Гидравлический расчёт газопровода

Тема- гидравлический расчет газопровода котельной

Работа добавлена на сайт samzan.ru: 2015-07-10

Практическая работа №8

Тема: гидравлический расчет газопровода котельной.

Цель: научиться производить гидравлический расчет газопровода котельной с определением диаметров труб, потерь давления на расчетных участках газопровода и давления газа в точке присоединения газопотребляющего агрегата и газорегуляторной установки котельной.

Теоретическая часть:

Газопроводы, питающие котельные и промышленные предприятия, могут транспортировать газ, как среднего, так и высокого (для теплоэлектроцентралей) давления. Особенностью расчета является наличие большого количества местных сопротивлений, поэтому коэффициент, учитывающий их действие, принимается равным 1,3.

ХОД ВЫПОЛНЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ

В газопроводах среднего и высокого давления средняя потеря напора на 1 погонный километр трубы (ата2/км) определяется по формуле:

.        (1)

Где  — абсолютное давление в начале направления, ата;

— абсолютное давление в конце направления, ата;

— сумма расчетных длин участков данного направления, км.

Обратите внимание

За начало расчетного направления принимается место присоединения к газопроводу газопотребляющего агрегата (ГПА), а конечная точка — это место монтажа газорегуляторной установки (ГРУ).

Давление в начале направления  — это давление перед горелкой ГПА, определяется как сумма избыточного рабочего давления горелки, взятого из ее паспортных данных, и атмосферного давления.

Давление в конце направления  — расчетное давление на выходе из ГРУ.

Перед началом проведения расчетов необходимо разбить направление газопровода на участки, определить фактические длины этих участков и расчетный расход газа Вр на них.

Следующий этап — это нахождение по номограмме для определения потерь в газопроводах среднего и высокого давления (приложение Б) диаметра трубы, монтируемой на данном расчетном участке направления. Диметр трубы попадает на место пересечения значения средних потерь давления и расчетного расхода газа на данном участке.

Находят фактические потери давления на каждом участке направления Аф, ата2/км (по номограмме линию расхода газа на участке пересекают с линией, показывающий выбранный для данного участка диаметр трубы, после чего опускают перпендикуляр на ось потерь давления).

Определяют конечное давление газа на участке, ата:

         (2)

Таким способом производят расчет всех участков, постепенно продвигаясь от ГПА до ГРК по расчетному направлению.

Фактическая величина давления газа на выходе из ГРУ не должна быть ниже требуемой расчетной для обеспечения нормального режима работы оборудования ГРУ.

Данные для выполнения заданий

№ варианта
№ схемы газопровода
Тип горелки
Расход газа горелкой, м3/ч
Рабочее давление газа перед горелкой , мм вод. ст.
Требуемая расчетная величина на давления газа на выходе из ГРУ , ати
Фактическая длинаучастков , км

А
Б
В
Г

1
1
ИГК 4-50М
48
3000
0,4
0,019
0,0059
0,005
0,015

2
2
ГИФ-С-75
75
3000
0,4
0,002
0,019
0,15
–

3
1
БИГ-О-П-14
107,8
5000
0,8
0,006
0,0059
0,005
0,015

4
2
БИГ-О-П-14
77
5000
0,7
0,006
0,019
0,15
–

5
1
БИГ-О-П-14
77
5000
0,6
0,014
0,0059
0,005
0,015

6
2
ИГК 4-50М
48
3000
0,5
0,003
0,014
0,15
–

7
1
ГИФ-С-75
75
3000
0,5
0,014
0,007
0,01
0,015

8
2
БИГ-О-П-14
107,8
5000
0,6
0,005
0,02
0,15
–

9
1
БИГ-О-П-14
77
5000
0,7
0,014
0,005
0,005
0,015

10
2
БИГ-О-П-14
77
5000
0,7
0,005
0,015
0,02
–

11
1
ИГК 4-50М
48
3000
0,5
0,017
0,005
0,005
0,015

12
2
ГИФ-С-75
75
3000
0,5
0,005
0,015
0,01
–

13
1
БИГ-О-П-14
107,8
5000
0,7
0,005
0,0054
0,005
0,015

14
2
БИГ-О-П-14
77
5000
0,6
0,005
0,011
0,015
–

15
1
БИГ-О-П-14
77
5000
0,6
0,017
0,007
0,01
0,015

16
2
БИГ-О-П-14
107,8
5000
0,55
0,005
0,015
0,01
–

17
1
ИГК 4-50М
48
3000
0,45
0,017
0,015
0,005
0,015

18
2
ГИФ-С-75
75
3000
0,4
0,005
0,03
0,015
–

19
1
БИГ-О-П-14
107,8
5000
0,6
0,018
0,005
0,025
0,015

20
2
БИГ-О-П-14
77
5000
0,65
0,0054
0,024
0,015
–

21
1
БИГ-О-П-14
107,8
5000
0,55
0,018
0,035
0,005
0,015

22
2
ИГК 4-50М
48
3000
0,35
0,005
0,015
0,01
–

23
1
ГИФ-С-75
75
3000
0,4
0,018
0,0054
0,007
0,025

24
2
БИГ-О-П-14
107,8
5000
0,8
0,0054
0,015
0,015
–

25
1
БИГ-О-П-14
77
5000
0,7
0,018
0,005
0,005
0,015

26
2
ИГК 4-50М
48
3000
0,4
0,005
0,011
0,011
–

27
1
ГИФ-С-75
75
3000
0,5
0,018
0,017
0,015
0,015

28
2
БИГ-О-П-14
107,8
5000
0,8
0,0055
0,01
0,025
–

29
1
БИГ-О-П-14
77
5000
0,6
0,018
0,002
0,008
0,015

30
2
БИГ-О-П-14
107,8
5000
0,7
0,005
0,018
0,015
–

31
1
БИГ-О-П-14
107,8
5000
0,6
0,018
0,009
0,0055
0,015

32
2
ИГК 4-50М
48
3000
0,5
0,004
0,018
0,01
–

33
1
ГИФ-С-75
75
3000
0,4
0,018
0,006
0,0055
0,015

34
2
БИГ-О-П-14
107,8
5000
0,7
0,008
0,018
0,015
–

35
1
БИГ-О-П-14
77
5000
0,6
0,008
0,055
0,0055
0,015

36
х
БИГ-О-П-14
107,8
5000
0,6
0,005
0,011
0,018
–

ТРЕБОВАНИЯ К  ОФОРМЛЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ

    Индивидуальное задание  для выполнения практической работы должно быть выполнено на формате А4 со штампом и вложено в папку для практических работ.

В работе должно быть отражено:

•  название практической работы и ее номер;
•  ход выполнения работы;
•  номер полученного варианта задания;
•  исходные данные;
•  решение;
•  ответ с указанием единиц измерения показателей и выводы по решению.

Пример выполнения задания

Выполнить гидравлический расчет газопровода высокого давления. Вариант №36.

 Разбиваем трассу газопровода на расчетные участки в зависимости от расхода газа. Получились участки 1-2, 2-3, 3-4.

 Определяем основное направление газа: 1-2-3-4.

 Определяем расход газа на каждом участке всей сети. На участке 1-2 газ подается на один котел (каждый котел оборудован одной горелкой), на участке 2-3 газ подается на два котла, а на участке 3-4 — на три котла.

 Определяем фактические длины , составляющих направление участков, заносим данные в расчетную таблице.

После этого находим расчетную длину каждого участка :

,

,

 Определяем средние потери давления на единицу длины направления:

Давление на горелке определяется: 5000 мм вод. ст. + 1 ат = 1,5 ата

 Определив средние потери давления, по номограмме для расчета газопроводов среднего и высокого давления определяем диаметр каждого участка рассматриваемого направления, после чего по этой же номограмме определяем фактические потери давления на единицу длины газопровода , ата2/км.

 Определяем потери давления:

1-2  

2-3  

3-4  

 Определяем фактическую величину давления газ в узлах сети, ата:

;

;

.

Ответ: фактическая величина давления газа на выходе из ГРУ котельной ниже требуемой.

Расчетная таблица

№ участка
Фактическая длина участка, км
Расчетная длина участка , км
Расчетный расход газа на участке , м3/ч
Наружный диаметр газопровода , мм
Условный диаметр газопровода , мм
Фактические потери на единицу длины участка
Потери давления на участке газопровода ,
Давления газа

Начальное
Конечное

1-2
0,005
0,0065
107,8
42*3
40
5,2
0,0338
1,5
1,511

2-3
0,011
0,0143
215,6
42*3
40
10
0,143
1,511
1,558

3-4
0,018
0,0234
323,4
57*3
50
5,2
0,1217
1,558
1,597

Вывод: выполняя данную работу, я научился производить гидравлический расчет газопровода котельной с определением диаметров труб, потерь давления на расчетных участках газопровода и давления газа в точке присоединения газопотребляющего агрегата и газорегуляторной установки котельной.

Контрольные вопросы

 Методика гидравлического расчета газопровода котельной.

 Составление схемы газопроводов котельных.

 Особенности прокладки газовых сетей промышленных предприятий.

ГРУ

СХЕМА №2

А

В

ГРУ

СХЕМА №1

Б

А

В

Г

ГРУУ

4

3

2

1

Гидравлический расчет трубопроводов можно сделать самому

Содержание

• 1 Введение
• 2 Расчетная часть
• 3 Заключение

Трубопровод как способ транспортировки жидких и газообразных сред является самым экономичным способом во всех отраслях народного хозяйства. А значит он  всегда будет пользоваться повышенным вниманием у специалистов.

Гидравлический расчет при проектировании трубопроводной системы позволяет определить внутренний диаметр труб и падение напора в случае максимальной пропускной способности трубы. При этом обязательным является наличие следующих параметров: материал, из которого изготовлены трубы, вид трубы, производительность, физико-химические свойства перекачиваемых сред.

Производя вычисления по формулам, часть заданных величин можно взять из справочной литературы. Ф.А.Шевелев, профессор, доктор технических наук разработал таблицы для точного расчета пропускной способности.

Важно

Таблицы содержат значения внутреннего диаметра, удельного сопротивления и др параметры. Помимо этого, существует таблица приближенных значений скоростей для жидкостей, газа, водяного пара для упрощения работы с определением пропускной способности труб.

Используется в коммунальной сфере, где точные данные  не столь необходимы.

Способ установки гидравлических трубопроводов

Расчетная часть

Расчет диаметра начинается с использования формулы равномерного движения жидкости (уравнение неразрывности):

q = v*ω,

где q — расчетный расход

v — экономическая скорость течения.

ω — площадь поперечного сечения круглой трубы с диаметром d.

Рассчитывается по формуле:

ω = πd² / 4,

где d — внутренний диаметр

отсюда  d = √4*q/ v*π

Скорость движения жидкости в трубопроводе принимается равной 1,5-2,5 м/с. Это то значение, которое соответствует оптимальной работе линейной системы.

Потери напора (давления) в напорном трубопроводе находят по формуле Дарси:

h = λ*( L/ d)*( v2/2g),

Как проводится гидравлический расчет

где g — ускорение свободного падения,

L — длина участка трубы,

v2/2g — параметр, обозначающий скоростной (динамический) напор,

λ — коэффициент гидравлического сопротивления, зависит от режима движения жидкости и степени шероховатости стенок трубы. Шероховатость подразумевает неровность, дефект внутренней поверхности трубопровода и подразделяется на абсолютную и относительную. Абсолютная шероховатость — это высота неровностей. Относительную шероховатость можно рассчитать по формуле:

ε = е/r.

Шероховатость различна по форме и неравномерна по длине трубы. В связи с этим в расчетах принимается усредненная шероховатость k1 — поправочный коэффициент.

Данная величина зависит от целого ряда моментов: материал труб, длительность эксплуатации системы, различные дефекты в виде коррозии и др. При стальном исполнении трубопровода значение применяется равным 0,1-0,2 мм.

В то же время, в иных ситуациях параметр k1 можно взять из таблиц Ф.А.Шевелькова.

В том случае, если длина магистрали невысока, то местные потери напора (давления) в оборудовании насосных станций примерно одинаковы потерям напора по длине труб. Общие потери определяются по формуле:

h = P/ρ*g, где

ρ — плотность среды

Случаются ситуации, когда трубопровод пересекает какое-либо препятствие, например, водные объекты, дороги и др. Тогда используются дюкеры — сооружения, представляющие собой короткие трубы, прокладываемые под преградой. Здесь тоже наблюдается напор жидкости. Диаметр дюкеров находится по формуле (с учетом, что скорость течения жидкости составляет более 1 м/сек):

h = λ*( L/ d)*( v2/2g),

h = I*L+ Σζ* v2/2g

ζ — коэффициент местного сопротивления

Совет

Разность отметок лотков труб в начале и конце дюкера принимается равной потерям напора.

Материал для гидравлических трубопроводов

Местные сопротивления рассчитываются по формуле:

hм = ζ* v2/2g.

Движения жидкости бывают ламинарные и турбулентные. Коэффициент hм зависит от турбулентности потока (число Рейнольдса Re). С увеличением турбулентности создаются дополнительные завихрения жидкости, за счет чего величина коэффициента гидравлического сопротивления увеличивается. При Re › 3000 всегда наблюдается турбулентный режим.

Коэффициент гидравлического сопротивления при ламинарном режиме, когда Re ‹ 2300, рассчитывается по формуле:

λ = 64/ Re

В случае квадратичности турбулентного потока ζ будет зависеть от архитектуры линейного объекта: угла изгиба колена, степенью открытия задвижки, наличием обратного клапана. Для выхода из трубы ζ равна 1. Длинные трубопроводы имеют местные сопротивления порядка 10-15% на трение hтр. Тогда полные потери:

Н = hтр + Σ hтр ≈ 1,15 hтр

Производя расчеты, выбирается насос, исходя из параметров подачи, напора, действительной производительности.

Заключение

Гидравлический расчет трубопровода вполне возможно произвести в онлайн-ресурсе, где калькулятор выдаст искомую величину. Для этого достаточно ввести в качестве исходных величин состав труб, их длину и машина выдаст искомые данные (внутренний диаметр, потери напора, расход).

Помимо этого, существует онлайн версия программа «Таблицы Шевелева» ver 2.0. Она проста и удобна в освоении, является имитатором книжного варианта таблиц и также содержит калькулятор подсчета.

Компании, занимающиеся прокладкой линейных систем, имеют в своем арсенале специальные программы для расчетов пропускной способности труб. Одна из таких «Гидросистема» разработана российскими программистами, популярна в российской же промышленности.

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.

Обратите внимание

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.

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.

Важно

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: 1743;

Гидравлический расчет газопровода онлайн калькулятор

Ваш отзыв

al-vo.ru

В основе гидравлического расчета газопроводной сети лежит определение оптимальных диаметров газопроводов, обеспечивающих пропуск необходимых количеств газа при допустимых перепадах давления.

Расчет ведется исходя из максимально возможных расходов газа в часы максимального газопотребления.

При этом учитываются часовые расходы газа на нужды производственных (промышленных и сельскохозяйственных), коммунально-бытовых потребителей, а также на индивидуально-бытовые нужды населения (отопление, горячее водоснабжение).

Как правило, при гидравлическом расчете газопроводов среднего и высокого давления расчетные расходы газа потребителями принимаются в качестве сосредоточенных нагрузок, для сетей низкого давления учитывается также и равномерно распределенная нагрузка.

Отличительной особенностью систем газоснабжения среднего давления с установкой газорегуляторных пунктов у каждого потребителя или небольшой группы потребителей населенного пункта является применимость к ним принципа расчета сетей с равномерно распределенными нагрузками.

При движении газа по трубопроводам происходит постепенное снижение первоначального давления за счет преодоления сил трения и местных сопротивлений.

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.

Совет

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)

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.

Обратите внимание

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)

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%.

Важно

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.

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)

Совет

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

tehgazpribor.ru

Версия «Hydraulic Calculator Standard» предназначена для проектных и эксплуатационных организаций:

• Программа — позволяет проводить поверочные и проектные (подбор диаметров) гидравлические расчеты, как кольцевых, так и тупиковых сетей низкого, среднего и высокого давления для стальных и полиэтиленовых газопроводов.
• Расчет газопотребления одна из встроенных функций программы «Hydraulic Calculator-Standard» (Меню «Расчет/Расчет газопотребления»).
• Стоимость комплекта — 36698 руб. (включая НДС 18% и стоимость ключа аппаратной защиты, стоимость экспресс-доставки оплачивается дополнительно).

Сетевой версии программы нет, отдельно ключи защиты не продаются, скидки предоставляются при покупке десяти и более поставочных комплектов программы.

В АО «Гипрониигаз» принят следующий порядок продажи программы гидравлического расчета газовых сетей «Hydraulic Calculator Standard».

1. При принятии решения о приобретении программы пользователь пересылает (e-mail, факс) заявку, где указывает:

• количество приобретаемых комплектов;
• необходимые реквизиты для заключения договора на поставку и выставления счета на оплату:
• полное название организации,
• юридический адрес,
• полные банковские реквизиты,
• ФИО руководителя организации (полностью), от имени которого будет заключаться договор на поставку (при наличии доверенности  — её копию).

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.

Обратите внимание

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) / 1,1•å 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 = 0,59•S (К ОБ i•V 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 = 1,1•l 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 %

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

Расчет газопроводной магистрали необходим, чтобы выявить возможное сопротивление в газовой трубе.

Правильные вычисления дают возможность качественно и надежно подобрать необходимое оборудование для газовой конструкционной системы.

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.

Газовые магистрали будут работать в оптимальном режиме.

При правильном расчете в конструкции не должно быть излишних и чрезмерных показателей при установке системы.

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

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.

Когда газ доставлен в такую станцию, происходит перераспределение давления, а точнее напор газа снижается.

Затем газ следует в регуляторный пункт, а от него в сеть с более высоким давлением.

Трубопровод с наивысшим давлением присоединяют к хранилищу под землей.

Для регулирования суточного потребления топлива монтируют специальные станции. Их называют газгольдерными станциями.

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.

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

Ориентировочно необходимо знать количество жителей (потребителей) в расчетном районе, куда будет подаваться газ с низким давлением.

Учитывается весь объем газа за год, который будет использоваться на всевозможные потребности.

Определяется путем вычислений значение расхода топлива потребителями за определенное время, в данном случае берется показание в один час.

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.

Вычисляется площадь всех в отдельности труб.

Устанавливается густота населения потребителей в данном районе.

Выполняется расчет расхода газа на показание площади каждой отельной трубы.

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.

Важно

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

На начальной стадии, становится возможным рассчитать потери давления. Берутся во внимания потери, которые возникают на главном участке газопровода.

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.

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:

Определяется минимальный диаметр трубы, который можно принять в рамках проекта для нормального функционирования всей системы.

Принимается во внимания, в каких условиях будет происходить эксплуатация газопровода.

Уточняется особая спецификация.

Далее производится гидравлический расчет по следующим стадиям:

Изучается местность в том районе, где будет проходить газовый трубопровод. Досконально рассматривается план местности, чтобы избежать каких-либо ошибок в проекте при дальнейших работах.

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.

На изображенной схеме производят измерения участков газовой магистрали. Затем выполняется расчетная программа, при этом, конечно же, учитывается масштаб.

Полученные показания меняют, расчетную длину каждого изображенного на схеме участка трубы немного увеличивают, примерно на десять процентов.

Производятся вычислительные работы для того чтобы определить, каким будет общий расход топлива. При этом учитывается расход газа на каждом участке магистрали, затем он суммируется.

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.