Головна » Хвойні у дизайні » Програма гідравлічного розрахунку газопроводу низького тиску приклад. Високого та середнього тиску. Визначення оптимального числа ГРС та ГРП

Програма гідравлічного розрахунку газопроводу низького тиску приклад. Високого та середнього тиску. Визначення оптимального числа ГРС та ГРП

Вступ

В основі гідравлічного розрахунку газопровідної мережі лежить визначення оптимальних діаметрів газопроводів, що забезпечують пропуск необхідних кількостей газу за допустимих перепадів тиску. Розрахунок ведеться виходячи з максимально можливих витрат газу за години максимального газоспоживання. При цьому враховуються годинні витрати газу на потреби виробничих (промислових та сільськогосподарських), комунально-побутових споживачів, а також на індивідуально-побутові потреби населення (опалення, гаряче водопостачання). Як правило, при гідравлічному розрахунку газопроводів середнього та високого тиску розрахункові витрати газу споживачами приймаються як зосереджені навантаження, для мереж низького тиску враховується також і рівномірно розподілене навантаження. Відмінною особливістю систем газопостачання середнього тиску із встановленням газорегуляторних пунктів у кожного споживача або невеликої групи споживачів населеного пункту є застосовність до них принципу розрахунку мереж із рівномірно розподіленими навантаженнями.

Гідравлічний розрахунок газопроводу.

Під час руху газу трубопроводами відбувається поступове зниження початкового тиску за рахунок подолання сил тертя та місцевих опорів:

Залежно від швидкості потоку, діаметра труби і в'язкості газу протягом його може бути ламінарним, тобто упорядкованим у вигляді шарів, що рухаються один щодо іншого, і турбулентним, коли в потоці газу виникають завихрення і шари перемішуються між собою. Режим руху газу характеризується величиною критерію Рейнольдса:

де - швидкість потоку, м/с; D- Діаметр трубопроводу, м; ν - кінематична в'язкість, .

Інтервал переходу ламінарного руху в турбулентне називається критичним і характеризується Re = 2000-4000. При Re = 2000 перебіг ламінарний, а при Re = 4000 - турбулентний.

Практично у розподільчих газопроводах переважає турбулентний рух газу. Лише в газопроводах малого діаметра, наприклад, у внутрішньобудинкових, при невеликих витратах газ тече ламінарно. Перебіг газу по підземним газопроводам вважають ізотермічним процесом, так як температура грунту навколо газопроводу за короткий час протікання газу змінюється мало.

Розрізняють гідравлічний розрахунок мереж низького тиску та середнього (високого) тиску. Розробка системи газопостачання житлового будинку передбачає мережу низького тиску.

При розрахунку системи газопостачання низького тиску використовують формулу розрахунку втрат тиску дільниці.

(3)

Де – різниця тисків на початку та в кінці газопроводу, – коефіцієнт гідравлічного тертя, Q – витрата газу, d – внутрішній діаметр труби, – щільність газу, l – довжина газопроводу.

Також визначаються питомі втрати тиску на ділянках (Па/м – для низьких мереж) за формулою:

– допустимі втрати тиску (Па – для мереж низького тиску); L- Відстань до самої віддаленої точки, м. н.

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

Коефіцієнт гідравлічного тертя визначається в залежності від режиму руху газу по газопроводу, що характеризується числом Рейнольдса,

Де, ν-коефіцієнт кінематичної в'язкості газу, Q-витрата газу, d-внутрішній діаметр труби газопроводу.

А також залежно від гідравлічної гладкості внутрішньої стінки газопроводу, що визначається за умовою

Де, n - еквівалентна абсолютна шорсткість внутрішньої поверхні стінки труби, що приймається рівною для нових сталевих 0,01 см, для колишніх в експлуатації сталевих - 0,1 см, для поліетиленових незалежно від часу експлуатації - 0,0007 см, для мідних труб - 0,001 див.

Залежно від значення Re коефіцієнт гідравлічного тертя λ:

для ламінарного режиму руху газу при Re ≤ 2000

для критичного режиму руху газу при Re = 2000-4000

(8)

При Re = 4000 залежно від виконання умови (6):

для гідравлічно гладкої стінки (нерівність (6) справедливо):

при 4000 ≤ Re ≤ 100 000

при Re ˃ 100 000

для шорстких стінок (нерівність (6) несправедливо) при Re ˃ 4000

Таким чином, при проведенні гідравлічних розрахунків газорозподільної мережі враховується матеріал газопроводу, а також процес старіння труби, який виражається у збільшенні шорсткості та заростання сталевих труб та незмінності шорсткості в процесі експлуатації та повзучості поліетиленових труб. Повзучість поліетиленової труби виявляється у збільшенні внутрішнього діаметра на 5 процесі експлуатації під впливом внутрішнього тиску в результаті зменшення товщини стінки труби.

Особлива специфіка поліетиленових труб полягає ще й у тому, що вони можуть виготовлятися з поліетилену різної густини: середньої – ПЕ 80, високої – ПЕ 63 (нині в системах газорозподілу не застосовується), а також на основі бімодального кополімеру – ПЕ 100. , Що внутрішній шар стінки поліетиленової труби насичується газом і ступінь насичення залежить від тиску газу та щільності стінки. Насичення газом призводить до зміни шорсткості стінки, внаслідок чого змінюється гідравлічний опір труби. Повзучість також впливає на зміну шорсткості стінки труби в процесі експлуатації. У сукупності всі ці фактори визначають пропускну здатність поліетиленових труб.

При розрахунку газопроводів низького тиску, що прокладаються в умовах різко вираженого змінного рельєфу місцевості, треба враховувати гідростатичний натиск, Па,

де h- Різниця геометричних позначок газопроводу, м; знак "+" - при перебігу газу в напрямку знизу вгору, а знак "-" - при русі газу зверху вниз.

Втрати тиску в місцевих опорах викликаються змінами величин і напрямків швидкостей руху газу в місцях переходів газопроводу з одного діаметра на інший, в запірній арматурі, відводах, трійниках і т. д. За формулою Вейсбаха втрати тиску в місцевих опорах

Для ряду послідовно розташованих місцевих опорів на газопроводі одного діаметра сума їх

Середні значення коефіцієнтів деяких видів місцевих опорів наведено у таблиці 1.

Часто втрати тиску в місцевих опорах виражають через деяку еквівалентну довжину прямої ділянки труби lекв, на якій лінійні втрати тиску на тертя рівнозначні втрат на даному місцевому опорі,

де D- Внутрішній діаметр газопроводу, м; lекв - еквівалентна довжина, м, прямолінійної ділянки труби даного діаметра, на якому втрати тиску на тертя рівні втрат у місцевому опорі при .

Подібна інформація.

Для полегшення розрахунків на підставі формул (VI. 19) - (VI.22) розроблені таблиці та номограми. За ними з достатньою для практичних цілей точністю визначають: за заданою витратою та втратами тиску - необхідний діаметр газопроводу; за заданими діаметром та втратами - пропускну здатність газопроводу; за заданим діаметром та витратою - втрати тиску; за відомими місцевими опорами – еквівалентні довжини. Кожна таблиця та номограма складені для газу з певними щільністю та в'язкістю та окремо для низького плі середнього та високого тиску. Для розрахунку газопроводів низького тиску найчастіше використовують таблиці, структура яких добре ілюструється табл. VI.2. Сортамент труб у них характеризується зовнішнім діаметром d„, товщиною стінки sта внутрішнім діаметром d.Кожному діаметру відповідають питомі втрати тиску Д рта еквівалентна довжина Z 3KB , що залежать від певної витрати газу V.Номограми (рис. VI.3 – VI.7) є графічним еквівалентом даних, наведених у таблицях.

Таблиця VI.2

Втрати тиску Арі еквівалентні довжини для природного газу (р = 0,73 кг/м 3 , v = 14,3* 10"* м 2 /сек, труби сталеві водогазопровідні за ГОСТ 3262-62)

d H X (d), мм
21,3X2,8 (15,7)	26.8X2,8 (21,2)	33,5X3.2 (27,1)	42,3X3.2 (35,9)	48,0X3.5 (41,0)

Примітка. У чисельнику наведені втрати тиску, кгс/м* на 1 і, у вна- менювачі-внвівалентна довжина, в.

а- природний гав, р - 0,73 кг/м*, v = 14,3 'Ю - * м*/сек; б - газова фава пропану, р? = 2 Kf/m *, v = 3,7 * 10 ~ * м "/сек.

Приклад 17. По трубі (ГОСТ 3262-62) d H X s= 26,8 X 2,8 мм завдовжки I = 12 м подається природний газ тиску з р = 0,73 кг/м 9 в кількості V= 4 м 3 /год. На газопроводі встановлений пробковий кран і сміється два гнуті відводи 90°. Визначити втрати тиску у газопроводі.

Рішення.Г1о табл. VJ.2 знаходимо, що з витраті V= 4 м 9 /год питомі втрати па тертя Ар - 0,703 кг/м 2 на 1 м, а еквівалентна довжина? Ек п = = 0,52 м. За даними па с. 108 знаходимо коефіцієнти місцевих опорів: Для пробкового крана = 2,0 і гнутого відведення 90° ? 2 = 0,3. Розрахункова длпна газопроводу за формулою (VI.29) / розрахунок = 12 + (2,0 + 2-0,3) X 0,52 = = 13,5 м. = 9,52 кг/м 2 .

Приклад 18. По сталевому розподільчому газопроводу низького тиску, змонтованому з труб d H X s= 114 X 4 мм, довжиною I = 250 м подається природний газ з р = 0,73 кг/м 9 у кількості V - 200 м-коду 3 /год. Геодезична позначка кінцевого газопроводу вище за початковий на 18 м. Визначити втрати тиску в газопроводі.

Рішення.За номограмою на рис. VI.3 знаходимо, що при витраті V = = 200 м 3 /год питомі втрати тиску на тертя в газопроводі d H Xs = 114 X X 4 мм А р - 0,35 кг/м 2 на 1 м. Для обліку втрат тиску в місцевих опорах збільшуємо фактичну довжину газопроводу на 10%, т.в. Iрас Ч = 1,1 1факт = 1,1 * 250 = 275 м. Сумарні втрати тиску на тертя та в місцевих опорах Лр СуІ = 0,35-275 = 96 кг/м 2 .

Транспортований газ легший за повітря, тому в газопроводі створюється гідростатичний напір. За формулою (VI.24) Ар г ~ 18 (1,293 - 0,73)

*=« 10 кг/м 2 . Тоді шукані втрати тиску в газопроводі Ap* aKX =96 - - 10 = 86 кгс/см 2 .

Приклад 19. По сталевому газопроводу низького тиску d H X s = = 21,3-2,8 мм і завдовжки I = 10 м подається пропан у кількості V== 1,2 м 8 /год. На газопроводі встановлений пробковий кран і є один гнутий відвід 90 °. Визначити втрати тиску у газопроводі.

Рішення.За номограмою на рис. VI.4 знаходимо, що з витратою газу

V = 1,2 м 3 /год питомі втрати на тертя Ар= 0,75 кг/м 2 на 1 м. По номограмі на рис. VI.5, бдля цих умов еквівалентна довжина газопроводу /екп = 0,41 м. За даними на с. 108 коефіцієнти місцевих опорів: для пробкового крана?, = 2,0, для гнутого відведення 90 s? 2 = 0,3.

Розрахункова довжина газопроводу за формулою (VI.29) 1 раС год = 10 + 0,41 (2,0 + + 0,3) = 10,94 11 м. Сумарні втрати тиску Др Сум = 11 X

X 0,75 = 8,25 кг/м 2 .

Приклад 20. По сталевому газопроводу D y= 200 мм, довжиною 1600 м подається природний газ із щільністю р = 0,73 кг/м 3 у кількості 5000 м 8 /год. Визначити надлишковий тиск у кінці газопроводу, якщо на початку газопроводу він дорівнює 2,5 кгс/см 2 .

Рішення.За номограмою на рис. VI.7 знаходимо, що з витратою газу

V - 5000 м 3 /год для газопроводу D y= 200 мм (р - pl)IL= 1.17. Звідси абсолютний тиск наприкінці газопроводу

кгс/см 2 . Надлишковий тиск у кінці газопроводу р,-= 2,22 кгс/см 8

Від постачальника до споживача використовуються трубопроводи та інші спеціальні споруди та комплекси, які бувають різних розмірів та конструкцій. Щоб газова магістраль на всіх ділянках була надійною та ефективнішою в експлуатації, обов'язково проводиться гідравлічний розрахунок газопроводу з підбором оптимального для цих експлуатаційних умов режиму його роботи.

Чому необхідно проводити розрахунок газопроводу

Протягом усіх ділянок газопровідної магістралі проводяться розрахунки виявлення місць, де у трубах ймовірні появи можливих опорів, змінюють швидкість подачі палива.

Якщо всі обчислення зробити правильно, то можна підібрати найбільш відповідне обладнання та створити економічний та ефективний проект усієї конструкції газової системи.

Це позбавить зайвих, завищених показників при експлуатації та витрат у будівництві, які могли б бути при плануванні та встановленні системи без гідравлічного розрахунку газопроводу.

З'являється найкраща можливість підбору потрібного розміру у перерізі та матеріалів труб для більш ефективної, швидкої та стабільної подачі блакитного палива у заплановані точки системи газопроводу.

Забезпечується оптимальний робочий режим усієї газової магістралі.

Забудовники одержують фінансову вигоду при економії на закупівлі технічного обладнання, будівельних матеріалів.

Здійснюється правильний розрахунок газопровідної магістралі з урахуванням максимальних рівнів витрати пального під час масового споживання. Враховуються усі промислові, комунальні, індивідуально-побутові потреби.

Класифікація газопроводів

Сучасні газопроводи – це ціла система комплексів споруд, призначених для транспортування палива від місць його видобутку споживачів. Тому за призначенням вони бувають:

– для транспортування великі відстані від місць видобутку до пунктів призначення.
Місцевими – для збирання, розподілу та подачі газу до об'єктів населених пунктів та підприємств.

Магістральними трасами споруджуються компресорні станції, які потрібні для підтримки в трубах робочого тиску та постачання газу до призначених пунктів до споживачів у необхідних обсягах, розрахованих заздалегідь. Вони газ очищається, осушується, стискається і охолоджується, та був повертається в газопровід під певним тиском, необхідним даної ділянки проходження палива.

Усі газопроводи – це складні споруди, оснащені автоматизованими системами регулювання усіма технологічними процесами. Їхня експлуатація ґрунтується на технічних дослідженнях, у тому числі на результатах гідравлічного розрахунку трубопроводів.

Місцеві газопроводи, розташовані у населених пунктах, класифікуються:

По виду газу - транспортуватися може природний, зріджений вуглеводневий, змішаний та ін.
По тиску - на різних ділянках газ буває з низьким, середнім та високим тиском.
За розташуванням – зовнішні (вуличні) та , надземні та підземні.

Принцип роботи газової магістралі

У складі міських систем знаходяться:

джерело газопостачання;
газорозподільні станції;
газопроводи різних рівнів тиску;
газгольдерні станції;
ГРУ та ГРП;
засоби телемеханізації.

У процесі гідравлічного розрахунку всі ці об'єкти враховуються, тому що кожен з них робить свій вплив на швидкість і обсяг палива, що транспортується. Обчислення проводяться окремими ділянками, а потім підсумовуються.

Мережа газопроводів, що розташовані в межах міста, оснащена спеціальними системами для розподілу газу (станціями), які розташовуються наприкінці всіх цих трубопроводів.
При надходженні газу таку станцію, його тиск регулюється і перерозподіляється, а натиск подачі знижується до допустимих значень.
Потім газ переміщається до регуляторного пункту, звідти відправляється далі в мережу, де тиск знову збільшується.
Трубопроводи з найвищим рівнем тиску підключаються до систем, розташованих у підземних сховищах.
Для управління рівнем витрати газу в кожний добовий період будуються спеціальні газгольдерні станції.
Газ з високим і середнім показником рівня тиску транспортується в трубах, які є свого роду підживленням для магістралей з низьким напором газу. Для керування процесами перепадів тиску встановлюються спеціальні точки регулювання.
Щоб точно враховувати рівні втрати тиску при транспортуванні газу та надходження всього запланованого обсягу в призначений пункт, методом гідравлічного розрахунку визначають оптимальний діаметр труб для встановлення відповідного розміру.

Гідравлічний розрахунок газопроводу з низьким тиском

Спочатку орієнтовно враховується, скільки населення проживає в даному районі, кількість промислових, громадських об'єктів, а потім визначається приблизний обсяг газу, який потрібно витрачати на побутові та виробничі потреби.

Потім обчислюється середня витрата палива протягом певного часу (зазвичай 1:00).

Потрібно врахувати точки газорозподілу – підраховується їхня кількість, а також місцезнаходження, щоб знати, якої довжини треба буде будувати магістраль, який діаметр труб та будівельні матеріали вибрати.

Через різницю у показниках проводиться розрахунок як загальних перепадів тиску всієї магістралі, а й у розподільних точках, газопроводах усередині будинків та всіх абонентських гілках.

Якщо розміри труб різні, то вимірюється площа кожної однакової ділянки, розраховується витрата газу на всі ці показники окремо, а потім підсумовується.

Обчислювальні роботи виконуються з урахуванням кількох факторів: розрахункових даних відрізка газопроводу, фактичних показників з усієї ділянки та еквівалентних показань.

У результаті підраховується вузлова та питома дорожня витрата. Вузлова зосереджена певній точці магістралі, а питома колійна розподілена між вузловими точками.

Гідравлічний розрахунок газопроводу із середнім тиском

Враховуються показання тиску палива на початку його подачі. Ця ділянка знаходиться в межах від головної газорозподільної точки до місця де відбувається перехід високого тиску до середнього. Рівень тиску на цій ділянці повинен бути таким, щоб навіть у періоди найбільших навантажень на магістраль показники були завжди вищими за мінімальні допустимі позначки.

Застосовуються обчислення за принципом зміни тиску з урахуванням певної довжини трубопроводу.
Спочатку розраховуються втрати тиску, що виникають на основній ділянці магістралі, а потім – витрата палива.
За цими середніми показниками підбирається необхідна товщина та діаметри труб.
Вибираються всі можливі розміри, та був за номограмме визначається рівень втрат кожному за варіанта.
При правильних показаннях гідравлічного розрахунку втрати тиску таких ділянках завжди відповідають постійному рівню.

Обчислення проводяться з урахуванням найвищого тиску газу, а також всіх особливостей специфікації даного газопроводу. Тому підбираються будівельні матеріали та види труб із такими технічними характеристиками, які забезпечать нормальне функціонування системи газопроводу по всій магістралі. Обов'язково враховуються і всі умови, де буде прокладено газопровід. Докладно вивчається територія і складається точний її план. Далі:

Гідравлічний розрахунок газопроводів та середнього тиску

Складається схема проекту із чітко позначеними відгалуженнями до місць споживання.
Вибирається мінімальна довжина колії та обов'язково розташування по кільцю.
Розрахунки виробляються вимірів всіх ділянок з урахуванням масштабу.
Результати показань збільшуються – у результаті розрахункова довжина кожної ділянки буде на 10%.
Покази гідравлічного розрахунку, виконаного з кожної окремої ділянки, підсумовуються визначення загальної витрати палива.
Потім визначається внутрішній оптимальний розмір труби.

Що ще враховується під час розрахунку газопровідної магістралі

В результаті тертя стінки швидкість газу по перерізу труби різниться - по центру вона швидше. Проте застосовується для розрахунків середній показник – умовна швидкість.

Розрізняють два види переміщення трубами: ламінарне (струменеве, характерне для труб з малим діаметром) і турбулентне (має невпорядкований характер руху з мимовільним утворенням вихорів у будь-якому місці широкої труби).

Газ переміщається не тільки через зовнішній тиск, що надається на нього. Його шари чинять тиск між собою. Тому враховується і фактор гідростатичного тиску.

На швидкість руху впливають і матеріали труб. Так у сталевих трубах в процесі експлуатації підвищується шорсткість внутрішніх стін і осі звужуються через заростання. Поліетиленові труби, навпаки, збільшуються у внутрішньому діаметрі із зменшенням товщини стінок. Все це враховується під час розрахункового тиску.

Для розрахунку руху газу трубами беруться значення діаметра труби, витрати палива і втрата напору. Обчислюється залежно від характеру руху. При ламінарному - розрахунки проводяться строго математично за формулою:

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

∆Р – кгм2, втрати напору внаслідок тертя;
ω – м/сек, швидкість руху палива;
D – м, діаметр трубопроводу;
L – м, довжина трубопроводу;
μ - кг сек/м2, в'язкість рідини.

При турбулентному русі неможливо застосувати точні математичні розрахунки через хаотичність руху. Тому застосовуються експериментально зумовлені коефіцієнти.

Розраховуються за такою формулою:

Р1 – Р2 = (λ*ω2*L*ρ)/2g*D (21), де:

Р1і Р2 – тиску на початку та в кінці трубопроводу, кг/м2;
λ – безрозмірний коефіцієнт опору;
ω – м/сек, середня за перерізом труби швидкість руху газу;
ρ – кг/м3, щільність палива;
D – м, діаметр труби;
g – м/сек2, прискорення сили тяжкості.

Відео: Основи гідравлічного розрахунку газопроводів

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),

Відмовив ділянку 1
№ навч.	d У мм	l Р км	V Р м 3 / год	Р 2 н-Р 2 до l Р	Р 2 н-Р 2 до, МПа 2

		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
		ål Р =6,578			å (Р 2 н-Р 2 до) = 0,425601

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

Переходимо до розрахунку у другому аварійному режимі.

Відмовив ділянку 18
№ навч.	d У мм	l Р км	V Р м 3 / год	Р 2 н-Р 2 до l Р	Р 2 н-Р 2 до, МПа 2

		0,22	10053,831	0,045	0,0099
		0,231	10041,191	0,045	0,010395
		0,154	9152,1692	0,038	0,005852
		0,451	9150,4969	0,038	0,017138
		0,913	8616,5611	0,1	0,0913
		0,154	8603,9209	0,1	0,0154
		0,176	8594,7051	0,1	0,0176
		0,121	8390,3244	0,1	0,0121
		0,22	8388,6521	0,1	0,022
		0,121	7499,6307	0,085	0,010285
		0,044	7486,9905	0,085	0,00374
		0,253	308,37082	0,085	0,021505
		0,473	268,1399	0,06	0,02838
		0,077	266,4676	0,06	0,00462
		0,726	257,2518	0,06	0,04356
		0,407	244,61169	0,06	0,02442
		1,903	204,38072	0,045	0,085635
		ål Р =6,644			å (Р 2 н-Р 2 до) = 0,42383

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.

Номер точки на кільці	Відмовив ділянку 1	Відмовив ділянку 19
	Тиск газу, МПа	Тиск газу, МПа
	0,7	0,7
	0,2537696	0,6928925
	0,2750491	0,6853503
	0,3262698
	0,3560154	0,6683674
	0,409673	0,5961669
	0,418055	0,5831081
	0,4274131	0,567816
	0,4348505	0,5570592
	0,4480569	0,5369497
	0,4613621	0,5272855
	0,4661062	0,523727
	0,5126353	0,5027773
	0,593856	0,473714
	0,6060487	0,4688123
	0,6295514	0,4197916
	0,6423512	0,3896216
	0,6975206	0,2572353

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;

Номер відгалуження.	Початковий тиск, МПа	Кінцевий тиск, МПа	Довжина ділянки, км	Витрата газу, м 3/год	Діаметр умовний, мм
	0,2538	0,25	0,12	26,78
	0,275	0,25	0,11	1883,52
	0,3263	0,25	0,08	3,543
	0,356	0,25	0,16	1131,22
	0,4097	0,25	0,04	26,78
	0,418	0,25	0,12	19,525
	0,4274	0,25	0,07	433,01
	0,4348	0,25	0,1	3,543
	0,448	0,25	0,15	1883,52
	0,4614	0,25	0,15	26,78
	0,4661	0,25	0,06	15208,94
	0,5028	0,25	0,07	85,235
	0,4737	0,25	0,17	3,543
	0,4688	0,25	0,08	19,525
	0,4198	0,25	0,08	26,78
	0,3896	0,25	0,06	85,235
	0,2572	0,25	0,05	433,01

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.

N Про ділянку.	Витрати на ділянці, м 3 /год	Діаметр газопроводу, мм	Довжина ділянки, км	Р2Н-Р2К/l, МПа 2/км	Р 2 Н-Р 2 К, МПа 2	Р 2 Н-Р 2 К/V УЧ, 10 -6

	-10650,2445		0,2	0,052	0,0104	0,976
	-10623,4645		0,21	0,052	0,01092	1,026
	-8739,9445		0,14	0,034	0,00476	0,545
	-8736,4015		0,41	0,034	0,01394	1,596
	-7605,1815		0,83	0,085	0,07055	9,277
	-7578,4015		0,14	0,085	0,0119	1,57
	-7558,8765		0,16	0,085	0,0136	1,799
	-7125,8665		0,11	0,075	0,00825	1,158
	-7122,3235		0,2	0,075	0,015	2,106
	-5238,8035		0,11	0,039	0,00429	0,819
	-5212,0235		0,04	0,039	0,00156	0,299
	+9996,9165		0,23	0,122	0,02806	2,807
	+10082,1515		0,43	0,122	0,05246	5,203
	+10085,6945		0,07	0,122	0,00854	0,847
	+10105,2195		0,66	0,045	0,0297	2,939
	+10131,9995		0,37	0,045	0,01665	1,643
	+10217,2345		1,68	0,045	0,0756	7,399
	+10650,2445		0,07	0,05	0,0035	0,329
					S = 0,37968	S = 42,34 10 -6
					+0,04934

* 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.

N Про Ділянку.	Витрати на ділянці, м 3 /год	Діаметр газопроводу, мм	Довжина ділянки, км	Р2Н-Р2К/l, МПа 2/км	Р 2 Н-Р 2 К, МПа 2	Р 2 Н-Р 2 К/V УЧ, 10 -6

	-11250,2445		0,2	0,06	0,012	0,976
	-11223,4645		0,21	0,06	0,0126	1,026
	- 9339,9445		0,14	0,037	0,00518	0,545
	-9336,4015		0,41	0,037	0,01517	1,596
	-8205,1815		0,83	0,1	0,083	9,277
	-8178,4015		0,14	0,1	0,014	1,57
	-8158,8765		0,16	0,1	0,016	1,799
	-7125,8665		0,11	0,085	0,00935	1,158
	-7725,3235		0,2	0,085	0,017	2,106
	-5838,8035		0,11	0,048	0,00528	0,819
	-5812,0235		0,04	0,048	0,00192	0,299
	+9396,9165		0,23	0,117	0,02691	2,807
	+9482,1515		0,43	0,117	0,05031	5,203
	+9485,6945		0,07	0,117	0,00819	0,847
	+9505,2195		0,66	0,038	0,02508	2,939
	+9531,9995		0,37	0,038	0,01406	1,643
	+9617,2345		1,68	0,038	0,06384	7,399
	+10050,2445		0,07	0,045	0,00315	0,329
					S = 0,38304	S = 43,5 10 -6
					+0,00004

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.

Номер ділянки	Геометрич. Довжина, м	Розрахункова Довжина, м	Коеф. Поверхні	Коеф. Забудови	Наведена довжина, м	Дорожня витрата, м 3 / год

0-1
1-2						48,29538
2-3						96,59077
1-4						144,8862
4-5						144,8862
2-6						144,8862
3-7						144,8862
5-6						193,1815
6-7						96,59077
7-8						96,59077
6-9						96,59077
4-10						144,8862
3-12						144,8862
10-14						96,59077
10-11						96,59077
12-13						96,59077
12-14						96,59077
					Sl ПР = 5940

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.

Номер Ділянки	Розрах. витрата, м 3/год	Розрахунок довжина, м	Середня втрата тиску, Па/м	Діаметр Умовний, Мм	Діє. питома втрата тиску, Па/м	Втрата тиску на ділянці, Па	Давл. Наприкінці ділянки, Па

0-1	1786,92		1,33	325 ´ 8	1,1	24,2	4975,8
1-2	1134,94		1,33	273 ´ 7			4865,8
2-3	531,25		1,33	219 ´ 6	0,7		4711,8
3-7	72,44		1,33	108 ´ 4	0,9		4414,8
7-8	48,29		1,33	88,5 ´ 4	1,38	303,6	4111,2
2-6	458,81		1,33	219 ´ 6	0,47	155,1	4710,7
6-7	48,29		1,33	88,5 ´ 4	1,38	303,6	4407,1
Нев'язка у вузлі 7: (4414,8-4407,1) / 4414,8 100% = 0,17%
3-12	265,62		1,33	159 ´ 4	1,1		4348,8
12-14	48,29		1,33	88,5 ´ 4	1,3		4062,8
1-4	555,4		1,33	219 ´ 6	0,75	247,5	4728,3
4-10	265,62		1,33	159 ´ 4	1,1		4365,3
10-14	48,29		1,33	88,5 ´ 4	1,38	303,6	4061,7
Нев'язка у вузлі 14: (4062,8-4061,7)/4062,8 100% = 0,03%
5-6	96,59		1,33	114 ´ 4	1,2		4182,7
4-5	72,44		1,76	89 ´ 3	1,8		4117,8
Нев'язка у вузлі 5: (4182,7-4117,8)/4182,7 100% = 1,55%
6-9	48,29		1,76	88,5 ´ 4	1,38	303,6	4407,1
10-11	48,29		1,33	88,5 ´ 4	1,38	303,6	4061,7
12-13	48,29		1,33	88,5 ´ 4	1,38	303,6	4045,2

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 -

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.

N O ділянки	Витрата газу, м 3 /год	Коеф. одночасно.	Розрахунок. витрата, м 3 /год	Довжина ділянки м	Надб. на міс. сопр.	Розрахунок. довжина, м	Ум. діам. мм	Втрати тиску Па
								на 1 м	на уч-ці

10-15	1,17	0,65	1,17			13,2	21,3´2,8	2,2	29,04
9-10	0,34	0,45	1,521			3,6	21,3´2,8		14,4
8-9	3,51	0,35	1,5795			3,6	21,3´2,8	4,2	15,12
7-8	4,68	0,29	1,638			3,6	21,3´2,8	4,5	16,2
6-7	5,85	0,26	1,6965			8,75	21,3´2,8		43,75
1-6	11,7	0,255	3,042				21,3´2,8
0-1	17,55		4,47525				21,3´2,8
						S42,75			S388,51

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

I. Різновиди розрахунків мереж:

1) Оптимізаційні та техніко-економічні розрахунки вирішують завдання вибору основних параметрів, що включаються до завдання на проектування, зокрема: вибір оптимального напряму та умов прокладання трубопроводу, визначення найбільш ефективної технологічної схеми транспортування та параметрів трубопроводу, визначення доцільного рівня резервування в елементах систем та інші

2) Технологічні розрахунки включають вибір технології та технологічної схеми транспортування, обґрунтування технологічної структури трубопроводу, визначення складу та типу використовуваного обладнання, режимів його роботи та інші

3) Гідравлічні розрахунки передбачають визначення тиску і швидкості середовища, що переміщується по трубопроводу, в різних перерізах трубопроводу, а також втрати напору потоку, що рухається.

4) Теплові розрахунки включають визначення температури продукту, що транспортується, оцінку температури стінок трубопроводів та обладнання, а також втрат тепла трубопроводами та їх термічних опорів

5) Механічні розрахунки припускають оцінку міцності, стійкості та деформації трубопроводу, конструкцій, установок та обладнання під дією температури, тиску та інших навантажень та вибір значень параметрів, що забезпечують надійну роботу в заданих умовах

6) Розрахунок зовнішніх впливів на процес транспортування включають визначення температури зовнішнього середовища, вітрових, снігових та інших механічних навантажень, оцінку сейсмічності та інші

7) Розрахунок властивостей середовища, що транспортується, передбачає визначення фізичних, хімічних, термодинамічних та інших характеристик, необхідних для проектування трубопроводів та прогнозування режимів його експлуатації.

ІІ. Ціль гідравлічного розрахунку

Прямим завданням при проектуванні газопроводів є визначення внутрішнього діаметра труб при пропуску необхідної кількості газу за допустимих для конкретних умов втрати тиску.

Зворотне завдання – визначення втрат тиску при заданій витраті, діаметрі газопроводу та тиску.

ІІІ. Рівняння є підставою для виведення формул гідравлічного розрахунку

Більшість завдань розрахунку газопроводів рух газу вважатимуться ізотермічним, температура труби приймається рівної температурі грунту. Отже, визначальними параметрами будуть: тиск газу р, його щільність ρ і швидкість руху ω. Для їх визначення нам потрібна система із трьох рівнянь:

1) Рівняння Дарсі в диференціальній формі, що визначає втрати тиску на подолання опорів:

Де – коефіцієнт тертя, d – внутрішній діаметр

2) Зрівняння стану для обліку зміни щільності від зміни тиску:

3) Рівняння нерозривності:

Де М – масова витрата, Q 0 – об'ємна витрата, наведена до нормальних умов

Вирішуючи систему, отримаємо основне рівняння для розрахунку газопроводів високого та середнього тиску:

Для розрахунку міських газопроводів Т≈Т 0 , отже:

Для розрахунку низького тиску підставимо , а так як ≈Р 0 то формула набуде вигляду:

IV. Основні складові опору руху газу

· Лінійні опори тертя по всій довжині газопроводу

· Місцеві опори в місцях зміни швидкостей та напрямки руху

За співвідношенням місцевих втрат та втрат тиску за довжиною мережі бувають:

Короткі - місцеві втрати порівняні з втратами по довжині

Довгі - місцеві втрати зневажливо малі по відношенню до втрати за довжиною (5-10%)

V. Основні формули для гідравлічного розрахунку згідно
СП 42-101-2003

1. Падіння тиску на ділянці газової мережі можна визначити за формулами:

а) Для середнього та високого тиску:

Р н - абсолютний тиск на початку газопроводу, МПа;

Р к - абсолютний тиск наприкінці газопроводу, МПа;

Р0 = 0,101325 МПа;

Коефіцієнт гідравлічного тертя;

l – розрахункова довжина газопроводу постійного діаметра, м;

d – внутрішній діаметр газопроводу, см;

Щільність газу за нормальних умов, кг/м 3 ;

Q 0 - Витрата газу, м 3 /год, за нормальних умов;

б) Для низького тиску:

Р н - надлишковий тиск на початку газопроводу, Па;

Р к - надлишковий тиск в кінці газопроводу, Па

в) У трубопроводах рідкої фази ЗВГ:

V – середня швидкість руху зріджених газів, м/с: у всмоктувальних трубопроводах – не більше 1,2 м/с; у напірних трубопроводах – не більше 3 м/с

2. Режим руху газу газопроводом, що характеризується числом Рейнольдса:

де ν - коефіцієнт кінематичної в'язкості газу за нормальних умов, 1,4 10 -6 м 2 /с

Умови гідравлічної гладкості внутрішньої стінки газопроводу:

n - еквівалентна абсолютна шорсткість внутрішньої поверхні стінки труби, що приймається рівною для нових сталевих - 0,01 см, для колишніх в експлуатації сталевих - 0,1 см, для поліетиленових незалежно від часу експлуатації - 0,0007 см/

3. Коефіцієнт гідравлічного тертя визначається в залежності від значення Re:

а) для ламінарного режиму руху газу Re ≤ 2000:

б) для критичного режиму руху газу 2000 ≤ Re ≤ 4000:

в) при Re > 4000 - залежно від виконання умови гідравлічної гладкості внутрішньої стінки газопроводу:

Для гідравлічно гладкої стінки:

· При 4000< Re < 100000:

· При Re> 100000:

Для шорстких стін:

4. Попередній підбір діаметрів ділянок мережі

, де

· d p - розрахунковий діаметр [см]

· А, В, m, m1 - коефіцієнти, що визначаються за таблицями 6 та 7 СП 42-101-2003 залежно від категорії мережі (за тиском) та матеріалу газопроводу

· - Розрахункова витрата газу, м 3 /год, за нормальних умов;

· ΔP уд - питомі втрати тиску (Па/м - для мереж низького тиску, МПа/м - для мереж середнього та високого тиску)

5. При розрахунку газопроводів низького тиску враховується гідростатичний напір Нg, даПа, який визначається за формулою:

де g - прискорення вільного падіння, 9,81 м/с 2;

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

6. Місцеві опори:

Для зовнішніх надземних та внутрішніх газопроводів розрахункову довжину газопроводів визначають за формулою:

де l 1 - Дійсна довжина газопроводу, м;

Σξ – сума коефіцієнтів місцевих опорів ділянки газопроводу

Падіння тиску місцевих опорах (коліни, трійники, запірна арматура та інших.) допускається враховувати шляхом збільшення фактичної довжини газопроводу на 5 - 10 %

При розрахунку внутрішніх газопроводів низького тиску для житлових будинків допускається визначати втрати тиску газу на місцеві опори у розмірі:

На газопроводах від вводів у будівлю:

· До стояка - 25% лінійних втрат

· на стояках - 20% лінійних втрат

На внутрішньоквартирній розводці:

· При довжині розведення 1 - 2 м - 450% лінійних втрат

· При довжині розведення 3 - 4 м - 300% лінійних втрат

· При довжині розведення 5 - 7 м - 120% лінійних втрат

· При довжині розведення 8 - 12 м - 50% лінійних втрат

Більш докладні дані про величину ξ наведено у довіднику С.А.Рісіна:

7. Розрахунок кільцевих мереж газопроводів слід виконувати з ув'язкою тисків газу в вузлових точках розрахункових кілець. Проблема втрат тиску в кільці допускається до 10%. 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 .

VI. За конфігурацією мережі бувають:

1) Прості: трубопроводи з постійним діаметром і не мають відгалужень

2) Складні: мають хоча б одне відгалуження

а) Тупикові (зазвичай мережі низького тиску, дозволяють заощадити на трубопроводах, тому що мають мінімальну довжину)

б) Кільцеві (зазвичай мережі високого та середнього тиску, мають можливість резервування, тобто продовження постачання газом об'єктів у разі аварії на одній із ділянок шляхом перерозподілу потоків)

в) Змішані (поєднують можливості тупикових та кільцевих мереж, зазвичай виходять з тупикових мереж шляхом їх закільцьовування – додавання перемички між стратегічно важливими точками)