,8062 (м3/год)

V Р 3-7 = 72,44308 (м3/год)

V Р 5-6 = 96,59077 (м3/год)

V Р 6-7 = 48,29538 (м3/год)

V Р 7-8 = 48,29538 (м3/год)

V Р 6-9 = 48,29538 (м3/год)

V Р 4-10 = 265,6246 (м3/год)

V Р 3-12 = 265,6246 (м3/год)

V Р 10-14 = 48,29538 (м3/год)

V Р 10-11 = 48,29538 (м3/год)

V Р 12-13 = 48,29538 (м3/год)

V Р 12-14 = 48,29538 (м3/год)

Визначаємо діаметри ділянок:

Для цього, використовуючи заданий перепад тиску DP, обчислюють середню початкову питому втрату тиску на головних напрямках:

А = DР / S l Р i(Па/м)

де S l Р i -сума розрахункових довжин ділянок, що входять у цей головний напрямок.

За величиною А та розрахунковою витратою газу на кожній ділянці за номограмою рис.11.4 визначають діаметри газопроводу. Справжнє значення питомих втрат тиску дільниці визначають за виборі стандартного значення умовного діаметра з тієї ж номограмме. Справжнє значення питомої втрати ділянці множать на розрахункову довжину ділянки і обчислюють, в такий спосіб, втрату тиску цьому ділянці. Загальна втрата тиску на всіх ділянках головного напряму не повинна перевищувати заданого DР.

Усі розрахунки визначення діаметрів ділянок газопроводу низького тиску зводять у таблицю.

Першим критерієм правильності розрахунку є нев'язка тисків у вузлових точках, яка має бути більше 10%. Тиск у вузлових точках визначається шляхом віднімання втрат тиску на ділянках з початкового тиску від ГРП при русі потоку газу до вузла, що розглядається, по найкоротшій відстані. Різниця тиску утворюється внаслідок різних напрямів підходу газу до вузла.

Другим критерієм є оцінка втрат тиску від ГРП до найвіддаленіших споживачів. Ця втрата не повинна бути більш розрахункового перепаду тиску, що дорівнює 1200 Па і відрізнятиметься від нього не більше ніж на 10%.

Умови правильності розрахунку дотримуються і цьому розрахунок багатокільцевих мереж низького тиску закінчується.

12.3 Гідравлічний розрахунок тупикових газопроводів низького тиску

Тупикові газопроводи низького тиску прокладаються усередині житлових будинків, усередині виробничих цехів та територією невеликих населених пунктів сільського типу.

Джерелом живлення таких газопроводів є ГРП низького тиску.

Гідравлічний розрахунок тупикових газопроводів виробляють за номограмою рис. 11.4. з .Особливістю розрахунку тут є те, що при визначенні втрат тиску на вертикальних ділянках треба враховувати додатковий надлишковий тиск через різницю щільностей газу та повітря, тобто

DР Д = ± h (r В - r Г) g,

де h -

r В, r Г -

g

Для природного газу, який легший за повітря, при русі його газопроводом вгору значення DРбуде негативним, а під час руху вниз позитивним.

Облік місцевих опорів можна проводити шляхом введення надбавок на тертя

l Р = l Г * (1 + а/100), (М),

де а- Відсоткова надбавка.

на стояках – 20%;

при довжині 1-2 м - 450%,

при довжині 3-4 м - 200%,

при довжині 5-7 м - 120%,

при довжині 8-12 м. – 50%.

Перепад тиску DРу тупикових газопроводах низького тиску визначається початковим тиском після ГРП або ГРУ, що дорівнює 4-5 кПа, і тиском необхідним для роботи газопальникових установок або газових приладів. Перепад тиску DР, згідно з рекомендаціями таблиці 11.10. приймаємо рівним 350 Па.

1. Створюємо розрахункову схему газопроводу: рис. 4.

2. Призначаємо магістральний напрямок.

3. Визначаємо для кожної ділянки магістрального напрямку розрахункову витрату газу за формулою,

V Р = V ГОДИН К ОД, (М 3 /год),

де - максимальна годинна витрата газу відповідного споживача, м 3 /год,

V ГОДИН = 1,17 (м 3 /год),

ДО ОД- Коефіцієнт одночасності, що враховує ймовірність одночасної роботи всіх споживачів.

4. Визначаємо розрахункову довжину ділянок магістрального спрямування ( l Р i) за формулою,

l Р = l Г (1+а/100), (М),

де а- Відсоткова надбавка.

на газопроводах від введення до будівлі до стояка – 25%;

на стояках – 20%;

на всередині квартирній розводці:

при довжині 1-2 м - 450%,

при довжині 3-4 м - 200%,

при довжині 5-7 м - 120%,

при довжині 8-12 м. – 50%.

5. Обчислюємо розрахункову довжину магістрального напрямку в метрах, підсумовуючи всі розрахункові довжини його ділянок ( S l Р i).

6. Визначаємо питомий перепад тиску на магістральному напрямі

А = DР / S l Р i, (Па/м).

А = 8,1871345(Па/м).

7. Використовуючи діаграму рис. 11.4. , визначаємо діаметри ділянок газопроводу магістрального напрямку та уточнюють питомий перепад тиску на кожній ділянці відповідно до обраного стандартного діаметру.

8. Визначаємо дійсний перепад тиску газу на кожній ділянці, помножуючи питомий перепад тиску на розрахункову довжину ділянки.

9. Підсумовуємо усі втрати на окремих ділянках магістрального спрямування.

10. Визначаємо додатковий надлишковий тиск у газопроводі,

DР Д = ± h (r В - r Г) g,

DР Д = 110,26538

де h -різницю геометричних позначок наприкінці та на початку газопроводу, м;

r В, r Г -щільності повітря та газу за нормальних умов, кг/м 3 ;

g- прискорення вільного падіння, м/с2.

h = 20,7(м) ,

11. Обчислюємо суму алгебри втрат тиску а магістралі та додаткового надлишкового тиску і порівнюємо її з допустимою втратою тиску в газопроводі DР.

Критерієм правильності розрахунку буде умова

(SDР i ± DР Д + DР ПРИБ) £ DР,

де SDР i- сума втрат тисків всіх ділянках магістралі, Па;

DР Д- додатковий надлишковий тиск у газопроводі, Па;

DР ПРИБ- втрата тиску газу в газовикористовувальному приладі, Па;

DР- Заданий перепад тиску, Па.

(SDР i ± DР Д + DР ПРИБ) = 338,24462Нев'язка складає 3,36%.

Відхилення (SDР i ± DР Д + DР ПРИБ)від DРмає бути не більше ніж 10%.

Розрахунок зроблено правильно.

Усі розрахунки щодо визначення діаметрів газопроводу зводимо в таблицю.

Остаточно приймаємо наступні діаметри газопроводу на ділянках магістрального спрямування:

10-15: 21,3´2,8 мм

9-10: 21,3´2,8 мм

8-9: 21,3´2,8 мм

7-8: 21,3´2,8 мм

6-7: 21,3´2,8 мм

1-6: 21,3´2,8 мм

0-1: 21,3´2,8 мм

Два інших стояки несуть аналогічне навантаження і по конструкції ідентичні до розрахункового. Тому діаметри газопроводу на цих стояках приймаємо такими самими, як і в розрахованого.

Виняток становитимуть тільки ділянки газопроводу, що підводить 1-2, 6-11. Визначаємо діаметри газопроводів на цих ділянках:

1. Розрахункові довжини відгалужень: 0-1-6-11-12-13-14, 0-1-2-3-4-5 відповідно становитимуть L P 6-11 = 40,25, L P 1-2 = 41,5 (М).

2. Розрахункові витрати газу:

Ділянка 1-2 V Р= 1,6965 (м 3 /год)

Ділянка 6-11 V Р= 1,6965 (м 3 /год).

3.Середня питома втрата

При проектуванні трубопроводів вибір розмірів труб здійснюється на підставі гідравлічного розрахунку, що визначає внутрішній діаметр труб для пропуску необхідної кількості газу за допустимих втрат тиску або, навпаки, втрати тиску при транспортуванні необхідної кількості газу по зрубах заданого діаметра.

Опір руху газу в трубопроводах складається з лінійних опорів тертя та місцевих опорів: опори тертя «працюють» на всій довжині трубопроводів, а місцеві створюються тільки в пунктах зміни швидкостей та напрямки руху газу (кути, трійники тощо). Детальний гідравлічний розрахунок газопроводів здійснюється за формулами, наведеними в СП 42-101-2003, в яких враховано як режим руху газу, так і коефіцієнти гідравлічного опору газопроводів. Тут наводиться скорочений варіант.

Для розрахунків внутрішнього діаметра газопроводу слід скористатися формулою:

Dp = (626Аρ 0 Q 0 /ΔP уд) 1/m1 (5.1)

Де dp – розрахунковий діаметр, см; А, m, m1 - коефіцієнти, що залежать від категорії мережі (по тиску) та матеріалу газопроводу; Q 0 - розрахункова витрата газу, м 3 /год, за нормальних умов; ΔР уд - питомі втрати тиску (Па/м для мереж низького тиску)

ΔP уд = ΔP доп /1,1L (5.2)

Тут ΔР доп - допустимі втрати тиску (Па); L - відстань до найвіддаленішої точки, м. Коефіцієнти А, m, m1 визначаються за наведеною нижче таблицею.

Внутрішній діаметр газопроводу приймається із стандартного ряду внутрішніх діаметрів трубопроводів: найближчий більший – для сталевих газопроводів та найближчий менший – для поліетиленових.

Розрахункові сумарні втрати тиску газу в газопроводах низького тиску (від джерела газопостачання до найбільш віддаленого приладу) приймаються не більше 1,80 кПа (у тому числі у розподільчих газопроводах – 1,20 кПа), у газопроводах-вводах та внутрішніх газопроводах – 0,60 кПа.

Для розрахунку падіння тиску необхідно визначити такі параметри, як число Рейнольдса, що залежить від характеру руху газу, коефіцієнт гідравлічного тертя λ. Число Рейнольдса - безрозмірне співвідношення, що відображає, в якому режимі рухається рідина чи газ: ламінарний або турбулентний.

Перехід від ламінарного до турбулентного режиму відбувається після досягнення так званого критичного числа Рейнольдса R екр. При Re< Re кp течение происходит в ламинарном режиме, при Re >Re кp - можливе виникнення турбулентності. Критичне значення числа Рейнольдса залежить від конкретного виду течії.

Число Рейнольдса як критерій переходу від ламінарного до турбулентного режиму течії і назад добре діє для напірних потоків. При переході до безнапірних потоків перехідна зона між ламінарним та турбулентним режимами зростає, і використання числа Рейнольдса як критерію не завжди є правомірним.

Число Рейнольдса є відношення сил інерції, що діють у потоці, до сил в'язкості. Також число Рейнольдса можна як ставлення кінетичної енергії рідини до втрат енергії на характерної довжині.
Число Рейнольдса стосовно вуглеводневих газів визначається за таким співвідношенням:

Re = Q/9πdπν (5.3)

Де Q - витрата газу, м 3 /год, за нормальних умов; d – внутрішній діаметр газопроводу, см; π – число пі; ν - коефіцієнт кінематичної в'язкості газу за нормальних умов, м 2 /с (див. таб. 2.3).
Діаметр газопроводу d повинен відповідати умові:

(n/d)< 23 (5.4)

Де n - еквівалентна абсолютна шорсткість внутрішньої поверхні стінки труби, що приймається рівною:

Для нових сталевих – 0,01 см;
- для сталевих - 0,1 см;
- для поліетиленових незалежно від часу експлуатації – 0,0007 см.

Коефіцієнт гідравлічного тертя визначається в залежності від режиму руху газу по газопроводу, що характеризується числом Рейнольдса. Для ламінарного режиму руху газу (Re ≤ 2000):

λ = 64/Re (5.5)

Для критичного режиму руху газу (Re = 2000-4000):

λ = 0,0025 Re 0,333 (5.6)

Якщо значення числа Рейнольдса перевищує 4000 (Re>4000), можливі такі ситуації. Для гідравлічно гладкої стінки при співвідношенні 4000< Re < 100000:

λ = 0,3164/25 Re 0,25 (5.7)

За значення Re > 100000:

λ = 1/(1,82lgRe – 1,64) 2 (5.8)

Для шорстких стін при Re > 4000:

λ = 0,11[(n/d) + (68/Re)] 0,25 (5.9)

Після визначення перерахованих вище параметрів падіння тиску для мереж низького тиску обчислюється за формулою

P н – P до = 626,1λQ 2 ρ 0 l/d 5 (5.10)

Де P н - абсолютний тиск на початку газопроводу, Па; Р к - абсолютний тиск наприкінці газопроводу, Па; λ - коефіцієнт гідравлічного тертя; l – розрахункова довжина газопроводу постійного діаметра, м; d – внутрішній діаметр газопроводу, см; ρ 0 - щільність газу за нормальних умов, кг/м 3 ; Q - витрати газу, м 3 /год, за нормальних умов;

Витрата газу на ділянках розподільних зовнішніх газопроводів низького тиску, що мають дорожні витрати газу, слід визначати як суму транзитного та 0,5 дорожнього витрат газу на даній ділянці. Падіння тиску місцевих опорах (коліни, трійники, запірна арматура та інших.) враховуються шляхом збільшення фактичної довжини газопроводу на 5–10%.

Для зовнішніх надземних та внутрішніх газопроводів розрахункова довжина газопроводів визначається за формулою:

L = l 1 + (d/100λ)Σξ (5.11)

Де l 1 - Дійсна довжина газопроводу, м; Σξ - сума коефіцієнтів місцевих опорів ділянки газопроводу; d – внутрішній діаметр газопроводу, см; λ - коефіцієнт гідравлічного тертя, який визначається залежно від режиму течії та гідравлічної гладкості стінок газопроводу.

Місцеві гідравлічні опори в газопроводах і викликані ними втрати тиску виникають при зміні напрямку руху газу, а також у місцях поділу та злиття потоків. Джерела місцевих опорів - переходи з одного розміру газопроводу на інший, коліна, відводи, трійники, хрестовини, компенсатори, запірна, регулююча та запобіжна арматура, конденсатозбірники, гідравлічні затвори та інші пристрої, що призводять до стиснення, розширення та вигину потоків газу. Падіння тиску у місцевих опорах, перерахованих вище, допускається враховувати шляхом збільшення розрахункової довжини газопроводу на 5–10%. Розрахункова довжина зовнішніх надземних та внутрішніх газопроводів

L = l 1 + Σξl е (5.12)

Де l 1 - Дійсна довжина газопроводу, м; Σξ - сума коефіцієнтів місцевих опорів ділянки газопроводу довжиною l 1 , l е - умовна еквівалентна довжина прямолінійної ділянки газопроводу, м, втрати тиску на якому рівні втрати тиску в місцевому опорі зі значенням коефіцієнта ξ = 1.

Еквівалентна довжина газопроводу в залежності від режиму руху газу в газопроводі:
- для ламінарного режиму руху

L е = 5,5 10 -6 Q/v (5.13)

Для критичного режиму руху газу

L е = 12,15 d 1,333 v 0,333 / Q 0,333 (5.14)

Для всієї області турбулентного режиму руху газу

L е = d/ (5.15)

При розрахунку внутрішніх газопроводів низького тиску для житлових будинків допустимі втрати тиску газу на місцеві опори, % від лінійних втрат:
- на газопроводах від вводів у будівлю до стояка – 25;
- на стояках – 20;
- на внутрішньоквартирній розводці - 450 (при довжині розведення 1-2 м), 300 (3-4 м), 120 (5-7 м) та 50 (8-12 м),

Наближені значення коефіцієнта для найбільш поширених видів місцевих опорів наведені в табл. 5.2.
Падіння тиску в трубопроводах рідкої фази ЗВГ визначається за формулою:

H = 50λV 2 ρ/d (5.12)

Де - коефіцієнт гідравлічного тертя (визначається за формулою 5.7); V – середня швидкість руху зріджених газів, м/с.

З урахуванням протикавітаційного запасу середні швидкості руху рідкої фази приймаються:
- у всмоктувальних трубопроводах – не більше 1,2 м/с;
- у напірних трубопроводах – не більше 3 м/с.

При розрахунку газопроводів низького тиску враховується гідростатичний напір Нg, даПа, що визначається за формулою

H g = ±lgh(ρ a – ρ 0) (5.13)

Де g - прискорення вільного падіння, 9,81 м/с2; h - різниця абсолютних позначок початкових та кінцевих ділянок газопроводу, м; ρ а - щільність повітря, кг/м 3 при температурі 0°С і тиску 0,10132 МПа; ρ 0 - щільність газу за нормальних умов кг/м 3 .

При виконанні гідравлічного розрахунку надземних та внутрішніх газопроводів з урахуванням ступеня шуму, створюваного рухом газу, слід приймати швидкості руху газу не більше ніж 7 м/с для газопроводів низького тиску, 15 м/с для газопроводів середнього тиску, 25 м/с для газопроводів високого тиску .

Таблиця 5.2. Коефіцієнти місцевих опорів ξ при турбулентному русі газу (Re > 3500)