Гидравлический расчет внутреннего газопровода

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

Определение и необходимость гидравлического расчета

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

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

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

Проверяются на потерю давления трубопроводы:

• низкого давления;
• среднего напора;
• высокого.

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

Основные исходные данные

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

Исходные параметры представлены сведениями:

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

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

Схемы расчета

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

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

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

Методики

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

Применяются способы:

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

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

Влияние материала труб на расчет

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

Трубы газоснабжения рассчитываются с учетом коэффициента шероховатости:

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

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

Специальные программы

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

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

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

Профессиональные

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

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

Бесплатные

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

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

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

Бесплатные онлайн программы

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

Из технических условий берутся данные:

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

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

Примеры выполнения гидравлического расчета трубопровода

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

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

Гидравлический расчет газопровода низкого давления

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

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

Гидравлический расчет газопровода высокого давления

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

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

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