Гидравлический расчет газопровода среднего давления

Методика гидравлического расчета газопровода

Для транспортировки всех видов газа от поставщика к потребителю используются трубопроводы и другие специальные сооружения и комплексы, которые бывают разных размеров и конструкций.

Чтобы газовая магистраль на всех участках была надёжной и более эффективной в эксплуатации, обязательно проводится гидравлический расчёт газопровода с подбором оптимального для данных эксплуатационных условий режима его работы.

На протяжении всех участков газопроводной магистрали проводятся расчёты для выявления мест, где в трубах вероятны появления возможных сопротивлений, изменяющих скорость подачи топлива.

Обратите внимание

Если все вычисления сделать правильно, то можно подобрать наиболее подходящее оборудование и создать экономичный и эффективный проект всей конструкции газовой системы.

Это избавит от лишних, завышенных показателей при эксплуатации и расходов в строительстве, которые могли бы быть при планировании и установке системы без гидравлического расчёта газопровода.

Появляется лучшая возможность подбора нужного размера в сечении и материалов труб для более эффективной, быстрой и стабильной подачи голубого топлива в запланированные точки системы газопровода.

Обеспечивается оптимальный рабочий режим всей газовой магистрали.

Застройщики получают финансовую выгоду при экономии на закупках технического оборудования, строительных материалов.

Производится правильный расчёт газопроводной магистрали с учётом максимальных уровней расхода горючего в периоды массового потребления. Учитываются все промышленные, коммунальные, индивидуально-бытовые нужды.

Классификация газопроводов

Современные газопроводы – это целая система комплексов сооружений, предназначенных для транспортировки горючего топлива от мест его добычи до потребителей. Поэтому по предназначению они бывают:

  • Магистральными – для транспортировки на большие расстояния от мест добычи до пунктов назначения.
  • Местными – для сбора, распределения и подачи газа к объектам населённых пунктов и предприятий.

По магистральным трассам сооружаются компрессорные станции, которые нужны для поддержания в трубах рабочего давления и поставки газа до назначенных пунктов к потребителям в необходимых объёмах, рассчитанных заранее. В них газ очищается, осушается, сжимается и охлаждается, а затем возвращается в газопровод под определённым давлением, необходимым для данного участка прохождения топлива.

Местные газопроводы, расположенные в населённых пунктах, классифицируются:

  • По виду газа – транспортироваться может природный, сжиженный углеводородный, смешанный и др.
  • По давлению – на разных участках газ бывает с низким, средним и высоким давлением.
  • По расположению – наружные (уличные) и внутренние, надземные и подземные.

Принцип работы газовой магистрали

В составе городских систем находятся:

  • источник газоснабжения;
  • газораспределительные станции;
  • газопроводы разных уровней давления;
  • газгольдерные станции;
  • ГРУ и ГРП;
  • средства телемеханизации.

В процессе гидравлического расчёта все эти объекты учитываются, так как каждый из них оказывает своё воздействие на скорость и объём транспортируемого топлива. Вычисления проводятся по отдельным участкам, а затем суммируются.

Схема газовой магистрали

  1. Сеть газопроводов, расположенных в пределах города, оснащена специальными системами для распределения газа (станциями), которые располагаются в конце всех этих трубопроводов.
  2. При поступлении газа на такую станцию, его давление регулируется и перераспределяется, а напор подачи снижается до допустимых значений.
  3. Затем газ перемещается в регуляторный пункт, оттуда отправляется далее в сеть, где давление снова увеличивается.
  4. Трубопроводы с самым высоким уровнем давления подключаются к системам, расположенным в подземных хранилищах.
  5. Для управления уровнем расхода газа в каждый суточный период, строятся специальные газгольдерные станции.
  6. Газ с высоким и средним показателем уровня давления транспортируется в трубах, которые служат своего рода подпиткой для магистралей с низким напором газа. Для управления процессами перепадов давления устанавливаются специальные точки регулировки.
  7. Чтобы точно учитывать уровни потери давления при транспортировке газа и поступление всего планируемого объёма в назначенный пункт, методом гидравлического расчёта определяют оптимальный диаметр труб, для установки подходящего размера.

Гидравлический расчёт газопровода с низким давлением

Вначале ориентировочно учитывается, сколько населения проживает в данном районе, количество промышленных, общественных объектов, а затем определяется приблизительный объём газа, который потребуется расходовать на бытовые и производственные нужды.

Магистральный газопровод с низким давлением

Затем вычисляется средний расход топлива в течение определённого времени (обычно 1 часа).

Требуется учесть точки газораспределения – подсчитывается их количество, а также местонахождение, чтобы знать, какой длины надо будет строить магистраль, какой диаметр труб и строительные материалы выбрать.

Важно

Из-за разницы в показателях производится расчёт не только общих перепадов давления всей магистрали, но и в распределительных точках, газопроводах внутри зданий и всех абонентских ветвях.

Если размеры труб разные, то измеряется площадь каждого одинакового участка, рассчитывается расход газа на все из этих показателей в отдельности, а затем суммируется.

Вычислительные работы выполняются с учётом нескольких факторов: расчётных данных отрезка газопровода, фактических показателей со всего участка и эквивалентных показаний.

В итоге подсчитывается узловая и удельная путевая затрата. Узловая сосредоточена в определённой точке магистрали, а удельная путевая распределена между узловыми точками.

Гидравлический расчёт газопровода со средним давлением

Учитываются показания напора топлива в начале его подачи. Этот участок находится в пределах от главной газораспределительной точки до места, где происходит переход высокого давления к среднему. Уровень давления на этом участке должен быть таким, чтобы даже в периоды самых больших нагрузок на магистраль показатели были всегда выше минимальных допустимых отметок.

Способ стабилизации давления газа на компрессорной станции магистрального газопровода

  1. Применяются вычисления по принципу перемены давления с учётом определённой длины трубопровода.
  2. Вначале рассчитываются потери давления, возникающие на основном участке магистрали, а затем – расход топлива.
  3. По этим средним показателям подбирается необходимая толщина и диаметры труб.
  4. Выбираются все их возможные размеры, а потом по номограмме определяется уровень потерь для каждого варианта.
  5. При правильных показаниях гидравлического расчёта потери давления на таких участках всегда соответствуют постоянному уровню.

Гидравлический расчёт газопровода с высоким давлением

Вычисления проводятся с учётом самого высокого натиска газа, а также всех особенностей спецификации данного газопровода.

Поэтому подбираются строительные материалы и виды труб с такими техническими характеристиками, которые обеспечат нормальное функционирование системы газопровода по всей магистрали.

Обязательно учитываются и все окружающие условия, где будет проложен газопровод. Досконально изучается местность и составляется точный её план. Далее:

Гидравлический расчёт газопроводов и среднего давления

  • Составляется схема проекта с чётко обозначенными ответвлениями к местам потребления.
  • Выбирается минимальная длина пути и обязательно расположение по кольцу.
  • Расчёты производятся на основании измерений всех участков с учётом масштаба.
  • Результаты показаний увеличиваются – в итоге расчётная длина каждого участка будет больше на 10%.
  • Показания гидравлического расчёта, выполненного с каждого отдельного участка, суммируются для определения общего расхода топлива.
  • Затем определяется внутренний оптимальный размер трубы.

Что ещё учитывается при расчёте газопроводной магистрали

В результате трения о стенки скорость газа по сечению трубы различается – по центру она быстрее. Однако применяется для расчётов средний показатель – одна условная скорость.

Различают два вида перемещения по трубам: ламинарное (струйное, характерное для труб с малым диаметром) и турбулентное (имеет неупорядоченный характер движения с непроизвольным образованием вихрей в любом месте широкой трубы).

Расчет диаметра трубопровода магистрального газоснабжения

Газ перемещается не только из-за оказываемого на него внешнего давления. Его слои оказывают давление между собой. Поэтому учитывается и фактор гидростатического напора.

На скорость перемещения влияют и материалы труб. Так в стальных трубах в процессе эксплуатации увеличивается шероховатость внутренних стенок и оси сужаются по причине зарастания. Полиэтиленовые трубы, наоборот, увеличиваются во внутреннем диаметре с уменьшением толщины стенок. Всё это учитывается при расчётном давлении.

Основные уравнения гидравлического расчёта газопровода

Для расчёта движения газа по трубам берутся значения диаметра трубы, расходы топлива и потеря напора. Вычисляется в зависимости от характера движения. При ламинарном – расчёты производятся строго математически по формуле:

Р1 – Р2 = ∆Р = (32*μ*ω*L)/D2 кг/м2 (20), где:

  • ∆Р – кгм2, потери напора в результате трения;
  • ω – м/сек, скорость движения топлива;
  • D – м, диаметр трубопровода;
  • L – м, длина трубопровода;
  • μ — кг сек/м2, вязкость жидкости.

При турбулентном движении невозможно применить точные математические расчёты по причине хаотичности движения. Поэтому применяются экспериментально определяемые коэффициенты.

Рассчитываются по формуле:

Р1 – Р2 = (λ*ω2*L*ρ)/2g*D (21), где:

  • Р1и Р2 – давления в начале и конце трубопровода, кг/м2;
  • λ – безразмерный коэффициент сопротивления;
  • ω – м/сек, средняя по сечению трубы скорость движения газа;
  • ρ – кг/м3, плотность топлива;
  • D – м, диаметр трубы;
  • g – м/сек2, ускорение силы тяжести.

Видео: Основы гидравлического расчета газопроводов

Источник: https://promzn.ru/gazovaya-promyshlennost/gidravlicheskij-raschet-gazoprovoda.html

Гидравлический расчет газопровода

Гидравлический расчет газопровода проводится для стационарного режима течения и заключается в определении неизвестных параметров режима по заданным граничным условиям.

В число параметров режима входят давление в начальной и конечной точке газопровода, расход и скорость течения газа. В качестве граничных условий задаются,как правило, два из трех параметров: расход, давление в начальной и конечной точке.

Расчеты проводятся при заданном компонентном составе и температуре газа.

Основными задачами при выполнении гидравлического расчета для газопровода являются:

  • определение пропускной способности газопровода при заданном максимальном давлении газа в начальной точке и минимальном допустимом давлении газа в конечной точке;
  • определение давления в конечной точке газопровода при заданном расходе газа и давлении в начальной точке;
  • определение давления в начальной точке газопровода при заданном расходе газа и давлении в конечной точке;
  • определение расхода газа при заданных значениях давления в начальной и конечной точке газопровода.

Значения искомых величин определяются по формулам стационарного изотермического течения газа:

без учета рельефа трассы газопровода по формуле:

Рисунок 246.

с учетом рельефа трассы газопровода (hj ≠ hi) по формуле:

Рисунок 247.

Рисунок 248.

где

  • pi – абсолютное давление газа в начальной i точке u-го участка газопровода, МПа;
  • pj – абсолютное давление газа в конечной j точке u-го участка газопровода, МПа;
  • – КГС на участке газопровода u;
  • qu – расход газа при стандартных условиях по u-му участку газопровода, м3/ч;
  • |qu| – модуль величины qu , м3/ч;
  • – плотность газа при стандартных условиях, кг/м3;
  • Lu – расчетная длина u-го участка газопровода постоянного диаметра, м;
  • Tср – среднее значение температуры газа на участке газопровода, К;
  • zср – средний коэффициент сжимаемости газа;
  • g – ускорение свободного падения, м/с2;
  • hi – абсолютная отметка высот в начале (в узле i) u-го участка газопровода, м;
  • hj – абсолютная отметка высот в конце (в узле j) u-го участка газопровода, м;
  • R – газовая постоянная, Дж/(кг*К).
Читайте также:  Подключение газовой варочной панели

Коэффициент гидравлического трения λтр следует определять в зависимости от режима движения газа по газопроводу u, характеризуемого числом Рейнольдса:

Рисунок 249.

Коэффициент гидравлического трения следует определять по формуле:

Рисунок 250.

Коэффициент ε абсолютной эквивалентной шероховатости внутренней поверхности стенки трубы.

Среднее давление газа Рср по длине газопровода следует определять по формуле:

Рисунок 251.

где

  • p1 – абсолютное давление газа в начальной точке газопровода, МПа;
  • p2 – абсолютное давление газа в конечной точке газопровода, МПа.

Среднюю температуру газа Тср по длине газопровода следует принимать равной средней температуре газа (по данным телеметрии) или температуре окружающей среды (грунта для подземных газопроводов, воздуха – для надземных газопроводов).

Средний коэффициент сжимаемости газа по длине газопровода следует определять по формуле:

Рисунок 252.

Рисунок 253.

Рисунок 254.

Рисунок 255.

Максимальная скорость движения газа в u-ом участке газопровода νu, м/с, определяется по формуле:

Рисунок 256.

где

  • qu – расход газа при стандартных условиях по u-му участку газопровода, м3/ч;
  • Tср – среднее значение температуры газа на участке газопровода, К;
  • zср – средний коэффициент сжимаемости газа;
  • pi – абсолютное давление газа в начальной i точке u-го участка газопровода, МПа;
  • pj – абсолютное давление газа в конечной j точке u-го участка газопровода, МПа;
  • min (pi, pj) – минимальное значение из двух величин pi и pj;
  • du – внутренний диаметр u-го участка газопровода, мм.

Источник: https://www.politerm.com/zulugaz/webhelp/math_STO_calc.html

Гидравлический расчёт газопроводов

Основная задача гидравлических расчетов заключается в том, чтобы определить диаметры газопроводов. С точки зрения методов гидравли­ческие расчеты газопроводов можно разделить на следующие типы:

· расчет кольцевых сетей высокого и среднего давления;

· расчет тупиковых сетей высокого и среднего давления;

· расчет многокольцевых сетей низкого давления;

· расчет тупиковых сетей низкого давления.

Для проведения гидравлических расчётов необходимо иметь следующие исходные данные:

· расчетную схему газопровода с указанием на ней номеров и длин участков;

· часовые расходы газа у всех потребителей, подключенных к данной сети;

·допустимые перепады давления газа в сети.

Расчетная схема газопровода составляется в упрощенном виде по плану газифицируемого района. Все участки газопроводов как бы вып­рямляются и указываются их полные длины со всеми изгибами и поворотами. Точки расположения потребителей газа на плаке определяются местами расположения соответствующих ГРП или ГРУ.

12.1 Гидравлический расчет кольцевых сетей высокого и среднего давления.

Гидравлический режим работы газопроводов высокого и среднего давления назначается из условий максимального газопотребления.

Расчёт подобных сетей состоит из трёх этапов:

· расчет в аварийных режимах;

· расчет при нормальном потокораспределении ;

· расчёт ответвлений от кольцевого газопровода.

Расчетная схема газопровода представлена на рис. 2 . Длины от­дельных участков указаны в метрах. Номера расчетных участков указа­ны числами в кружках. Расход газа отдельными потребителями обозначен буквой V и имеет размерность м3/ч. Места изменения расхода газа на кольце обозначены цифрами 0, 1, 2, ….. , и т. д.. Источник питания газом (ГРС) подключен к точке 0.

Совет

Газопровод высокого давления имеет в начальной точке 0 избыточ­ное давление газаР Н =0,6 МПа. Конечное давление газа Р К = 0,15 МПа. Это давление должно поддерживаться у всех потребителей, подключен­ных к данному кольцу, одинаковым независимо от места их расположе­ния.

В расчетах используется абсолютное давление газа, поэтому расчет­ные Р Н =0,7 МПа и РК=0,25МПа. Длины участков переведены в километры.

Для начало расчёта определяем среднюю удельную разность квадратов давлений:

А СР = (Р2н – Р2к) / 1,1å l i

где å l i – сумма длин всех участков по расчётному направлению, км.

Множитель 1,1 означает искусственное увеличение длинны газопровода для компенсации различных местных сопротивлений (повороты, задвижки, компенсаторы и т. п.).

Далее, используя среднее значение А СР и расчетный расход газа на соответствующем участке, по номограмме рис. 11.

2 [10] определяем диаметр газопровода и по нему, используя ту же номограмму, уточняем значе­ние А для выбранного стандартного диаметра газопровода.

Затем по уточненному значению А и расчетной длине, определяем точное значе­ние разности Р2н – Р2к на участке. Все расчеты сводят в таблицы.

12.1.1 Расчет в аварийных режимах.

Аварийные режимы работы газопровода наступают тогда, когда откажут в работе участки газопровода, примыкающие к точке питания 0. В нашем случае это участки 1 и 18. Питание потребителей в аварийных режимах должно осуществляться по тупиковой сети с условием обязательного поддержания давления газа у последнего потребителя Р К = 0,25 МПа.

Результаты расчетов сводим в табл. 2 и 3.

Расход газа на участках определяется по формуле:

VР = 0,59S (К ОБ iV i)(м3 / ч),

где К ОБ i – коэффициент обеспеченности различных потребителей газа;

V i – часовой расход газа у соответствующего потребителя, м3 / ч.

Для простоты коэффициент обеспеченности принят равным 0,8 у всех потребителей газа.

Расчетную длину участков газопровода определяют по уравнению:

l Р = 1,1l Г (км),

Средняя удельная разность квадратов давлений в первом аварийном режиме составит:

А СР = (0,72 – 0,252) / 1,1• 6,06 = 0,064(МПа2 / км),

å l i = 6,06(км),

Табл. 2.

Отказал участок 1
№ уч. d У мм l Р км V Р м3 / ч Р2н-Р2к l Р Р2н-Р2к , МПа2
0,077 10053,831 0,045 0,003465
1,848 9849,4501 0,04 0,07392
0,407 9809,2192 0,04 0,01628
0,726 9796,579 0,04 0,02904
0,077 9787,3632 0,19 0,01463
0,473 9785,6909 0,19 0,08987
0,253 9745,46 0,18 0,04554
0,044 2566,8403 0,1 0,0044
0,121 2554,2002 0,1 0,0121
0,22 1665,1787 0,053 0,01166
0,121 1663,5064 0,053 0,006413
0,176 1459,1257 0,045 0,00792
0,154 1449,9099 0,045 0,00693
0,913 1437,2697 0,045 0,041085
0,451 903,3339 0,045 0,020295
0,154 901,6616 0,2 0,0308
0,363 12,64016 0,031 0,011253
ålР=6,578 å(Р2н-Р2к)=0,425601

P К = Ö(0,7 2 – 0,425601) – 0,1 = 0,1537696 Ошибка: 1,5 %

Источник: https://cyberpedia.su/2x441f.html

Методика, характеристики и параметры гидравлического расчета газопровода

Газопровод является конструкционной системой, основное назначение которой – транспортировка газа. Трубопровод помогает осуществить перемещения голубого топлива к конечному пункту, той есть к потребителю.

Для того чтобы это было проще сделать газ поступает в трубопровод под определенным давлением.

Для надежной и правильной работы всей конструкции газовой магистрали и его прилегающих ветках, необходим гидравлический расчет газопровода.

Для чего необходим расчет газопровода

  1. Расчет газопроводной магистрали необходим, чтобы выявить возможное сопротивление в газовой трубе.
  2. Правильные вычисления дают возможность качественно и надежно подобрать необходимое оборудование для газовой конструкционной системы.

  3. После произведенного расчета, можно наилучшим образом подобрать верный диаметр труб. В результате газопровод сможет осуществлять стабильное и эффективное поступление голубого топлива.

    Газ будет подаваться при расчетном давлении, он будет быстро и качественно доставляться во все нужные точки газопроводной системы.

  4. Газовые магистрали будут работать в оптимальном режиме.
  5. При правильном расчете в конструкции не должно быть излишних и чрезмерных показателей при установке системы.

  6. Если расчет выполнен правильно, застройщик может финансово сэкономить. Все работы будет выполнены согласно схеме, будут закуплены только необходимые материалы и оборудование.

Как работает система газовой магистрали

  1. В городской черте размещается сеть газовых трубопроводов. В конце каждого трубопровода, по которому должен поступать газ, установлены специальные газораспределительные системы, еще их называют газораспределительными станциями.

  2. Когда газ доставлен в такую станцию, происходит перераспределение давления, а точнее напор газа снижается.
  3. Затем газ следует в регуляторный пункт, а от него в сеть с более высоким давлением.
  4. Трубопровод с наивысшим давлением присоединяют к хранилищу под землей.

  5. Для регулирования суточного потребления топлива монтируют специальные станции. Их называют газгольдерными станциями.
  6. Газовые трубы, в которых протекает газ с высоким и среднем давлением, служат, как своеобразная подпитка газопроводов с низким напором газа. Для того чтобы это контролировать существуют точки регулировки.

  7. Чтобы определиться с потерями давления, а также точным поступлением всего необходимого объема голубого топлива в конечный пункт, вычисляют оптимальный диаметр труб. Вычисления производятся путем гидравлического расчета.

Существует местное сопротивление, возникающее на поворотах, в точках перемены скорости газа, при изменении диаметра той или иной трубы. Еще чаще всего бывает сопротивление при трении, оно происходит не зависимо от поворотов и скорости газа, его место распределения — вся протяженность газовой магистрали.

Газовая магистраль имеет возможность проводить газ, как в промышленные предприятия и организации, так и в коммунальные потребительские сферы.

С помощью расчетов определяются точки, куда необходимо поступление топлива с низким давлением. К таким точкам чаще всего относятся – жилые здания, коммерческие помещения и здания общего посещения, небольшие коммунальные потребители, некоторые маленькие котельные.

Гидравлический расчет с низким давлением газа по трубопроводу

  1. Ориентировочно необходимо знать количество жителей (потребителей) в расчетном районе, куда будет подаваться газ с низким давлением.
  2. Учитывается весь объем газа за год, который будет использоваться на всевозможные потребности.

  3. Определяется путем вычислений значение расхода топлива потребителями за определенное время, в данном случае берется показание в один час.
  4. Устанавливается местонахождение точек газораспределения, подсчитывается их количество.

Производят расчет перепадов давления участка газопроводной магистрали.

В данном случае, к таким участкам относятся распределительные точки. А также внутридомовой трубопровод, ветви абонентов. Затем учитываются общие перепады давления всей магистрали газопровода.

  1. Вычисляется площадь всех в отдельности труб.
  2. Устанавливается густота населения потребителей в данном районе.
  3. Выполняется расчет расхода газа на показание площади каждой отельной трубы.
  4. Осуществляется вычислительные работы по следующим показателям:
  • расчетные данные длины отрезка газового трубопровода;
  • фактические данные длины всего участка;
  • эквивалентные данные.

Для каждого участка газопровода необходимо посчитать удельную путевую и узловую затрату.

Гидравлический расчет со средним давлением топлива в газопроводе

При расчете газопровода со средним давлением первоначально берут во внимание показание начального напора газа.

Такое давление можно определить, если пронаблюдать подачу топлива начиная с главной газораспределительной точки до области преобразования и перехода от высокого давления к среднему распределению.

Давление в конструкции должно быть таковым, чтобы показатели не опускались ниже минимально допустимых значений при пиковой нагрузке на магистраль газопровода.

В вычислениях применяется принцип перемены давления, учитывая единицу длины измеренного трубопровода.

Обратите внимание

Для выполнения наиболее верного расчета, вычисления производятся в несколько стадий:

  1. На начальной стадии, становится возможным рассчитать потери давления. Берутся во внимания потери, которые возникают на главном участке газопровода.
  2. Затем выполняется расчет расхода газа на данном отрезке трубы. По полученным средним показателям потерь давления и по вычислениям расхода топлива, устанавливается, какая необходима толщина трубопровода, выясняется необходимые размеры труб.
  3. Учитываются все возможные размеры труб. Затем по номограмме вычисляется величина потерь для каждой из них.

Если гидравлический расчет трубопровода со средним напором газа верный, то потери давления на отрезках трубы будут иметь постоянное значение.

Гидравлический расчет с высоким давлением топлива по газопроводу

Выполнять вычислительную программу гидравлического расчета необходимо на основе высокого натиска сосредоточенного газа. Подбирается несколько версий газовой трубы, они должны подходить под все требования полученного проекта:

  1. Определяется минимальный диаметр трубы, который можно принять в рамках проекта для нормального функционирования всей системы.
  2. Принимается во внимания, в каких условиях будет происходить эксплуатация газопровода.
  3. Уточняется особая спецификация.

Далее производится гидравлический расчет по следующим стадиям:

  1. Изучается местность в том районе, где будет проходить газовый трубопровод. Досконально рассматривается план местности, чтобы избежать каких-либо ошибок в проекте при дальнейших работах.
  2. Изображается схема проекта. Ее главное условие, чтобы она проходила по кольцу. На схеме обязательно должны быть четко видны различные ответвления к станциям потребления. Составляя схему, делают минимальную длину пути труб. Это необходимо для того, чтобы весь газопровод максимально эффективно работал.
  3. На изображенной схеме производят измерения участков газовой магистрали. Затем выполняется расчетная программа, при этом, конечно же, учитывается масштаб.
  4. Полученные показания меняют, расчетную длину каждого изображенного на схеме участка трубы немного увеличивают, примерно на десять процентов.
  5. Производятся вычислительные работы для того чтобы определить, каким будет общий расход топлива. При этом учитывается расход газа на каждом участке магистрали, затем он суммируется.
  6. Заключительной стадией расчета трубопровода с высоким напором газа будет определение внутреннего размера трубы.

Для чего необходим гидравлический расчет внутридомового газопровода

В период расчетных работ определяются виды необходимых газовых элементов. Приборы, которые задействованы в регулировании и доставке газа.

Изображают схему всей внутридомовой системы. Это дает возможность во время вывить какие-либо неполадки, четко произвести монтаж.

В условиях подачи топлива, принимается в расчет количество жилых помещений, ванная и кухонная комната. В кухне принимается к сведению наличие таких составляющих, как вытяжка, дымовая труба. Все это нужно для того, чтобы качественно установить приборы и трубопровод для доставки голубого топлива.

Гидравлический расчет внутридомовой газовой системы

В данном случае, как и при расчете газопровода с высоким давлением, берется во внимание сосредоточенный объем газа.

Диаметр участка внутридомовой магистрали рассчитывается согласно потребляемой величине голубого топлива.

Также учитываются потери давление, которые могут произойти на пути доставки газа. В расчетной системе должны быть наименьшие возможные потери давления. Во внутридомовых газовых системах уменьшение давления довольно частое явление, поэтому вычислить этот показатель очень важно для эффективной работы всей магистрали.

Схема внутридомовой газовой сети

В высотных зданиях кроме изменений и перепадов давления, производятся вычисления гидростатического напора. Явление гидростатического напора происходит из-за того, что воздух и газ имеют разную плотность, в результате образуется данный вид напора в газовой трубопроводной системе с низким натиском.

Производятся вычисления величины газовых труб. Оптимальный диаметр труб может обеспечить наименьшие потери давления от станции перераспределения до точки доставки газа потребителю. При этом в программе расчета должно учитываться, что перепад давления не должен быть выше четырехсот паскалей. Такой перепад давления также закладывается в область распределения и точки преобразования.

При расчете расхода газа принимается к сведению то, что потребление голубого топлива происходит неравномерно.

Завершающим этапом расчета является сумма всех перепадов давления, она учитывает общий коэффициент потерь на магистрали и ее ветках. Суммарные показатель не будет превышать предельно допустимых значений, он будет составлять менее семидесяти процентов от номинального давления, которое показывают приборы.

Источник: http://energomir.biz/gazosnabzhenie/gazoprovod/gidravlicheskij-raschet-gazoprovoda.html

Гидравлический расчет газопровода

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:

dp = (626Аρ0Q0/ΔPуд)1/m1 (5.1)

где dp — расчетный диаметр, см; А, m, m1 — коэффициенты, зависящие от категории сети (по давлению) и материала газопровода; Q0 — расчетный расход газа, м3/ч, при нормальных условиях; ΔРуд — удельные потери давления (Па/м для сетей низкого давления)

ΔPуд = ΔPдоп /1,1L (5.2)

Важно

Здесь ΔРдоп — допустимые потери давления (Па); L — расстояние до самой удаленной точки, м. Коэффициенты А, m, m1 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 λ. 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 Reкp. При Re < Reкp течение происходит в ламинарном режиме, при Re > Reкp — 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 действует для напорных потоков. При переходе к безнапорным потокам переходная зона между ламинарным и турбулентным режимами возрастает, и использование числа Рейнольдса как критерия не всегда правомерно.

Число Рейнольдса есть отношение сил инерции, действующих в потоке, к силам вязкости. Также число Рейнольдса можно рассматривать как отношение кинетической энергии жидкости к потерям энергии на характерной длине. Число Рейнольдса применительно к углеводородным газам определяется по следующему соотношению:

Re = Q/9πdπν (5.

3)

где Q — расход газа, м3/ч, при нормальных условиях; d — внутренний диаметр газопровода, см; π – число пи; ν — коэффициент кинематической вязкости газа при нормальных условиях, м2/с (см. таб. 2.3).

Диаметр газопровода d должен отвечать условию:

(n/d) < 23 (5.4)

где 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. Коэффициент гидравлического трения λ определяется в зависимости от режима движения газа по газопроводу, характеризуемого числом Рейнольдса. Для ламинарного режима движения газа (Re ≤ 2000):

λ = 64/Re (5.5)

Для критического режима движения газа (Re = 2000–4000):

λ = 0,0025 Re0,333 (5.6)

Eсли значение числа Рейнольдса превышает 4000 (Re > 4000), возможны следующие ситуации. Для гидравлически гладкой стенки при соотношении 4000 < Re < 100000:

λ = 0,3164/25 Re0,25 (5.7)

При значении Re > 100000:

λ = 1/(1,82lgRe – 1,64)2 (5.8)

Для шероховатых стенок при Re > 4000:

λ = 0,11[(n/d) + (68/Re)]0,25 (5.9)

После определения вышеперечисленных параметров падение давления для сетей низкого давления вычисляется по формуле

Pн – Pк = 626,1λQ2ρ0l/d5 (5.10)

Совет

где Pн — абсолютное давление в начале газопровода, Па; Рк — абсолютное давление в конце газопровода, Па; λ — коэффициент гидравлического трения; l — расчетная длина газопровода постоянного диаметра, м; d — внутренний диаметр газопровода, см; ρ0 — плотность газа при нормальных условиях, кг/м3; Q — расход газа, м3/ч, при нормальных условиях;

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.

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

Для наружных надземных и внутренних газопроводов расчетная длина газопроводов определяется по формуле:

l = l1 + (d/100λ)Σξ (5.11)

где l1 — действительная длина газопровода, м; Σξ — сумма коэффициентов местных сопротивлений участка газопровода; d — внутренний диаметр газопровода, см; λ — коэффициент гидравлического трения, определяемый в зависимости от режима течения и гидравлической гладкости стенок газопровода.

Местные гидравлические сопротивления в газопроводах и вызываемые ими потери давления возникают при изменении направления движения газа, а также в местах разделения и слияния потоков.

Источники местных сопротивлений — переходы с одного размера газопровода на другой, колена, отводы, тройники, крестовины, компенсаторы, запорная, регулирующая и предохранительная арматура, конденсатосборники, гидравлические затворы и другие устройства, приводящие к сжатию, расширению и изгибу потоков газа.

Падение давления в местных сопротивлениях, перечисленных выше, допускается учитывать путем увеличения расчетной длины газопровода на 5–10%. Расчетная длина наружных надземных и внутренних газопроводов

l = l1 + Σξlэ (5.12)

где l1 — действительная длина газопровода, м; Σξ — сумма коэффициентов местных сопротивлений участка газопровода длиной l1, lэ — условная эквивалентная длина прямолинейного участка газопровода, м, потери давления на котором равны потерям давления в местном сопротивлении со значением коэффициента ξ = 1.

Обратите внимание

Эквивалентная длина газопровода в зависимости от режима движения газа в газопроводе: — для ламинарного режима движения

lэ = 5,5•10-6Q/v (5.13)

— для критического режима движения газа

lэ = 12,15d1,333v0,333/Q0,333 (5.14)

— для всей области турбулентного режима движения газа

lэ = d/[11(kэ /d + 1922vd/Q)0,25] (5.15)

При расчете внутренних газопроводов низкого давления для жилых домов допустимые потери давления газа на местные сопротивления, % от линейных потерь: – на газопроводах от вводов в здание до стояка — 25; – на стояках — 20; – на внутриквартирной разводке — 450 (при длине разводки 1–2 м), 300 (3–4 м), 120 (5–7 м) и 50 (8–12 м), Приближенные значения коэффициента ξ для наиболее распространенных видов местных сопротивлений приведены в табл. 5.2. Падение давления в трубопроводах жидкой фазы СУГ определяется по формуле:

H = 50λV2ρ/d (5.12)

где λ — коэффициент гидравлического трения (определяется по формуле 5.7); V — средняя скорость движения сжиженных газов, м/с.

С учетом противокавитационного запаса средние скорости движения жидкой фазы принимаются: – во всасывающих трубопроводах — не более 1,2 м/с; – в напорных трубопроводах — не более 3 м/с.

При расчете газопроводов низкого давления учитывается гидростатический напор Нg, даПа, определяемый по формуле

Hg = ±lgh(ρa – ρ0) (5.13)

где g — ускорение свободного падения, 9,81 м/с2; h — разность абсолютных отметок начальных и конечных участков газопровода, м; ρа — плотность воздуха, кг/м3, при температуре 0°С и давлении 0,10132 МПа; ρ0 — плотность газа при нормальных условиях кг/м3.

При выполнении гидравлического расчета надземных и внутренних газопроводов с учетом степени шума, создаваемого движением газа, следует принимать скорости движения газа не более 7 м/с для газопроводов низкого давления, 15 м/с для газопроводов среднего давления, 25 м/с для газопроводов высокого давления.

Таблица 5.2. Коэффициенты местных сопротивлений ξ при турбулентном движении газа (Re > 3500)

Вид местного сопротивления Значение Вид местного сопротивления Значение
Отводы: Сборники конденсата 0,5–2,0
гнутые плавные 0,20–0,15 Гидравлические затворы 1,5–3,0
сварные сегментные 0,25–0,20 Внезапное расширение трубопроводов 0,60–0,25
Кран пробочный 3,0–2,0 Внезапное сужение трубопроводов 0,4
Задвижки: Плавное расширение трубопроводов (диффузоры) 0,25–0,80
параллельная 0,25–0,50 Плавное сужение трубопроводов (конфузоры) 0,25–0,30
с симметричным сужением стенки 1,30–1,50 Тройники
Компенсаторы: потоков слияния 1,7
волнистые 1,7–2,3 разделения потоков 1,0
лирообразные 1,7–2,4
П-образные 2,1–2,7



Источник: http://www.exform.ru/project/gidravlicheskiy-raschet-gazoprovoda.php

Гидравлический расчет газопроводов

Диаметры газопроводов определяют посредством гидравлического расчета, исходя из условия обеспечения бесперебойного снабжения газом всех потребителей в часы максимального потребления.

При проектировании газопроводов определяют диаметр труб на основе значений расчетного расхода газа и удельных потерь давления.

При реконструкции газопроводов по заданным значениям диаметров и новым расходам газа определяют потери давления.

Важно

Сопротивление движению газа в трубопроводе складываются из сопротивлений по длине и местных сопротивлений. Сопротивление трения есть по всей длине трубопровода. Местные сопротивления образуются в местах изменения скорости и направления движения газа.

Источниками местных сопротивлений являются: переход с одного диаметр на другой, отводы, тройники, крестовины, компенсаторы, запорная и регулирующая арматура и т. д.

Считают, что потери на местные сопротивления составляют 5-10% от сопротивления по длине.

Расчетную длину наружных подземных и внутренних газопроводов определяют по формуле:

l = l1 + Ʃ ƺ*lэкв

где l1 – действительная длинагазопровода, м;

Ʃ ƺ – сумма коэффициентов местных сопротивлений участка газопровода длиной l1 ;

lэкв – эквивалентная длина прямолинейного участка газопровода, м (т. е. длина участка, потери давления на котором равны потерям давления на местном сопротивлении Ʃ ƺ=1).

Эквивалентную длину газопровода определяют в зависимости от режима движения в нем.

Расчетные перепады давлений газа в распределительных газопроводах низкого давления принимают равным 180 Па.

Для ламинарного режима движения газа при Re ≤ 2000 и коэффициенте гидравлического сопротивления ƛ = 64/Re потери давления, Па:

∆p = 1,132 ⋅ 106 ⋅ Q/d4 ⋅ᶹ⋅ ρ ⋅ l ,

где Q – расход газа, м3/ч; d – внутренний диаметр газопровода, см; ᶹ

кинематическая вязкость газа, м2/с; ρ– плотность газа кг/м3.

Для критического режима движения газа при Re= 2000-4000 и ƛ= 0,0025 3√Reпотери давления.

∆p= 0,516ρ⋅l.

Для турбулентного движения газа при Re > 4000 и

ƛ = 0,11 ()0,25

потери давления

∆p = 69()0,25 ⋅ρ⋅l,

где Кэкв – эквивалентная абсолютная шероховатость внутренней поверхности стенки трубы, см (для стальных труб принимается 0,01 , а для полиэтиленовых 0,002).

Движение газа в газопроводах среднего и высокого давлений, в отличие от газопроводов низкого давления, происходит при значительном изменении плотности газа и скорости его движения.

Совет

Для гидравлического расчета газопроводов среднего и высокого давлений в области турбулентного движения используют формулу

Р2абс.н – Р2абс.к = 1,4⋅10-5 ()0,25 ⋅ρ⋅l,

где Рабс.н – абсолютное давление газа в начале участка, МПа;

Рабс.к – абсолютное давление газа в конце участка, МПа.

Дата добавления: 2016-06-15; просмотров: 1742;

Источник: https://poznayka.org/s14959t1.html

Гидравлический расчет газопроводов

(рекомендуемое) 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:

(1)

где: P1 – максимальное давление газа в начале газопровода, МПа;

Р2 – то же, в конце газопровода, МПа;

l – расчетная длина газопровода постоянного диаметра, м;

di – внутренний диаметр газопровода, см;

q коэффициент кинематической вязкости газа при температуре 0°С и давлении 0,10132 МПа, м2/с;

Q расход газа при нормальных условиях (при температуре 0°С и давлении 0,10132 МПа), м3/ч;

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

r – плотность газа при температуре 0°С и давлении 0,10132 МПа, кг/м3.

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:

(2)

где: t – температура газа, °C;

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

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

di, Q – обозначения те же, что и в формуле (1).

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

7.

Обратите внимание

Для упрощения расчетов по определению потерь давления в полиэтиленовых газопроводах среднего и высокого давлений рекомендуется использовать приведенную на рис.

1 номограмму, разработанную институтами ВНИПИГаздобыча и ГипроНИИГаз для труб диаметром от 63 до 226 мм включительно.

Пример расчета. Требуется запроектировать газопровод длиной 4500 м, максимальным расходом 1500 м3/ч и давлением в точке подключения 0,6 МПа.

По формуле (2) находим предварительно диаметр газопровода. Он составит:

см

Принимаем по номограмме ближайший больший диаметр, он составляет 110 мм (di=90 мм). Затем по номограмме (рис. 1) определяем потери давления. Для этого через точку заданного расхода на шкале Q и точку полученного диаметра на шкале di проводим прямую до пересечения с осью I.

Полученная точка на оси I соединяется с точкой заданной длины на оси l и прямая продолжается до пересечения с осью .

Поскольку шкала l определяет длину газопровода от 10 до 100 м, уменьшаем для рассматриваемого примера длину газопровода в 100 раз (с 9500 до 95 м) и соответствующим увеличением полученного перепада давления тоже в 100 раз. В нашем примере значение составит:

0,55 100 = 55 кгс/см2

Определяем значение Р2 по формуле:

Полученный отрицательный результат означает, что трубы диаметром 110 мм не обеспечат транспорт заданного расхода, равного 1500 м3/ч.

Повторяем расчет для следующего большего диаметра, т.е. 160 мм. В этом случае P2 составит:

= 5,3 кгс/см2 = 0,53 МПа

Полученный положительный результат означает, что в проекте необходимо заложить трубу диаметром 160 мм.

Рис. 1. Номограмма для определения потерь давления в полиэтиленовых газопроводах среднего и высокого давления

8. Падение давления в газопроводах низкого давления следует определять по формуле:

(3)

где: Н – падение давления, Па;

n, d, J, Q, r, l – обозначения те же, что и в формуле (1).

Важно

Примечание: для укрупненных расчетов вторым слагаемым, указанным в скобках в формуле (3), можно пренебречь.

9. При расчете, газопроводов низкого давления следует учитывать гидростатический напор Нg, мм вод.ст., определяемый по формуле:

Hg = ±9,8h (ra – ro)

где: h – разность абсолютных отметок начальных и конечных участков газопровода, м;

ra – плотность воздуха, кг/м3, при температуре 0°С и давлении 0,10132 МПа;

ro – обозначение то же, что в формуле (1).

10. Гидравлический расчет кольцевых сетей газопроводов следует выполнять с увязкой давлений газа в узловых точках расчетных колец при максимальном использовании допустимой потери давления газа. Неувязка потерь давления в кольце допускается до 10%. При выполнении гидравлического расчета надземных и внутренних газопроводов с учетом степени шума, создаваемого движением газа, следует принимать скорости движения газа не болев 7 м/с для газопроводов низкого давления, 15 м/с – для газопроводов среднего давления, 26 м/с – для газопроводов высокого давления.

11.

Учитывая сложность и трудоемкость расчета диаметров газопроводов низкого давления, особенно кольцевых сетей, указанный расчет рекомендуется проводить на ЭВМ или по известным номограммам для определения потерь давления в газопроводах низкого давления. Номограмма для определения потерь давления в газопроводах низкого давления для природного газа с r=0,73 кг/м3 и J=14,3 106 м2/с приведена на рис. 2.

В связи с тем, что указанные номограммы составлены для расчета стальных газопроводов, полученные значения диаметров, вследствие более низкого коэффициента, шероховатости полиэтиленовых труб, следует уменьшать на 5-10%.

Рис. 2. Номограмма для определения потерь давления в стальных газопроводах низкого давления

Источник: http://koledj.ru/docs/index-6574.html

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector