Андрей Смирнов
Время чтения: ~9 мин.
Просмотров: 0

Гидравлический расчет трубопровода

Гидравлический расчет трубопроводов с высоким давлением газа

Вычислительную программу гидравлического расчета следует выполнять на основе высокого натиска сосредоточенного газа. Производится подбор нескольких версий газовой трубы, которые должны подходить под все требования полученного проекта:

Определяется минимальный диаметр трубы, возможный к принятию в рамках проекта для нормального функционирования всей системы в целом.
Во внимание принимаются условия, в которых будет эксплуатироваться газопровод.
Производится уточнение особой спецификации.

После этого производится гидравлический расчет по таким стадиям:

  • В районе, где будет проходить газопровод, уточняется местность. Для того чтобы избежать ошибок в проекте при проведении дальнейших работ, план местности досконально рассматривается.
  • Изображается схема проекта. Главным условием этой схемы является то, что она должна проходить по кольцу. На схеме обязательно должны быть четко различимы разные ответвления к станциям потребления. При составлении схемы длину пути труб делают минимальной. Это нужно для того, чтобы сделать работу всего газопровода в целом максимально эффективной.
  • На изображенной схеме осуществляются измерения участков газовой магистрали. После этого выполняется расчетная программа, при этом, естественно, учитывается масштаб.
  • Полученные показания немного изменяют. Расчетная длина каждого участка трубы, изображенного на схеме, увеличивается приблизительно на десять процентов.
  • Для того чтобы определить общий расход топлива, производятся вычислительные работы. При этом на каждом участке магистрали учитывается расход газа, после чего он суммируется.
  • Заключительная стадия расчета трубопровода с высоким уровнем давления газа состоит в определении внутреннего размера трубы.

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 5. Пропускная способность трубы в зависимости от теплоносителя и отдаваемой теплоты
Диаметр трубы, мм Пропускная способность
По теплоте По теплоносителю
Вода Пар Вода Пар
Гкал/ч т/ч
15 0,011 0,005 0,182 0,009
25 0,039 0,018 0,650 0,033
38 0,11 0,05 1,82 0,091
50 0,24 0,11 4,00 0,20
75 0,72 0,33 12,0 0,60
100 1,51 0,69 25,0 1,25
125 2,70 1,24 45,0 2,25
150 4,36 2,00 72,8 3,64
200 9,23 4,24 154 7,70
250 16,6 7,60 276 13,8
300 26,6 12,2 444 22,2
350 40,3 18,5 672 33,6
400 56,5 26,0 940 47,0
450 68,3 36,0 1310 65,5
500 103 47,4 1730 86,5
600 167 76,5 2780 139
700 250 115 4160 208
800 354 162 5900 295
900 633 291 10500 525
1000 1020 470 17100 855

Таблица пропускной способности труб в зависимости от давления теплоносителя

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

Таблица 6. Пропускная способность трубы в зависимости от давления транспортируемой жидкости
Расход Пропускная способность
Ду трубы 15 мм 20 мм 25 мм 32 мм 40 мм 50 мм 65 мм 80 мм 100 мм
Па/м — мбар/м меньше 0,15 м/с 0,15 м/с 0,3 м/с
90,0 — 0,900 173 403 745 1627 2488 4716 9612 14940 30240
92,5 — 0,925 176 407 756 1652 2524 4788 9756 15156 30672
95,0 — 0,950 176 414 767 1678 2560 4860 9900 15372 31104
97,5 — 0,975 180 421 778 1699 2596 4932 10044 15552 31500
100,0 — 1,000 184 425 788 1724 2632 5004 10152 15768 31932
120,0 — 1,200 202 472 871 1897 2898 5508 11196 17352 35100
140,0 — 1,400 220 511 943 2059 3143 5976 12132 18792 38160
160,0 — 1,600 234 547 1015 2210 3373 6408 12996 20160 40680
180,0 — 1,800 252 583 1080 2354 3589 6804 13824 21420 43200
200,0 — 2,000 266 619 1151 2486 3780 7200 14580 22644 45720
220,0 — 2,200 281 652 1202 2617 3996 7560 15336 23760 47880
240,0 — 2,400 288 680 1256 2740 4176 7920 16056 24876 50400
260,0 — 2,600 306 713 1310 2855 4356 8244 16740 25920 52200
280,0 — 2,800 317 742 1364 2970 4356 8566 17338 26928 54360
300,0 — 3,000 331 767 1415 3076 4680 8892 18000 27900 56160

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.

ПромГазАрм

Газопроводы в зависимости от давления подразделяют:

на газопроводы высокого давления I категории — при рабочем давлении газа свыше 0,6 МПа (6 кгс/см2) до 1,2 МПа (12 кгс/см2) включительно для природного газа и газовоздушных смесей, до 1,6 МПа (16 кгс/см2) для сжиженных углеводородных газов (СУГ);

газопроводы высокого давления II категории — при рабочем Давлении газа свыше 0,3 до 0,6 МПа (3. 6 кгс/см2);

газопроводы среднего давления — при рабочем давлении газа свыше 500 даПА (0,05 кгс/ем2) до 0,3 МПа (3 кгс/см2);

газопроводы низкого давления — при рабочем давлении газа До 500 даПА (0,05 кгс/см2) включительно.

В зависимости от местоположения относительно планировки населенных пунктов газопроводы разделяют на уличные, внутри-квартальные, дворовые, межцеховые.

По расположению относительно поверхности земли газопроводы классифицируют на подземные (подводные), надземные (надводные) и наземные.

По назначению в системе газоснабжения газопроводы делят на распределительные, газопроводы-вводы, вводные, продувочные, сбросные, импульсные, а также межпоселковые.

В зависимости от материала труб газопроводы бывают металлические (стальные, медные и др.) и неметаллические (полиэтиленовые и др.).

По виду транспортируемого газа различают газопроводы природного газа, попутного и сжиженною.

В зависимости от надежности газоснабжения, объема, структуры и плотности газопотребления, местных условий, а также на основании технико-экономических расчетов производится выбор систем распределения, число газорегуляторных пунктов (ГРП) и принцип построения распределительных газопроводов (кольцевые, тупиковые, смешанные).

Распределительными являются газопроводы, идущие от обеспечивающих газоснабжение населенных пунктов ГРП до вводов (уличные, внутриквартальные, дворовые, межцеховые и др.). Ввод представляет собой участок газопровода от места присоединения к распределительному газопроводу до здания, включая отключающее устройство на вводе в здание, или до вводного газопровода.

Внутренними являются газопроводы, прокладываемые внутри здания от вводного газопровода или ввода до места подключения прибора.

Максимальное давление газа в газопроводах, прокладываемых внутри зданий: для производственных зданий промышленных предприятий, а также для отдельно стоящих котельных — 0,6 МПа;

предприятий бытового обслуживания производственного характера — 0,3 МПа;

предприятий бытового обслуживания непроизводственного характера и общественных зданий — 500 даПА;

жилых зданий — 300 даПА.

Для тепловых установок промышленных предприятий и отдельно стоящих котельных допускается использование газа с давлением до 1,2 МПа, если такое давление требуется по условиям технологии производства.

При проектировании газоснабжения городов и других населенных пунктов принимаются следующие системы распределения газа по давлению:

одноступенчатая с подачей потребителям газа одного давления;

двухступенчатая с подачей потребителям газа по газопроводам двух давлений;

трехступенчатая с подачей потребителям газа по газопроводам трех давлений, связь между газопроводами различных давлений, входящих систему газоснабжения, должна предусматриваться только через ГРП и газорегуляторные установки (ГРУ). Исключение составляют сами ГРП, где на обводной линии между газопроводами различных давлений устанавливаются два запорных устройства.

Для чего нужен гидравлический расчет внутридомового газопровода

В период расчетных работ происходит определение видов необходимых газовых элементов. Приборы, задействованные в доставке и регулировании газа, изображают схему всей внутридомовой системы. Это позволяет вовремя выявить разнообразные неполадки, а также четко провести монтажные работы.

В проекте находятся определенные точки, где, согласно нормам, будут размещены газовые элементы. Также согласно этим нормам учитываются условия безопасности.

В условиях подачи топлива в расчет принимается кухонная комната, ванная и количество жилых помещений. В кухне к сведению также принимают наличие таких элементов, как дымовая труба, вытяжка. Все это необходимо для того, чтобы произвести качественную установку приборов и трубопровода для доставки природного газа.

Для чего необходим расчет газопровода

  1. Расчет газопроводной магистрали необходим, чтобы выявить возможное сопротивление в газовой трубе.
  2. Правильные вычисления дают возможность качественно и надежно подобрать необходимое оборудование для газовой конструкционной системы.
  3. После произведенного расчета, можно наилучшим образом подобрать верный диаметр труб. В результате газопровод сможет осуществлять стабильное и эффективное поступление голубого топлива. Газ будет подаваться при расчетном давлении, он будет быстро и качественно доставляться во все нужные точки газопроводной системы.
  4. Газовые магистрали будут работать в оптимальном режиме.
  5. При правильном расчете в конструкции не должно быть излишних и чрезмерных показателей при установке системы.
  6. Если расчет выполнен правильно, застройщик может финансово сэкономить. Все работы будет выполнены согласно схеме, будут закуплены только необходимые материалы и оборудование.

Гидравлический расчет газопроводов среднего давления

Газовые сети высокого (среднего) давления (рис. 2.7) являются верхним иерархическим уровнем городской системы газоснабжения.

Рис. 2.7 Монтажная схема сети среднего давления

К газопроводам среднего давления подключаются потребители с расходом газа, превышающим 50 м3/ч. К ним относятся ГРП, мелкие и крупные (квартальные и районные) котельные, промышленные предприятия.

Для гидравлического расчета необходимо выбрать диктующего потребителя, т.е. потребителя при обеспечении у которого требуемого расхода и давления, другие потребители будут заведомо обеспечены требуемым расходом и давлением. Расположить этого потребителя желательно максимально удаленно от ГРС.

При расчете кольцевых сетей необходимо оставлять резерв для увеличения пропускной способности системы при аварийных гидравлических режимах. Принятый резерв следует проверять расчетом при возникновении наиболее неблагоприятных аварийных ситуаций. Такие режимы обычно возникают при выключении головных участков сети.

Рекомендуется следующий порядок расчета однокольцевой газовой сети высокого (среднего) давления:

1. Производим предварительный расчет диаметра кольца по приближенным зависимостям:

AL=(Pн2 – Pк2) /1,1Lк, (2.29)

где рн, рк — абсолютные давления газа в начале и в конце сети, кПа; Lк — протяженность кольца (коэффициент 1,1 учитывает местные сопротивления), м;.

Для определения диаметров газопроводов среднего давления воспользуемся номограммой.

2. Рассчитываем распределение потоков при нормальном режиме и определяем давление газа во всех узловых точках.

3. Проверяем диаметры ответвлений к сосредоточенным потребителям при расчетном гидравлическом режиме. При недостаточности диаметров увеличиваем их до необходимых размеров.

Полученные значения заносим в таблицу П.2.8.

Проектирование газорегуляторных пунктов

Для снижения давления и поддержания его на заданных уровнях в системах газоснабжения предусматривают газорегуляторные пункты (рис. 2.8).

Отдельно стоящие ГРП в населенных пунктах рекомендуется размещать в зоне зеленых насаждений, внутри кварталов на расстоянии не менее указанных в СНиП 2.07.01-89*.

Таблица 2.6 Исходные данные на проектирование ГРП

Расчет диаметра газопровода онлайн

При проектировании трубопроводов выбор размеров труб осуществляется на основании гидравлического расчета, определяющего внутренний диаметр труб для пропуска необходимого количества газа при допустимых потерях давления или, наоборот, потери давления при транспорте необходимого количества газа по срубам заданного диаметра.

Сопротивление движению газа в трубопроводах слагается из линейных сопротивлений трения и местных сопротивлений: сопротивления трения «работают» на всей протяженности трубопроводов, а местные создаются только в пунктах изменения скоростей и направления движения газа (углы, тройники и т.д.). Подробный гидравлический онлайн расчет газопроводов осуществляется по формулам, приведенным в СП 42-101–2003, в которых учтены как режим движения газа, так и коэффициенты гидравлического сопротивления газопроводов. Здесь приводится сокращенный вариант.

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

Расчетные суммарные потери давления газа в газопроводах низкого давления (от источника газоснабжения до наиболее удаленного прибора) принимаются не более 1,80 кПа (в том числе в распределительных газопроводах — 1,20 кПа), в газопроводах-вводах и внутренних газопроводах — 0,60 кПа. Для расчета падения давления необходимо определить такие параметры, как число Рейнольдса, зависящее от характера движения газа, и коэффициент гидравлического трения λ. Число Рейнольдса — безразмерное соотношение, отражающее, в каком режиме движется жидкость или газ: ламинарном или турбулентном.

Переход от ламинарного к турбулентному режиму происходит по достижении так называемого критического числа Рейнольдса Reкp. При Re Reкp — возможно возникновение турбулентности. Критическое значение числа Рейнольдса зависит от конкретного вида течения. Программы расчета расхода газа сужающими устройствами(диафрагмами). Расчет выполняется на основе данных полученных с традиционных измерительных комплексов (сужающее устройство оборудованное самопишущими приборами по перепаду давления, давлению и температуре или счетчик газа оборудованный самопишущими приборами по давлению и температуре).

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации