Пропускная способность газовой трубы низкого давления. Расчётные расходы газа. Расчет с помощью программ

Добавлено: 13.02.2017

Строительство плавательного водоёма всегда сопровождается прокладкой трубопроводов и установкой закладных элементов, таких как, возвратные форсунки, донные заборники, скиммеры... Если диаметр труб будет меньше необходимого, забор и подача воды будут происходить с повышенными потерями на трение, отчего насос будет испытывать нагрузки, способные вывести его из строя. Если трубы проложены диаметром большим необходимого - неоправданно повышаются расходы на строительство водоёма.

Как правильно подобрать диаметр труб?

Как правильно подобрать диаметр труб?

Возвратные форсунки, донные заборники, скиммеры, каждый имеют отверстие для подключения определенного диаметра, что первоначально определяет диаметр труб. Обычно эти подключения - 1 1/2" - 2", к которым подсоединяется труба, диаметром 50 мм. Если несколько закалдных элементов соединяются в одну линию, то общая труба должна быть большего диаметра, чем трубы, подходящие к ней.

На выбор трубы влияет также производительность насоса, которая определяет скорость и количество перекачиваемой воды.

Пропускную способность труб различного диаметра можно определить по следующей таблице:

Пропускная способность труб различного диаметра.

Для подбора диаметра турбы нам понадобиться знание следующих величин:

Расмотрим технологию подбора труб на конкретных примерах обвязки закладных элементов.

Диаметр трубы для подключения возвратных форсунок.

Например, движение воды в системе обеспечивается насосом , максимальной производительностью 16 м 3 /час. Возврат воды в плавательную чашу осуществляется через 4 возвратные форсунки - (подключение 2" наружная резьба), каждая ввинчена в с соединением D 50/63. Форсунки расположены попарно на противоположных бортах. Подберем необходимый трубопровод.

Скорость воды на подающей магистрали - 2 м/с. Форсунки делятся на две ветви по две штуки. Производительность на каждую форсунку - 4 м 3 /час, на каждую ветвь - 8 м 3 /час. Подберём диаметр общей трубы, трубы на каждую ветвь и турбы на каждую насадку. Если в таблице нет точного совпадения производительности для конкртеной скорости течения, берем ближайшую. По таблице получается:

• при производительности 16 м 3 /час (в таблице ближайшее значение 14,14 м 3 /час) - диаметр трубы равен 63 мм;
• при производительности 8 м 3 /час (в таблице ближайшее значение 9,05 м 3 /час) - диаметр турбы равен 50 мм;
• при производительности 4 м3/час (в таблице ближайшее значение 3,54 м 3 /час) - диаметр трубы равен 32 мм.

Получается, что на общую подачу подходит труба, диаметром 63 мм, на каждую ветвь - диаметром 50 мм, и на каждую насадку - диаметром 32 мм. Но так, как стеновой проход расчитан на подключение 50 и 63 трубы, трубу, диаметром 32 мм не берём, а соединяем всё трубой 50 мм. К тройнику идет 63-я труба, разводка 50-й трубой.

Диаметр труб для подключения скиммеров.

Тот же насос с производительностью 16 м 3 /час забирает воду через скиммеры. в режиме фильтрации забирает обычно от 70 до 90% воды от общего потока, который всасывает насос, остальное приходится на донный слив. В нашем случае 70% производительности - это 11,2 м 3 /час. Подключение скиммер обычно это 1 1/2" или 2". Скорость потока на всасывающей линии насоса - 1.2 м/с.

По таблице получаем:

• для этого случая достаточно трубы, диаметром 63 мм, но идеально - 75 мм;
• в случае подключения двух скимеров, разветвление ведём 50-ой трубой.

Диаметр труб для подключения донного заборника.

30% от производительности насоса EcoX2 16000 - это 4,8 м 3 /час. По таблице для подключения донного стока достаточно трубы 50 мм. Обычно при подключении донного стока ориентируются на диаметр его присоединения. Стандартный имеет подсоединение 2", поэтому выбирают трубу 63 мм.

Расчет диаметра трубы.

Формулу для расчета оптимального диаметра трубопровода получим из формулы для расхода:

Q - расход перекачиваемой воды, м 3 /с
d - диаметр трубопровода, м
v - скорость потока, м/с

П- число пи = 3.14

Отсюда, расчетная формула для оптимального диаметра трубопровода:

d=((4*Q)/(П*v)) 1/2

Обратим внимание на то, что в этой формуле расход перекачиваемой воды выражен в м 3 /с. Производительность насосов обычно указывается в м 3 /час. Для того, чтобы перевести м 3 /час в м 3 /с, необходимо значение поделить на 3600.

Q(м 3 /с)=Q(м 3 /час)/3600

В качестве примера расчитаем оптимальный диаметр трубопровода для производительности насоса 16 м 3 /час на подающей магистрали.

Переведем производительность в м 3 /с:

Q(м 3 /с)=16 м 3 /час/3600 = 0,0044 м 3 /с

Скорость потока на подающей магистрали равна 2 м/с.

Подставляя значения в формулу получим:

d=((4*0,0044)/(3,14*2)) 1/2 ≈0,053 (м) = 53 (мм)

Получилось, что в данном случае оптимальный внутренний диаметр трубы будет равен 53 мм. Сравниваем с таблицей: для ближайшей производительности 14.14 м 3 /час при скорости протока 2 м/с подходти труба внутренним диаметром 50 мм.

При подборе труб Вы можете воспользоваться одним из описанных выше способов, мы подтвердили расчетами их равнозначность.

По материалам сайтов: waterspace com, ence-pumps ru

Сегодня наиболее дешевым и доступным видом топлива является газ. Это особенно заметно, если сравнивать его с электричеством. Поэтому в последнее время владельцы загородных домов интересуются, как осуществить расчет диаметра газопровода и на что обратить внимание при монтаже.

Ведь пути, подводящие к дому взрывоопасное топливо, следует прокладывать с особой осторожностью и соблюдать все стандарты.

Главная причина заключается в дешевизне и удобстве. Сложная экономическая ситуация в стране вынуждает владельцев частных домов подыскивать наиболее доступный вариант обогрева здания. Поэтому совсем неудивительно, что со временем собственники коттеджей приходят к выводу, что нужно газифицировать постройку.

Да, несомненно, можно обогревать жилье при помощи электричества. Но такое решение довольно дорогостоящее, особенно если нужно отапливать несколько сотен квадратных метров.

Да и капризы природы в виде сильного ветра или урагана могут оборвать кабеля и придется неизвестно сколько сидеть без отопления, еды и горячей воды.

Современные газовые магистрали прокладываются с использованием прочных и высококачественных труб и деталей. Поэтому природные катаклизмы вряд ли смогут навредить такой конструкции

Еще одной альтернативой газа есть старый и проверенный способ - греться при помощи камина или печи. Основной недостаток такого решения заключается в том, что хранение дров или угля приведет к появлению грязи.

К тому же нужно будет выделять дополнительные квадратные метры для их складирования. Поэтому голубое топливо еще не один год будет занимать лидирующую позицию.

Основные разновидности газопроводов

Существует три вида магистралей. Первая - это газопровод низкого давления. Для такой системы максимально допустимое давление составляет 5 кПа. Чаще всего этот тип прокладывается в небольших населенных пунктах. Также он используется для газоснабжения медицинских учреждений, жилых построек, детских и общественных сооружений.

Для второй разновидности - магистрали среднего давления - поток топлива может подаваться с силой до 0,3 МПа. Сфера применения этого типа ограничивается обеспечением газом квартальных и районных регуляторных станций.

Что касается магистрали высокого давления, то она предназначена для подвода топлива к крупным промышленным предприятиям. Для владельцев частных домов такое решение неактуально. Ведь в коттедж газ подается при помощи трубы, давление в которой не превышает отметку 5 кПа.

Прокладка магистрали представляет собой сложный и трудоемкий процесс. Чтобы обезопасить себя и свой дом от утечки газа, необходимо использовать качественную арматуру и следовать рекомендациям специалистов

Нормы и стандарты прокладки труб

В жилые здания газ поступает через вводы, идущие от распределяющих топливных станций. Как правило, они устанавливаются на цокольном этаже и дальше прокладываются по лестничным клеткам.

Труба, которая подводится к жилому зданию, в обязательном порядке изготавливается бесшовным методом, а толщина ее стенки составляет не менее 3,5 мм.

При подводе магистрали к частному дому она должна располагаться от труб водопровода и теплосети на расстоянии не менее 15 см. В случае с телефонными или электрическими кабелями эта величина увеличивается до полуметра.

Газопровод преимущественно изготавливается из стали. Поэтому, чтобы предотвратить коррозию трубы, она покрывается специальным изолирующим материалом. Благодаря этому конструкция не соприкасается с влажным грунтом.

Прокладывать газопровод в какой-либо жилой комнате категорически запрещается. Он должен быть размещен в отдельном хорошо проветриваемом помещении

Способы монтажа и их особенности

Прокладываться газопровод может различными методами. Это подземный, наземный или подводный монтаж. В зданиях прокладка сети может выполняться скрыто или открыто.

Каждая разновидность имеет свои преимущества и недостатки. Поэтому прежде чем отдавать предпочтение какой-либо из разновидностей, необходимо подробно разобраться во всех ее особенностях.

Преимущества и недостатки подземного метода

Еще совсем недавно при монтаже газопровода преимущественно использовался подземный способ. В этом случае трубы укладываются в предварительно вырытые траншеи. Причем их глубина должна в точности соответствовать величине, указанной в проекте.

Сегодня такое решение используется все реже. Падение спроса связано с дороговизной такого рода прокладки. К тому же рытье ям, куда будут укладываться трубы, займет довольно много времени.

В настоящее время инженеры отдают предпочтение бестраншейному способу. Его особенность заключается в использовании оборудования, которое может выполнять горизонтально-направленное бурение.

Благодаря этому стоимость прокладки снижается троекратно, а время, необходимое на организацию магистрали, уменьшается как минимум в два раза.

Горизонтально-направленное бурение позволяет избежать демонтажа автомобильного полотна. К тому же скважина без каких-либо проблем сможет обогнуть какое-либо препятствие, например, уже проложенный трубопровод

Подземный метод при помощи ГНБ-оборудования освобождает от необходимости восстанавливать зеленые насаждения. Поэтому такого рода решение можно назвать максимально безвредным для окружающей среды.

Монтаж этим методом представляет собой бурение пилотной скважины, которая в дальнейшем расширяется до необходимых габаритов. Далее, стенки укрепляются при помощи специального раствора.

Чтобы уберечь трубопровод от подземных потоков воды и чрезмерных механических нагрузок, он помещается в защитный футляр. Завершающим этапом является протяжка труб через скважину.

Наружная организация газопровода

Наружный метод используется чаще всего. В этом случае газопровод, как правило, протягивается по двору коттеджа. При этом конструкция должна быть защищена от посторонних лиц. С этой целью трубы располагаются на значительной высоте.

Особое внимание стоит уделить фиксации. Крепления должны быть максимально прочными и надежными, чтобы минимизировать риск падения и, как результат, повреждения газовой трубы.

Заниматься сбором конструкции должны только опытные и квалифицированные специалисты. При этом монтаж должен осуществляться в соответствии со строительными правилами и технической документацией

Наземная и надземная прокладка

По сравнению с подземным способом монтажа наземный будет стоить чуть ли не вполовину дешевле. Но в этом случае нужно уделить особое внимание защите конструкции от воздействия окружающей среды и механических повреждений.

Например, труба должна быть заизолирована, чтобы на нее не попадали атмосферные осадки и были не ощутимы перепады температуры. Причем тип защиты подбирается в зависимости от климатических условий региона.

Чтобы не допустить самовольного подключения к магистрали, необходимо позаботиться об охране. Ведь из-за того, что труба лежит на специальных опорах на земле, к ней без проблем могут получить доступ третьи лица. Поэтому в отличие от подземной прокладки такое решение менее надежно.

Наземный газопровод станет идеальным решением для хорошо охраняемых частных домов и коттеджей. Особенно если проложить трубы под землей невозможно из-за довольно густой сети инженерных коммуникаций

Какой способ монтажа газопровода лучше?

Отдавать предпочтение тому или иному решению необходимо в зависимости от климата региона, где будут проводиться работы, плотности застройки и характеристик грунта. Соответственно, однозначного ответа просто-напросто нет.

Чтобы определиться с тем, какой способ монтажа лучше выбрать, следует учесть следующие рекомендации:

1. Когда грунт на участке отличается довольно высокими коррозийными свойствами, то наиболее правильным решением будет монтаж газопровода наземным методом.
2. Если трубопровод проводится через дорогу, то экономически выгодным является комбинированный вариант. То есть в районе автополотна труба должна располагаться под землей, а на территории коттеджа - на поверхности.
3. В случае прокладки трубопровода через соседние участки рекомендуется выбрать наземный (открытый) метод.
4. Когда на участке, где планируется монтаж, присутствуют высоковольтные линии электропередач, то разумным решением будет скрытый монтаж магистрали.

Способ прокладки напрямую влияет на материал, из которого должен изготавливаться трубопровод. Вопрос, связанный с тем, какую арматуру использовать в том или ином случае, будет рассмотрен далее.

Какие документы понадобятся?

Прежде чем приступать непосредственно к монтажу, придется заняться сбором необходимых бумаг. Чтобы сделать это в максимально сжатые сроки, необходимо сразу приготовить паспорт, а также документацию, которая подтверждает владение участком и расположенным на нем домом.

Следующий этап заключается в подаче заявления в соответствующую службу. В нем изъявляется желание газифицировать дом. Сотрудники выдадут бланк, где перечислены все технические условия.

Выданный газовой службой документ заполняет специалист, занимающийся составлением проекта. Выбирайте квалифицированного проектировщика. Ведь от его компетентности зависит результат работы и безопасность жильцов

Согласно проекту проводится монтаж газовой сети. Иногда трубы прокладываются через участки соседей. В этом случае необходимо запросить у них письменное разрешение на проведение такого рода работ.

Помимо перечисленных выше бумаг, также нужно будет получить следующие документы:

• акт ввода оборудования, работающего на газу, в эксплуатацию;
• договор о составлении технической документации и проведении работ;
• разрешение на поставку природного газа и оплату этой услуги;
• документ об установке оборудования и газификации дома.

Также потребуется обследование дымохода. После этого специалисты выдадут соответствующий акт. Последний документ - разрешение на газификацию частного дома - выдается местной архитектурно-планировочной компанией.

Как рассчитать диаметр газопровода?

При составлении проекта особое внимание уделяется диаметру трубы. Делать это будет проектировщик, используя сложные формулы или программу.

Чтобы не забивать себе голову разнообразными формулами, хорошим выбором будет воспользоваться одной из специализированных программ. Благо таких ПО в интернете полным-полно.

Пользоваться калькуляторами проще простого - нужно лишь заполнить поля соответствующей информацией.

Чтобы определить оптимальный диаметр газопроводной магистрали, можно воспользоваться таблицей. Для получения необходимого значения нужно лишь выбрать необходимую величину расхода топлива

Выбор труб и крепежных элементов

Так как магистраль с голубым топливом является объектом повышенной опасности, вся используемая арматура должна иметь необходимые сертификаты качества. В противном случае комиссия, проводящая финальную проверку, не позволит, чтобы дом с такими трубами был газифицирован.

Нюансы выбора материала

Материал труб подбирается в зависимости от метода прокладки трубопровода. Наибольшим спросом пользуются изделия из полиэтилена и стали. Главное преимущество последней разновидности заключается в универсальности.

Ведь стальные трубы можно использовать как для подземной, так и для наружной прокладки. Но такое решение будет стоить дороже.

Полимерный трубопровод можно использовать только для скрытого монтажа. Это связано с тем, что под воздействием солнца материал разлагается и быстро теряет свои свойства

Что касается крепежных элементов, то для монтажа понадобятся уголки, муфты, тройники, крестовины, заглушки и переходники. Как правило, они изготавливаются из чугуна, стали или полиэтилена.

Также не стоит медлить с установкой счетчика. Ведь он позволит значительно сократить расходы.

Преимущества полиэтиленовых труб

Прежде всего, такая арматура не ржавеет со временем. Поэтому она позволяет сэкономить на обслуживании и ремонте трубопровода. Благодаря особой технологии производства полиэтиленовые изделия имеют абсолютно гладкую внутреннюю поверхность. Как результат, скорость потока топлива никоим образом не замедляется.

Одним из главных преимуществ полимерных труб является их безопасность. В них не появится никаких блуждающих токов, из-за которых может взорваться газ. Так что в случае подземной прокладки нет никакой необходимости использовать специальный дорогой футляр.

Если сравнивать вес стальной трубы и полимерной, то последний вид легче в целых 7 раз. Такое свойство позволяет значительно удешевить строительство, потому как не нужно привлекать технику, обладающую повышенной грузоподъемностью.

Полиэтиленовый трубопровод при соблюдении всех стандартов прослужит не менее полувека. Причем со временем его эксплуатационные характеристики никоим образом не ухудшатся

Трубы, изготовленные из полиэтилена, благодаря своей гибкости заслужили уважение специалистов. За счет этого монтаж методом горизонтально-направленного бурения не вызовет никаких сложностей или проблем.

Такое решение особенно актуально, когда скважина имеет неровную форму или при ее создании были обнаружены какие-либо препятствия.

Когда стоит отказаться от полимера?

В некоторых случаях полиэтиленовые изделия будут плохим выбором. К ограничивающим условиям относят ситуацию, когда температура грунта в зимнее время года может опускаться ниже -15 градусов.

От пластикового трубопровода стоит отказаться в регионах, где есть риск возникновения землетрясения магнитудой больше 7 балов по шкале Рихтера

Использование полимерной арматуры также запрещается в следующих ситуациях:

• по трубопроводу будет подавать сжиженный углеводород;
• был выбран открытый способ монтажа;
• если газовая магистраль проходит над какими-либо преградами (железная дорога или автомобильная трасса).

После того как все необходимые изделия были куплены, а документы собраны, можно разбираться с особенностями прокладки магистрали с голубым топливом.

Порядок прокладки газопровода

Вопреки тому, что монтажом труб должны заниматься исключительно профессионалы, имеющие необходимую квалификацию, каждый владелец частного дома должен подробно ознакомиться с порядком проведения работ. Это позволит избежать неприятностей и появления незапланированных финансовых трат.

Монтаж стояка и подготовка помещения

Если частный дом газифицируется с целью организации отопления, то нужно позаботиться об обустройстве помещения. Комната со всем оборудованием должна быть отдельной и иметь довольно хорошую вентиляцию. Ведь природный газ не только взрывоопасен, но и токсичен для организма человека.

В котельной обязательно должно быть окно. Это обеспечит возможность в любой момент проветривать помещение, что позволит избежать отравления парами топлива

Что касается габаритов, то высота потолков в комнате должна составлять не меньше 2,2 м. Для кухни, где будет установлена плита с двумя конфорками, будет достаточно площади 8 м 2, а для четырехконфорочной модели - 15 м 2 .

Если для обогрева дома будет использоваться оборудование мощностью более 30 кВт, то котельная должна быть вынесена за пределы дома и представлять собой отдельно стоящее здание.

Газ подводится в коттедж при помощи специального ввода, представляющего собой отверстие над фундаментом. Он оборудуется особым футляром, через который проходит труба. Один ее конец подсоединяется к стояку, а второй является частью внутренней системы подачи газа.

Монтаж стояка осуществляется точно вертикально и конструкция должна быть удалена от стены на расстояние не менее 15 см. Закрепить арматуру можно при помощи специальных крючков.

Тонкости прокладывания труб

В процессе установки трубопровода в стене все его детали должны быть пропущены через гильзы. При этом всю конструкцию необходимо покрыть масляной краской.

Свободное пространство, присутствующее между трубой и гильзой, заполняется при помощи просмоленной пакли и битума.

Необходимо добиться того, чтобы во время монтажа трубопровода использовалось как можно меньше резьбовых и сварных соединений. Такой подход позволит сделать всю конструкцию максимально надежной. Соответственно, для этого нужно подбирать трубы максимальной длины

Каждый из узлов собирается внизу, а на высоте проводится только крепеж заранее подготовительных компонентов. Если диаметр труб не превышает 4 см, то их можно крепить при помощи хомутов или крючков. Для всех остальных рекомендуется применять кронштейны или подвески.

Сварка, сборка и правила приема

Все составляющие трубопровода соединяется между собой посредством сварки. При этом шов должен быть качественным и надежным. Чтобы добиться этого, необходимо предварительно выровнять конец трубы и зачистить около 1 см с каждой ее стороны.

Что касается сборки резьбовых соединений, то для этого нужно пользоваться особой методикой. Сперва стык обрабатывается при помощи белил. Следующий этап заключается в намотке длинноволокнистого льна или специальной ленты. Только после этого можно закручивать резьбовое соединение.

Как только мастера закончат работу, в дом должна приехать комиссия и проверить качество монтажа. Причем в обязательном порядке владельцу проводят подробный инструктаж по правилам использования газопроводом. Также сотрудники расскажут, как правильно пользоваться оборудованием, потребляющим голубое топливо.

Выводы и полезное видео по теме

Все о газификации частного дома:

Основные этапы монтажа:

Прокладка газовой магистрали к частному дому - это трудоемкий и ответственный процесс. Ведь от качества проведения работ напрямую зависит безопасность жильцов. Поэтому лучше доверить выполнение расчетов и сам монтаж высококвалифицированным и опытным сотрудникам.

Для безопасной и безотказной работы газоснабжения его нужно спроектировать и рассчитать. Важно безупречно подобрать трубы для магистралей всех типов давления, обеспечивающих стабильную поставку газа к приборам. Чтобы подбор труб, арматуры и оборудования был максимально точным, производят гидравлический расчет трубопровода. Как его сделать? Признайтесь, вы не слишком сведущи в этом вопросе, давайте разбираться.

Мы предлагаем ознакомиться со скрупулезно подобранной и досконально обработанной информацией о вариантах производства гидравлического расчета для газопроводных систем. Использование представленных нами данных обеспечит подачу в приборы голубого топлива с требующимися параметрами давления. Тщательно проверенные данные опираются на регламент нормативной документации.

Автор статьи предельно обстоятельно рассказывает о принципах и схемах производства вычислений. Приводит пример выполнения расчетов. В качестве полезного информативного дополнения использованы графические приложения и видео-инструкции.

Любой выполняемый гидравлический расчет представляет собой определение параметров будущего газопровода. Эта процедура является обязательным, а также одним из важнейших этапов подготовки к строительству. От правильности исчисления зависит, будет ли газопровод функционировать в оптимальном режиме.

При осуществлении каждого гидравлического расчета производится определение:

• необходимого диаметра труб, которые обеспечат эффективную и стабильную транспортировку нужного количества газа;
• будут ли приемлемыми потери давления при перемещении требуемого объема голубого топлива в трубах заданного диаметра.

Потери давления происходят из-за того, что в любом газопроводе существует гидравлическое сопротивление. При неправильном расчете оно может привести к тому, что потребителям не будет хватать газа для нормальной работы на всех режимах или в моменты максимального его потребления.

Эта таблица является результатом гидравлического расчета, проведенного с учетом заданных значений. Для выполнения вычислений потребуется внести конкретные показатели в столбцы

Такая операция представляет собой стандартизированную государством процедуру, которая выполняется согласно формулам, требованиям, изложенным в СП 42-101–2003.

Исчисления обязан проводить застройщик. За основу принимаются данные технических условий трубопровода, которые можно получить в своем горгазе.

Газопроводы, требующие выполнения расчетов

Государство требует, чтобы гидравлические вычисления выполнялись для всех типов трубопроводов, относящихся к системе газоснабжения. Так как процессы, происходящие при перемещении газа, всегда одинаковые.

К указанным газопроводам относятся следующие виды:

• низкого давления;
• среднего, высокого давления.

Первые предназначенны для транспортировки топлива к жилым объектам, всевозможным общественным зданиям, бытовым предприятиям. Причем в частных, многоквартирных домах, коттеджах давление газа не должно превышать 3 кПа, на бытовых предприятиях (непроизводственных) этот показатель выше и достигает 5 кПа.

Второй тип трубопроводов предназначен для питания сетей, причем всевозможных, низкого, среднего давления через газорегуляторные пункты, а также осуществляющих подвод газа к отдельным потребителям.

Это могут быть промышленные, сельскохозяйственные, различные коммунальные предприятия и даже отдельно стоящие, или пристроенные к промышленным, здания. Но в двух последних случаях будут существенные ограничения по давлению.

Перечисленные выше виды газопроводов специалисты условно делят на такие категории:

• внутридомовые , внутрицеховые , то есть транспортирующие голубое топливо внутри какого-либо здания и доставляющие его к отдельным агрегатам, приборам;
• абонентские ответвления , использующиеся для поставки газа от какой-то распределительной сети ко всем имеющимся потребителям;
• распределительные , использующиеся для снабжения газом определенных территорий, например, городов, их отдельных районов, промпредприятий. Их конфигурация бывает различной и зависит от особенностей планировки. Давление внутри сети может быть любым предусмотренным - низким, средним, высоким.

Кроме того, гидравлический расчет выполняется для газовых сетей с разным количеством ступеней давления, разновидностей которых много.

Так, для удовлетворения потребностей могут использоваться двухступенчатые сети, работающие с газом, транспортируемым при низком, высоком давлении или низком, среднем. А также нашли применение трехступенчатые и различные многоступенчатые сети. То есть все зависит только от наличия потребителей.

Гидравлическое сопротивление – это основная причина того, что необходимо выполнять данный вид расчета. Причем, оно зависит и от материала трубы

Несмотря на большое разнообразие вариантов газопроводов гидравлический расчет в любом из случаев схож. Так как для изготовления используются элементы конструкции со схожих материалов, а внутри труб происходят одинаковые процессы.

Гидравлическое сопротивление и его роль

Как указывалось выше, основанием для проведения расчета является наличие в каждом газопроводе гидравлического сопротивления.

Оно действует на всю конструкцию трубопровода, а также на отдельные ее части, узлы - тройники, места существенного уменьшения диаметра труб, запорную арматуру, различные клапаны. Это приводит к потере давления транспортируемым газом.

Гидравлическое сопротивление всегда представляет из себя сумму:

• линейного сопротивления, то есть действующего по всей длине конструкции;
• местных сопротивлений, действующих у каждой составляющей части конструкции, где происходит изменение скорости транспортировки газа.

Перечисленные параметры постоянно и существенно влияют на рабочие характеристики каждого газопровода. Поэтому в результате неправильного расчета будут иметь место дополнительные и внушительные финансовые потери по причине того, что проект придется переделывать.

Правила выполнения расчета

Выше указывалось, что процедуру любого гидравлического расчета регламентирует профильный Свод правил с номером 42-101–2003.

Документ свидетельствует, что основным способом выполнения исчисления является использование для этой цели компьютера со специальными программами, позволяющими рассчитать планируемую потерю давления между участками будущего газопровода или нужный диаметр труб.

Любой гидравлический расчет выполняется после создания расчетной схемы, включающей основные показатели. Более того, в соответствующие графы пользователь вносит известные данные

Если нет таких программ или человек считает, что их использование нецелесообразно, то можно применять другие, разрешенные Сводом правил, методы. К которым относятся:

• расчет по приведенным в СП формулам - это самый сложный способ расчета;
• расчет по, так называемым, номограммам - это более простой вариант, чем использование формул, ведь какие-либо исчисления производить не придется, потому что необходимые данные указаны в специальной таблице и приведены в Своде правил, и их просто нужно подобрать.

Любой из методов расчета приводит к одинаковым результатам. А поэтому вновь построенный газопровод будет способен обеспечить своевременную, бесперебойную подачу планируемого количества топлива даже в часы его максимального использования.

Вариант вычислений с помощью ПК

Выполнение исчисления с использованием компьютера является наименее трудоемким - все, что требуется от человека, это вставить в соответствующие графы нужные данные.

Поэтому гидравлический расчет делается за несколько минут, причем для этой операции не потребуется большого запаса знаний, который необходим при использовании формул.

Для его правильного выполнения необходимо взять из технических условий следующие данные:

• плотность газа;
• коэффициент кинетической вязкости;
• температуру газа в своем регионе.

Необходимые техусловия получают в горгазе населенного пункта, в котором будет строиться газопровод. Собственно, с получения этого документа и начинается проектирование любого трубопровода, ведь там содержатся все основные требования к его конструкции.

Использование специальных программ является простейшим способом гидравлического расчета, исключающим поиск и изучение формул для проведения вычислений

Далее застройщику необходимо узнать расход газа для каждого прибора, который планируется подключить к газопроводу. К примеру, если топливо будет транспортироваться в частный дом, то там чаще всего используются плиты для приготовления пищи, всевозможные отопительные котлы, а в их паспортах всегда стоят нужные цифры.

Кроме того, потребуется знать количество конфорок у каждой плиты, которая будет подключена к трубе.

На следующем этапе сбора необходимых данных отбирается информация о падении давления в местах установки какого-либо оборудования - это может быть счетчик, клапан отсекатель, термозапорный клапан, фильтр, прочие элементы.

В этом случае нужные цифры найти просто - они содержатся в специальной таблице, приложенной к паспорту каждого изделия. Проектировщику следует обратить внимание на то, что должно указываться падение давления при максимальном потреблении газа.

Из специальной таблицы, приложенной к паспорту изделий, можно узнать сведения о потере давления при подключении приборов к сети

Если сеть будет состоять из нескольких участков, то их необходимо пронумеровать и указать фактическую длину. Кроме того, для каждого следует прописать все изменяемые показатели отдельно - это общий расход любого прибора, который будет использоваться, падение давления, другие значения.

В обязательном порядке понадобится коэффициент одновременности. Он учитывает возможность совместной работы всех потребителей газа, подключенных к сети. Например, всего отопительного оборудования, расположенного в многоквартирном или же частном доме.

Такие данные используются программой, выполняющей гидравлический расчет, для определения максимальной нагрузки на каком-либо участке или во всем газопроводе.

Для каждой отдельной квартиры или дома указанный коэффициент рассчитывать не нужно, так как его значения известны и указаны в приложенной ниже таблице:

Таблица с коэффициентами одновременности, данные из которой используются при любом виде расчетов. Достаточно выбрать графу, соответствующую конкретному бытовому прибору, и взять нужную цифру

Если на каком-то объекте планируется использовать более двух обогревательных котлов, печей, емкостных водонагревателей, то показатель одновременности всегда будет равняться 0,85. Что и нужно будет указать в соответствующей графе, используемой для расчета, программы.

Далее следует указать диаметр труб, а еще понадобятся коэффициенты их шероховатости, которые будут использоваться при строительстве трубопровода. Эти значения стандартные и их легко можно найти в Своде правил.

Влияние материала труб на расчет

Для строительства газопроводов можно использовать трубы, изготовленные только из определенных материалов: стали, полиэтилена. В некоторых случаях применяются изделия из меди. Скоро будут массово использоваться металлопластиковые конструкции.

Каждая труба имеет шероховатость, что приводит к линейному сопротивлению, которое влияет на процесс перемещения газа. Причем, этот показатель значительно выше у стальных изделий, чем у пластиковых

Сегодня нужные сведения можно получить только для стальных и полиэтиленовых труб. В результате проектирование и гидравлический расчет можно выполнять только с учетом их характеристик, чего требует профильный Свод правил. А также в документе указаны необходимые для исчисления данные.

Коэффициент шероховатости всегда приравнивается к следующим значениям:

• для всех полиэтиленовых труб, причем независимо новые они или нет, - 0,007 см;
• для уже использовавшихся стальных изделий - 0,1 см;
• для новых стальных конструкций - 0,01 см.

Для каких-либо других видов труб этот показатель в Своде правил не указывается. Поэтому их использовать для строительства нового газопровода не стоит, так как специалисты горгаза могут потребовать внести коррективы. А это опять же дополнительные расходы.

Расчет расхода на ограниченном участке

Если газопровод состоит из отдельных участков, то расчет суммарного расхода на каждом из них придется выполнять отдельно. Но это несложно, так как для вычислений потребуются уже известные цифры.

Определение данных с помощью программы

Зная изначальные показатели, имея доступ к таблице одновременности и к техническим паспортам плит и котлов, можно приступать к расчету. Для этого выполняются следующие действия (пример приведен для внутридомового газопровода именно низкого давления):

1. Количество котлов умножается на производительность каждого из них.
2. Полученное значение умножается на уточненный с помощью специальной таблицы коэффициент одновременности для этого вида потребителей.
3. Количество плит, предназначенных для приготовления пищи, умножается на производительность каждой из них.
4. Полученное после предыдущей операции значение умножается на коэффициент одновременности, взятый из специальной таблицы.
5. Полученные суммы для котлов и плит суммируются.

Подобные манипуляции проводятся для всех участков газопровода. Полученные данные вводятся в соответствующие графы программы, с помощью которой выполняются исчисления. Все остальное электроника делает сама.

Расчет с использованием формул

Этот вид гидравлического расчета схож с описанным выше, то есть потребуются те же данные, но процедура будет длительной. Так как все придется выполнять вручную, кроме того, проектировщику понадобится осуществить ряд промежуточных операций, чтобы использовать полученные значения для окончательного подсчета.

А также придется уделить достаточно много времени, чтобы разобраться во многих понятиях, вопросах, которые человек не встречает при использовании специальной программы. В справедливости вышеизложенного можно убедиться, ознакомившись с формулами, которые предстоит использовать.

Расчет с помощью формул сложный, поэтому доступный не всем. На картинке изображены формулы для расчета падения давления в сети высокого, среднего и низкого давления и коэффициент гидравлического трения

В применении формул, как и в случае с гидравлическим расчетом с использованием специальной программы, есть особенности для газопроводов высокого, среднего и, конечно же, низкого давления. И об этом стоит помнить, так как ошибка чревата, причем всегда, внушительными финансовыми издержками.

Вычисления с помощью номограмм

Какая-либо специальная номограмма представляет собой таблицу, где указаны ряд значений, изучив которые можно получить нужные показатели, не выполняя вычислений. В случае с гидравлическим расчетом - диаметр трубы и толщину ее стенок.

Номограммы для расчета являются простым способом получения нужных сведений. Достаточно обратиться к строкам, отвечающим заданным характеристикам сети

Существуют отдельные номограммы для полиэтиленовых и стальных изделий. При расчете их использовались стандартные данные, к примеру, шероховатость внутренних стенок. Поэтому за правильность информации можно не переживать.

Пример выполнения расчета

Приведен пример выполнения гидравлического расчета с помощью программы для газопроводов низкого давления. В предлагаемой таблице желтым цветом выделены все данные, которые проектировщик должен ввести самостоятельно.

Они перечислены в пункте о компьютерном гидравлическом расчете, приведенном выше. Это температура газа, коэффициент кинетической вязкости, плотность.

В данном случае осуществляется расчет для котлов и плит, ввиду этого необходимо прописать точное количество конфорок, которых может быть 2 или 4. Точность важна, ведь программа автоматически выберет коэффициент одновременности.

На картинке желтым цветом выделены колонки, в которые показатели должен ввести сам проектировщик. Внизу приведена формула для расчета расхода на участке

Стоит обратить внимание на нумерацию участков - ее придумывают не самостоятельно, а берут из ранее составленной схемы, где указаны аналогичные цифры.

Далее прописывается фактическая длина газопровода и так называемая расчетная, которая больше. Происходит это потому, что на всех участках, где есть местное сопротивление, необходимо увеличивать длину на 5-10%. Это делается для того, чтобы исключить недостаточное давление газа у потребителей. Программа осуществляет расчет самостоятельно.

Суммарный расход в кубических метрах, для которого предусмотрена отдельная колонка, на каждом участке исчисляется заранее. Если дом многоквартирный, то нужно указывать количество жилья, причем начиная с максимального значения, как видно в соответствующей графе.

В обязательном порядке в таблицу вносятся все элементы газопровода, при прохождении которого теряется давление. В примере указаны клапан термозапорный, отсечной и счетчик. Значение потери в каждом случае бралось в паспорте изделия.

С помощью одной программы можно делать расчеты для всех видов газопроводов. На картинке исчисления для сети среднего давления

Внутренний диаметр трубы указывается согласно техническому заданию, если у горгаза есть какие-то требования, или из ранее составленной схемы. В этом случае на большинстве участков он прописан в размере 5 см, ведь большая часть газопровода идет вдоль фасада, а местный горгаз требует, чтобы диаметр был не меньше.

Если даже поверхностно ознакомиться с приведенным примером выполнения гидравлического расчета, то легко заметить, что, кроме внесенных человеком значений, присутствует большое количество других. Это все результат работы программы, так как после внесения цифр в конкретные колонки, выделенные желтым цветом, для человека работа по расчету закончена.

То есть само вычисление происходит довольно оперативно, после чего с полученными данными можно отправляться на согласование в горгаз своего города.

Выводы и полезное видео по теме

Этот ролик дает возможность понять, с чего начинается гидравлический расчет, откуда проектировщики берут нужные данные:

В следующем ролике приведен пример одного из видов компьютерного расчета:

Чтобы выполнить гидравлический расчет с помощью компьютера, как это позволяет профильный Свод правил, достаточно потратить немного времени на ознакомление с программой и сбор нужных данных. Но практического значения все это не имеет, так как составление проекта - процедура гораздо более объемная и включает в себя множество других вопросов. Ввиду этого большинству граждан придется обращаться за помощью к специалистам.

Пропускная способность – важный параметр для любых труб, каналов и прочих наследников римского акведука. Однако, далеко не всегда на упаковке трубы (или на самом изделии) указана пропускная способность. Кроме того, от схемы трубопровода тоже зависит, сколько жидкости пропускает труба через сечение. Как правильно рассчитать пропускную способность трубопроводов?

Методы расчета пропускной способности трубопроводов

Существует несколько методик расчета данного параметра, каждая из которых является подходящей для отдельного случая. Некоторые обозначения, важные при определении пропускной способности трубы:

Наружный диаметр – физический размер сечения трубы от одного края внешней стенки до другого. При расчетах обозначается как Дн или Dн. Этот параметр указывают в маркировке.

Диаметр условного прохода – приблизительное значение диаметра внутреннего сечения трубы, округленное до целого числа. При расчетах обозначается как Ду или Dу.

Физические методы расчета пропускной способности труб

Значения пропускной способности труб определяют по специальным формулам. Для каждого типа изделий – для газо-, водопровода, канализации – способы расчета свои.

Табличные методы расчета

Существует таблица приближенных значений, созданная для облегчения определения пропускной способности труб внутриквартирной разводки. В большинстве случаев высокая точность не требуется, поэтому значения можно применять без проведения сложных вычислений. Но в этой таблице не учтено уменьшение пропускной способности за счет появления осадочных наростов внутри трубы, что характерно для старых магистралей.

Существует точная таблица расчета пропускной способности, называемая таблицей Шевелева, которая учитывает материал трубы и множество других факторов. Данные таблицы редко используются при прокладке водопровода по квартире, но вот в частном доме с несколькими нестандартными стояками могут пригодиться.

Расчет с помощью программ

В распоряжении современных сантехнических фирм имеются специальные компьютерные программы для расчета пропускной способности труб, а также множества других схожих параметров. Кроме того, разработаны онлайн-калькуляторы, которые хоть и менее точны, но зато бесплатны и не требуют установки на ПК. Одна из стационарных программ «TAScope» – творение западных инженеров, которое является условно-бесплатным. В крупных компаниях используют «Гидросистема» - это отечественная программа, рассчитывающая трубы по критериям, влияющим на их эксплуатацию в регионах РФ. Помимо гидравлического расчета, позволяет считать другие параметры трубопроводов. Средняя цена 150 000 рублей.

Как рассчитать пропускную способность газовой трубы

Газ – это один из самых сложных материалов для транспортировки, в частности потому, что имеет свойство сжиматься и потому способен утекать через мельчайшие зазоры в трубах. К расчету пропускной способности газовых труб (как и к проектированию газовой системы в целом) предъявляют особые требования.

Формула расчета пропускной способности газовой трубы

Максимальная пропускная способность газопроводов определяется по формуле:

Qmax = 0.67 Ду2 * p

где p - равно рабочему давлению в системе газопровода + 0,10 мПа или абсолютному давлению газа;

Ду - условный проход трубы.

Существует сложная формула для расчета пропускной способности газовой трубы. При проведении предварительных расчетов, а также при расчетах бытового газопровода обычно не используется.

Qmax = 196,386 Ду2 * p/z*T

где z - коэффициент сжимаемости;

Т- температура перемещаемого газа, К;

Согласно этой формуле определяется прямая зависимость температуры перемещаемой среды от давления. Чем выше значение Т, тем больше газ расширяется и давит на стенки. Поэтому инженеры при расчетах крупных магистралей учитывают возможные погодные условия в местности, где проходит трубопровод. Если номинальное значение трубы DN будет меньше давления газа, образующегося при высоких температурах летом (например, при +38…+45 градусов Цельсия), тогда вероятно повреждение магистрали. Это влечет утечку ценного сырья, и создает вероятность взрыва участка трубы.

Таблица пропускных способностей газовых труб в зависимости от давления

Существует таблица расчетов пропускных способностей газопровода для часто применяемых диаметров и номинального рабочего давления труб. Для определения характеристики газовой магистрали нестандартных размеров и давления потребуются инженерные расчеты. Также на давление, скорость движения и объем газа влияет температура наружного воздуха.

Максимальная скорость (W) газа в таблице - 25 м/с, а z (коэффициент сжимаемости) равен 1. Температура (Т) равна 20 градусов по шкале Цельсия или 293 по шкале Кельвина.

Пропускная способность канализационной трубы

Пропускная способность канализационной трубы – важный параметр, который зависит от типа трубопровода (напорный или безнапорный). Формула расчета основана на законах гидравлики. Помимо трудоемкого расчета, для определения пропускной способности канализации используют таблицы.

Для гидравлического расчета канализации требуется определить неизвестные:

1. диаметр трубопровода Ду;
2. среднюю скорость потока v;
3. гидравлический уклон l;
4. степень наполнения h/ Ду (в расчетах отталкиваются от гидравлического радиуса, который связан с этой величиной).

На практике ограничиваются вычислением значения l или h/d, так как остальные параметры легко посчитать. Гидравлический уклон в предварительных расчетах принято считать равным уклону поверхности земли, при котором движение сточных вод будет не ниже самооочищающей скорости. Значения скорости, а также максимальные значения h/Ду для бытовых сетей можно найти в таблице 3.

Юлия Петриченко, эксперт

Кроме того, существует нормированное значение минимального уклона для труб с малым диаметром: 150 мм

(i=0.008) и 200 (i=0.007) мм.

Формула объемного расхода жидкости выглядит так:

где a - это площадь живого сечения потока,

v – скорость потока, м/с.

Скорость рассчитывается по формуле:

где R – это гидравлический радиус;

С – коэффициент смачивания;

Отсюда можно вывести формулу гидравлического уклона:

По ней определяют данный параметр при необходимости расчета.

где n – это коэффициент шероховатости, имеющий значения от 0,012 до 0,015 в зависимости от материала трубы.

Гидравлический радиус считают равным радиусу обычному, но только при полном заполнении трубы. В остальных случаях используют формулу:

где А – это площадь поперечного потока жидкости,

P– смоченный периметр, или же поперечная длина внутренней поверхности трубы, которая касается жидкости.

Таблицы пропускной способности безнапорных труб канализации

В таблице учтены все параметры, используемые для выполнения гидравлического расчета. Данные выбирают по значению диаметра трубы и подставляют в формулу. Здесь уже рассчитан объемный расход жидкости q, проходящей через сечение трубы, который можно принять за пропускную способность магистрали.

Кроме того, существуют более подробные таблицы Лукиных, содержащие готовые значения пропускной способности для труб разного диаметра от 50 до 2000 мм.

Таблицы пропускной способности напорных канализационных систем

В таблицах пропускной способности напорных труб канализации значения зависят от максимальной степени наполнения и расчетной средней скорости сточной воды.

Пропускная способность водопроводной трубы

Водопроводные трубы в доме используются чаще всего. А так как на них идёт большая нагрузка, то и расчет пропускной способности водопроводной магистрали становится важным условием надежной эксплуатации.

Проходимость трубы в зависимости от диаметра

Диаметр – не самый важный параметр при расчете проходимости трубы, однако тоже влияет на ее значение. Чем больше внутренний диаметр трубы, тем выше проходимость, а также ниже шанс появления засоров и пробок. Однако помимо диаметра нужно учитывать коэффициент трения воды о стенки трубы (табличное значение для каждого материала), протяженность магистрали и разницу давлений жидкости на входе и выходе. Кроме того, на проходимость будет сильно влиять число колен и фитингов в трубопроводе.

Таблица пропускной способности труб по температуре теплоносителя

Чем выше температура в трубе, тем ниже её пропускная способность, так как вода расширяется и тем самым создаёт дополнительное трение. Для водопровода это не важно, а в отопительных системах является ключевым параметром.

Существует таблица для расчетов по теплоте и теплоносителю.

Таблица пропускной способности труб в зависимости от давления теплоносителя

Существует таблица, описывающая пропускную способность труб в зависимости от давления.

Таблица пропускной способности трубы в зависимости от диаметра (по Шевелеву)

Таблицы Ф.А и А. Ф. Шевелевых являются одним из самых точных табличных методов расчета пропускной способности водопровода. Кроме того, они содержат все нужные формулы расчета для каждого конкретного материала. Это объемный информативный материал, используемый инженерами-гидравликами чаще всего.

В таблицах учитываются:

1. диаметры трубы – внутренний и наружный;
2. толщина стенки;
3. срок эксплуатации водопровода;
4. длина магистрали;
5. назначение труб.

Формула гидравлического расчета

Для водопроводных труб применяется следующая формула расчета:

Онлайн-калькулятор: расчет пропускной способности труб

Если у вас есть какие-то вопросы, или же вы обладаете какими-либо справочниками, в которых используются неупомянутые здесь методы –напишите в комментариях.

ГАЗОВЫЕ СЕТИ

Современные распределительные системы снабжения природным газом представляют собой сложный комплекс сооружений, состоящий из газораспределительных станций, газовых сетей различного назначения, газорегуляторных пунктов и установок, систем резервирования и установок для сжигания газа. Каждый из элементов системы газоснабжения имеет свои задачи и особенности.

3.1. Расчётные расходы газа

Для проектирования системы газоснабжения населённого пункта необходимы данные о годовом потреблении природного газа. Это определяется по нормам с учётом перспективы развития потребителей.

Поскольку система газоснабжения имеет высокую стоимость и большую металлоёмкость серьёзное внимание должно быть уделено обоснованию расчётных расходов газа. Эти расходы используются для выбора диаметров газопроводов.

Газовые сети необходимо рассчитывать на максимальные часовые расходы. Расчётный часовой расход газа Q р.ч , м 3 /ч на хозяйственно-бытовые нужды определяется как доля годового расхода по формуле:

где К тах - коэффициент часового максимума (переход от Q год к максимальному часовому расходу газа).

Расчётный часовой расход газа на технологические нужды промышленных и сельхозпредприятий следует определять по данным топливопотребления этих предприятий (с учётом изменения КПД при переходе на газовое топливо). Коэффициент К max , представляет собой величину, обратную числу часов в год использования минимума (К т ax = 1/m ). Величина К т ax для промышленных предприятий зависит от вида производства, технологического процесса и числа рабочих смен в сутки.

Для отдельных жилых домов и общественных зданий Q р.ч определяется по сумме номинальных расходов газа газовыми приборами с учётом коэффициента одновременности их действия.

(3.2)

где К 0 - коэффициент одновременности; q ном - номинальный расход газа прибором, м 3 /ч; п - число однотипных приборов; х - число типов приборов.

3.2. Расчёт диаметра газопровода и допустимых потерь давления

Пропускная способность газопроводов может приниматься из условий создания при максимально допустимых потерях давления газа наиболее экономичной и надежной в эксплуа­тации системы, обеспечивающей устойчивость работы ГРП и газорегуляторных установок (ГРУ), а также работы горелок потребителей в допустимых диапазонах давления газа.

Расчетные внутренние диаметры газопро­водов определяются исходя из условия обеспече­ния бесперебойного газоснабжения всех потре­бителей в часы максимального потребления газа.

Расчет диаметра газопровода следует выполнять, как правило, на компьютере с оп­тимальным распределением расчетной потери давления между участками сети.

При невозможности или нецелесообразно­сти выполнения расчета на компьютере (отсут­ствие соответствующей программы, отдельные участки газопроводов и т.п.) гидравлический расчет допускается производить по приведен­ным ниже формулам или по номограммам (СП-42-101-2003) составленным по этим формулам.

Расчетные потери давления в газопро­водах высокого и среднего давления принима­ются в пределах категории давления, принятой для газопровода.

Расчетные суммарные потери давления газа в газопроводах низкого давления (от ис­точника газоснабжения до наиболее удаленно­го прибора) принимаются не более 180 МПа, в том числе в распределительных газопроводах 120 МПа, в газопроводах-вводах и внутренних газопроводах - 60 МПа.

Значения расчетной потери давления газа при проектировании газопроводов всех давлений для промышленных, сельскохозяй­ственных и бытовых предприятий и организа­ций коммунально-бытового обслуживания при­нимаются в зависимости от давления газа в месте подключения с учетом технических ха­рактеристик принимаемого к установке газо­вого оборудования, устройств автоматики бе­зопасности и автоматики регулирования техно­логического режима тепловых агрегатов.

Падение давления на участке газовой сети можно определять:

· для сетей среднего и высокого давлений по формуле

(3.3)

где P H - абсолютное давление в начале газопровода, МПа; Р K - абсолютное давление в конце газо­провода, МПа; Р 0 = 0,101325 МПа; λ - коэффициент гидравлического тре­ния; l - расчетная длина газопровода посто­янного диаметра, м; d - внутренний диаметр газопровода, см; ρ 0 - плотность газа при нормальных ус­ловиях, кг/м 3 ; Q 0 - расход газа, м 3 /ч, при нормальных условиях;

· для сетей низкого давления по формуле

(3.4)

где Р H - давление в начале газопровода, Па; Р K - давление в конце газопровода, λ, l, d, ρ 0 , Q 0 - обозначения те же, что и в предыдущей формуле.

Коэффициент гидравлического трения λ определяется в зависимости от режима дви­жения газа по газопроводу, характеризуемого числом Рейнольдса,

(3.5)

где ν - коэффициент кинематической вяз­кости газа, м 2 /с, при нормальных условиях; Q 0 , d - обозначения те же, что и в предыдущей форму­ле, и гидравлической гладкости внутренней стенки газопровода, определяемой по условию

где Rе - число Рейнольдса; п - 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; d - обозначение то же, что и в предыдущей формуле.

В зависимости от значения Rе коэффици­ент гидравлического трения λ определяется:

· для ламинарного режима движения газа Rе < 2000

· для критического режима движения газа Rе = 2000-4000

(3.8)

· при Rе > 4000 - в зависимости от выпол­нения условия (3.6);

· для гидравлически гладкой стенки (нера­венство (3.6) справедливо):

· при 4000 < Rе < 100000 по формуле

· при Rе > 100000

(3.10)

· для шероховатых стенок (неравенство (6) несправедливо) при Rе > 4000

(3.11)

где п - обозначение то же, что и в форму­ле (3.6);d - обозначение то же, что и в форму­ле (3.4).

Расчетный 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.) допускается учитывать путем увеличения фактической длины газопровода на 5-10 %.

Для наружных надземных и внутрен­них газопроводов расчетную длину газопрово­дов определяют по формуле

(3.12)

где l - действительная длина газопровода, м; - сумма коэффициентов местных со­противлений участка газопровода; d - обозначение то же, что и в форму­ле (3.4);λ - коэффициент гидравлического трения, определяемый в зависимости от режима течения и гидравлической гладкости стенок газопровода по формулам (3.7) - (3.11).

Расчет кольцевых сетей газопроводов следует выполнять с увязкой давлений газа в узловых точках расчетных колец. Неувязка по­терь давления в кольце допускается до 10 % .

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

При выполнении гидравлического рас­чета газопроводов, проведенного по формулам (3.5)-(3.12), а также по различным методикам и программам для электронно-вычислительных машин, составленным на основе этих формул, расчетный внутренний диаметр газопровода следует предварительно определять по форму­ле

(3.13)

где d - расчетный диаметр, см; А, В, т, т 1 - коэффициенты, определяемые потаблицам 3.1 и 3.2 в зависимости от ка­тегории сети (по давлению) и мате­риала газопровода; Q 0 - расчетный расход газа, м 3 /ч, при

нормальных условиях; ΔР УД - удельные потери давления (Па/м - для сетей низкого давления, МПа/м - для сетей среднего и высокого давле­ния), определяемые по формуле

Допустимые потери давления (Па - для сетей низкого давления, МПа/м - для сетей среднего и высокого дав­ления); L - расстояние до самой удаленной точ­ки, м.

Таблица 3.1

Таблица 3.2

Внутренний диаметр газопровода при­нимается из стандартного ряда внутренних диа­метров трубопроводов: ближайший больший - для стальных газопроводов и ближайший мень­ший - для полиэтиленовых.

3.3. Расчёт газовых сетей высокого и среднего давления.

3.3.1. Расчёт разветвлённых распределительных газопроводов высокого и среднего давления

Гидравлические режимы работы распределительных газопроводов должны приниматься из условий создания системы, обеспечивающей устойчивость работы всех ГРС, ГРП, горелок в допустимых пределах давления газа.

Расчёт газопроводов сводится к определению необходимых диаметров и к проверке заданных перепадов давления.

Порядок расчёта может быть следующим.

1 . Начальное давление определяется режимом работы ГРС или ГРП, а конечное давление паспортными характеристиками газовых приборов потребителей.

2. Выбирают наиболее удалённые точки разветвлённых газопроводов и определяют общую длину l 1 по выбранным

основным направлениям. Каждое направление рассчитывается отдельно.

3. Определяют расчётные расходы газа для каждого участка газопровода Q p .

4. По значениям Q p расчётом или по номограммам СП 42-101-2003 выбирают предварительно диаметры участков, округляя их в большую сторону.

5. Для выбранных стандартных диаметров находят действительные значения перепада давления и затем уточняют P K .

6. Определяют давления, начиная с начала газопровода, т.к. начальное давление ГРС или ГРП известно. Если давление Р K действительное значительно больше заданного (более 10 %), то уменьшают диаметры конечных участков основного направления.

7. После определения давлений по данному основному направлению проводят гидравлический расчёт газопроводов-отводов по той же методике, начиная со второго пункта. При этом за начальное давление принимают давление в точке отбора.

3.3.2. Расчёт кольцевых газовых сетей высокого и среднего давления

Все городские сети рассчитывают на заданный перепад давления. Расчётный перепад для сети высокого (среднего) давления определяют из следующих соображений. Начальное давление (Р н) принимают максимальным по СНиП, а конечное давление (Р к) таким, чтобы при максимальной нагрузке сети было обеспечено минимальное допустимое давление газ перед регуляторами на ГРП. Величина этого давления складывается из максимального давления газа перед горелками, перепада давлений в абонентском ответвление при максимальной нагрузке и перепада в ГРП. В большинстве случаев перед регуляторами давления достаточно иметь избыточное давление 0,15÷0,20 МПа.

При расчёте кольцевых сетей необходимо оставлять резерв давления для увеличения пропускной способности системы при аварийных гидравлических режимах. Стопроцентное обеспечение потребителей газом при отказах элементов системы связано с дополнительными капитальными вложениями.

Максимального эффекта можно добиться при следующей постановке задачи. Ввиду кратковременности аварийных ситуаций следует допускать снижение качества системы при отказах её элементов. Снижение качества оценивают коэффициентом обеспеченности К об, который зависит от категории потребителей. Объемный расход газа, подаваемого потребителю при аварийном режиме определится из соотношения

где. - расчетный расход газа потребителя, м 3 /ч.

Коэффициент обеспеченности для коммунально-бытовых потребителей можно принять 0,80÷0,85, для отопительных котельных 0,70÷ 0,75. После обоснования К об для всех потребителей определяют необходимый резерв пропускной способности сети.

Сети высокого (среднего) давления обычно состоят из одного кольца и ряда отводов к газорегуляторным пунктам. Расчёт ведут на три режима: нормальный и два аварийных, когда выключается головные участки по обе стороны от точки питания, а движение газа идёт в одном направлении при уменьшенных нагрузках. Диаметры сети принимаются максимальными из двух аварийных режимов.

Порядок расчёта одно кольцевой сети следующий.

1. Производится предварительный расчёт диаметра кольца по формулам раздела 3.2.

2. Выполняется два варианта гидравлического расчёта аварийных режимов. Диаметры участков корректируются так, чтобы давление газа у последнего потребителя на понижалось ниже минимально допустимого значения. Для всех ответвлений рассчитывают диаметры газопроводов на полное использование перепада давления с подачей им газа.

3. Рассчитывают распределение потоков при нормальном режиме и определяют давление во всех узловых точках.

4. Проверяются диаметры ответвлений к сосредоточенным потребителям при аварийном гидравлическом режиме. При недостаточности диаметров увеличивают их до необходимых размеров.

3.4. Расчёт газовых сетей низкого давления

3.4.1. Расчёт разветвлённых распределительных газопроводов низкого давления

К городским сетям низкого давления потребителей присоединяют, как правило, непосредственно. Колебания давления газа у потребителей зависят от величины расчётного перепада (∆ ) давления и степени его использования на пути движения газа от точки питания до газового прибора. В зависимости от принятых давлений газа перед бытовыми газовыми приборами устанавливаются максимальные давления газа в распределительных газопроводах после ГРП: 0,003 МПа при номинальном давлении (∆ ) приборов 0,002 МПа и 0,002 МПа при номинальном давлении у приборов 0,0013 МПа.

При расчётах газопроводов целесообразно использовать номограммы, построенные по расчётным формулам (см. приложение Б СП 42-101-2003).

Типовой порядок расчёта газовой сети.

1. Начальное и конечное давление принимают по режиму работы ГРП и по характеристикам газовых приборов.

2. Падение давления в газопроводах низкого давления следует определять в зависимости от Re.

3. Определяют расчётные расходы газа по участкам Q p ., i ,.

4. Выбирают наиболее удалённые точки системы и рассчитывают , для каждого направления.

5. Проводится гидравлический расчёт газопроводов с определением диаметра и перепада давлений согласно формул раздела 3.1.2.

С учётом степени шума, создаваемого движением газа в газопроводах низкого давления, скорости движения газа следует принимать не более 7 м/с.

где - действительная длина газопровода, м; МС - расчётная длина участка местных сопротивлений; - сумма коэффициентов местных сопротивлений участка газопровода длиной l , м.

7. По номограммам приложения Б СП 42-101-2003 определяют фактические величины перепадов давлений для каждого участка.

8. Определяют суммарные потери давления по всему направлению

и сравнивают их с заданными.

При отклонении от принятой величины более 10 % изменяют диаметр газопроводов, начиная с конечных участков основных направлений.

3.4.2. Расчёт кольцевых газовых сетей низкого давления

Порядок проведения расчётов сети.

1. Выбирают основные направления потоков газа, определяют наиболее удаленные концевые точки.

2. Определяют сосредоточенные и удельные путевые расходы газа для всех контуров газовой сети.

3. Определяют путевые, транзитные и расчётные расходы газа по участкам.

4. Исходя из заданного перепада давления в сети для основных направлений оценивают величины ∆P