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.
Таблица 1. Пропускная способность трубы для жидкостей, газа, водяного пара
| Вид жидкости | Скорость (м/сек) |
| Вода городского водопровода | 0,60-1,50 |
| Вода трубопроводной магистрали | 1,50-3,00 |
| Вода системы центрального отопления | 2,00-3,00 |
| Вода напорной системы в линии трубопровода | 0,75-1,50 |
| Гидравлическая жидкость | до 12м/сек |
| Масло линии трубопровода | 3,00-7,5 |
| Масло в напорной системе линии трубопровода | 0,75-1,25 |
| Пар в отопительной системе | 20,0-30,00 |
| Пар системы центрального трубопровода | 30,0-50,0 |
| Пар в отопительной системе с высокой температурой | 50,0-70,00 |
| Воздух и газ в центральной системе трубопровода | 20,0-75,00 |
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 — 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.
Классификация газопроводов
Современные газопроводы – это целая система комплексов сооружений, предназначенных для транспортировки горючего топлива от мест его добычи до потребителей. Поэтому по предназначению они бывают:
- Магистральными – для транспортировки на большие расстояния от мест добычи до пунктов назначения.
- Местными – для сбора, распределения и подачи газа к объектам населённых пунктов и предприятий.
По магистральным трассам сооружаются компрессорные станции, которые нужны для поддержания в трубах рабочего давления и поставки газа до назначенных пунктов к потребителям в необходимых объёмах, рассчитанных заранее. В них газ очищается, осушается, сжимается и охлаждается, а затем возвращается в газопровод под определённым давлением, необходимым для данного участка прохождения топлива.
Местные газопроводы, расположенные в населённых пунктах, классифицируются:
- По виду газа – транспортироваться может природный, сжиженный углеводородный, смешанный и др.
- По давлению – на разных участках газ бывает с низким, средним и высоким давлением.
- По расположению – наружные (уличные) и внутренние, надземные и подземные.
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):
- Количество котлов умножается на производительность каждого из них.
- Полученное значение умножается на уточненный с помощью специальной таблицы коэффициент одновременности для этого вида потребителей.
- Количество плит, предназначенных для приготовления пищи, умножается на производительность каждой из них.
- Полученное после предыдущей операции значение умножается на коэффициент одновременности, взятый из специальной таблицы.
- 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 низкого, среднего и, конечно же, высокого 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.
Основные исходные данные
Чем дальше от места врезки, тем сильнее падает давление
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
Диаметр распределительных труб должен быть таким, чтобы давление не падало у потребителей
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.
Определение диаметра газопровода
Внутренний диаметр участка газопровода можно определять из уравнения расхода газа, проходящего по данному участку. Это уравнение имеет вид
— расчётный расход газа
где f, м 2 – площадь поперечного сечения трубы.
м 2 , тогда
с– скорость газа в газопроводе, м/с
Согласно СП 42-101-2003 для надземных и внутренних газопроводов с учётом степени шума, создаваемого движением газа, следует принимать скорости движения газа не более:
с = 7 м/с для газопроводов низкого давления
с = 15 м/с для газопроводов среднего давления
с = 25 м/с для газопроводов высокого давления
Для подземных газопроводов можно принимать более высокие скорости.
Исходя из вышеприведённых формул предварительно внутренний газопровода определяется по формуле:
, м
где Вр, м 3 /ч – действительный расход газа на участке при рабочих параметрах газа Р и t.
По каталогу выбирают стандартную трубу с внутренним диаметром близким по своему значению к d’, причём принимают ближайший больший – для стальных газопроводов и ближайший меньший – для полиэтиленовых.
При расчёте газопроводов низкого давления можно пренебречь изменением плотности и удельного объёма газа при изменении давления, т.е. условно можно принять действительный расход газа (при рабочих параметрах) равным расходу газа при нормальных условиях (при t=0˚C; Р=760 мм рт.ст.), тогда Вр=В, м 3 /ч.
В – расход газа при нормальных условиях берётся из паспортов газопотребляющих агрегатов или из их теплового расчёта.
При расчёте газопроводов среднего и высокого давления необходимо учитывать изменение плотности и удельного объёма газа при изменении его давления, т.е. следует известный расход газа при нормальных условиях В перевести в расход газа при заданных рабочих параметрах по формуле:
, м 3 /ч
где
, мм рт. ст. – рабочее давление газа избыточное (по манометру); , мм рт. ст. – атмосферное давление (по барометру); , ˚C – рабочая температура газа.
Если выражение для Вр подставить в формулу d’ и выразить давление в МПа, то получим формулу:
, мм
где
– расход газа при нормальных условиях, м 3 /ч;
Р– рабочее давление газа (абсолютное), МПа; Р = Рр + Рб
t, ˚C – рабочая температура газа.
Эта формула приведена в СНиП 2.04.08-87 “Газоснабжение”
В настоящее время согласно СП 42-101-2003 внутренний диаметр газопровода следует предварительно определять по формуле:
,см где А, b, m, n – коэффициенты, зависящие от категории газопровода и материала труб, определяются по таблицам 1 и 2.
В, м 3 /ч – расчётный расход газа при нормальных условиях;
∆Руд – удельные потери давления (Па/м – для газопроводов низкого давления, МПа/м – для газопроводов среднего и высокого давления), определяемые по формуле:
, Па/м; МПа/м,
где
— допустимые потери давления (Па – для газопроводов низкого давления, МПа/м – для газопроводов среднего и высокого давления). , м – расстояние от начальной точки до самой удалённой точки газопровода.
| Категория газопроводов | А |
| Низкого давления | 10 6 /162π 2 =626,1 |
| Среднего и высокого давления | Р/(Р∙162π 2 ) |
Р=0,101325 МПа – нормальное атмосферное давление (760 мм рт.ст.)
Р, МПа – усреднённое давление газа (абсолютное) в газовой сети.
| Материал труб | b | m | n |
| Сталь | 0,022 | ||
| Полиэтилен | 0,0446 | 1,75 | 4,75 |
Расчётные суммарные потери давления газа в газопроводах низкого давления (от источника газоснабжения до наиболее удалённого прибора) принимаются не более 1800 Па, в том числе в распределительных газопроводах – 1200 Па, в газопроводах-вводах и внутренних газопроводах – 600 Па.
Гидравлический расчет сложного газопровода
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФГБОУ ВПО «ВОРОНЕЖСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Авиационный факультет
Кафедра «НГОТ»
Специальность 130501 «Проектирование,
сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ»
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине «Основы теории и
проектирования энергетических систем газонефтепроводов и газонефтехранилищ»
Тема «Гидравлический расчет сложного
газопровода»
Выполнил студент гр. НГД-091 А.С. Соколов
Руководитель А.И. Житенёв
Воронеж 2013
ЗАДАНИЕ
на курсовую работу по дисциплине «Основы теории и проектирования
энергетических систем газонефтепроводов и газонефтехранилищ»
Тема проекта «Гидравлический расчет сложного газопровода»
Студент группы НГД-091 Соколов Алексей Сергеевич
Задание №1
. В соответствии с вариантом задания (Приложение А) составить
аналитическую зависимость для эквивалентного газопровода, представить вывод
этой зависимости с промежуточными результатами и подробными комментариями.
. Вычислить пропускную способность сложного газопровода.
. Рассчитать давления во всех промежуточных точках и построить
зависимости давления от продольной координаты газопровода по каждой нитке.
Задание
№2
1. В соответствии с вариантом задания рассчитать диаметры
трубопроводной системы для обеспечения нормативных значений потерь давления.
. Определить начальное давление, необходимое для снабжения газом
всех потребителей в соответствии с исходными данными (Приложение Б).
. Рассчитать давление во всех промежуточных точках и построить
зависимости давления от продольной координаты газопровода по каждой нитке.
Руководитель
А.И. Житенёв
Задание
принял студент А.С. Соколов
Введение
. Гидравлический расчет сложного газопровода высокого
давления
.1 Определение пропускной способности сложного газопровода
.2 Оценка полученного расхода в системе
.3 Построение зависимости давления в эквивалентном
газопроводе от продольной координаты
.4 Распределение давления по участкам трубопроводной системы
. Гидравлический расчет сложного газопровода низкого давления
.1 Определение давления в узловых точках сети
.2 Определение диаметра участков распределительной сети
.3 Приведение диаметров участков сети к стандартным значениям
.4 Определение зависимости давления в сети от продольной
координаты
Заключение
Список литературы
Приложения
Гидравлический расчет трубы
Эффективность отопительной системы во многом зависит от правильности выбранного диаметра труб, при этом можно ориентироваться на приведенные ниже показатели.Для металлопластиковых труб:
- D16 мм — пределы мощности варьируются от 2,8 до 4,5 кВт;
- D20 мм – значения могут быть от 5 до 8 кВт;
- D26 мм – от 8 до 13 кВт;
- D32 мм – 13-18 кВт.
Для полипропиленовых труб:
- D20 мм – значение мощности составляет от 4 до 7 кВт;
- D25 мм – от 6 до 11 кВт;
- D32 мм – от 10 до 18 кВт;
- D40 мм – пределы варьируются от 16 до 28 кВт.
Нумерация расчетных участков трубопровода начинается от источника тепла. Узловые точки, расположенные в местах трубопровода, обозначаются заглавными буквами, но на сборных трубопроводах их указывают со штрихом. На распределительных приборных ветках такие узлы обозначаются арабскими цифрами. Длины расчетных трубопроводов определяются по планам отопления, выполненным в масштабе. Они идут с точностью в 0,1 метр.
Как рассчитывается среднее кровяное давление?
Как рассчитать среднее кровяное давления Данный параметр можно определить не только на дорогостоящем оборудовании, но и самостоятельно.
- С помощью стандартной формулы;
- С помощью формулы Хикэма;
- С помощью формулы Вецлера и Богера;
- С помощью формулы Ставицкого.
Под стандартной формулой подразумеваются следующие действия: верхнее значение АД вычесть нижнее и разделить на три, а итог сложить с нижним АД. Нормальной считается конечная цифра, входящая в диапазон 80-95 пунктов.
Если вести расчет по формуле Хикэма, то пульсовое значение делится на три и складывается с диастолическим параметром.
Чтобы рассчитать АД по формуле Вецлера и Богера, необходимо перемножить коэффициент 0,42 и верхнее АД и коэффициент 0,58 и нижнее давление. Затем два произведения складываются, и получается итоговый результат.
Наиболее сложный метод для расчетов – это использование формулы Ставицкого. Чтобы найти искомую цифру понадобится перемножить боковое систолическое АД и время систолы. К результату добавить минимальное давление диастолы. Систолу и диастолу следует измерять в секундах. Итог делится на время сердечного цикла.
Среднее давление не зависит напрямую от колебаний верхнего и нижнего параметров, даже с возрастом оно не должно меняться.
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
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.
Важность расчета
Теплопроводность данного элемента здания – свойство строения проводить тепло через единицу своей площади при разности температур внутри и снаружи помещения в 1 град. С.
Выполняемый упомянутым выше сервисом теплотехнический расчет ограждающих конструкций необходим для следующих целей:
- для выбора отопительного оборудования и типа системы, позволяющей не только компенсировать теплопотери, но и создать комфортную температуру внутри жилых помещений;
- для определения необходимости дополнительного утепления здания;
- при проектировании и строительстве нового здания для выбора стенового материала, обеспечивающего наименьшие теплопотери в определенных климатических условиях;
- для создания внутри помещения комфортной температуры не только в отопительный период, но и летом в жаркую погоду.
Почему необходимо проводить расчёт газопровода
На протяжении всех участков газопроводной магистрали проводятся расчёты для выявления мест, где в трубах вероятны появления возможных сопротивлений, изменяющих скорость подачи топлива.
Если все вычисления сделать правильно, то можно подобрать наиболее подходящее оборудование и создать экономичный и эффективный проект всей конструкции газовой системы.
Это избавит от лишних, завышенных показателей при эксплуатации и расходов в строительстве, которые могли бы быть при планировании и установке системы без гидравлического расчёта газопровода.
Появляется лучшая возможность подбора нужного размера в сечении и материалов труб для более эффективной, быстрой и стабильной подачи голубого топлива в запланированные точки системы газопровода.
Обеспечивается оптимальный рабочий режим всей газовой магистрали.
Застройщики получают финансовую выгоду при экономии на закупках технического оборудования, строительных материалов.
Производится правильный расчёт газопроводной магистрали с учётом максимальных уровней расхода горючего в периоды массового потребления. Учитываются все промышленные, коммунальные, индивидуально-бытовые нужды.
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
Старт-Проф — программа для расчета инженерных газовых коммуникаций
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.
Гидравлический расчет трубопроводов в Excel по формулам СНиП 2.04.02-84.
Этот расчет определяет потери на трение в трубопроводах по эмпирическим формулам без учета коэффициентов местных сопротивлений, но с учетом сопротивлений, вносимых стыками.
На длинных трубопроводах, каковыми являются водопроводы и теплотрассы, влияние местных сопротивлений мало по сравнению с шероховатостью стенок труб и перепадами высот, и часто коэффициентами местных сопротивлений можно пренебречь при оценочных расчетах.
Исходные данные:
Этот расчет использует ранее введенные в предыдущем расчете значения внутреннего диаметра трубопровода d и длины трубопровода L, а также рассчитанное значение скорости движения воды v.
1. Выбираем из выпадающего списка, расположенного над ячейками A30…E30 вид трубы:
Неновые стальные и неновые чугунные без внутр. защитного покр. или с битумным защитным покр., v > 1,2м/c
Результаты расчетов:
По выбранному виду трубы Excel автоматически извлекает из таблицы базы данных значения эмпирических коэффициентов. Таблица базы данных, взятая из СНиП 2.04.02–84, расположена на этом же рабочем листе «РАСЧЕТ».
2.Коэффициент m извлекается
в ячейку D32: =ИНДЕКС(H31:H42;H29) =0,300
3.Коэффициент A извлекается
в ячейку D33: =ИНДЕКС(I31:I42;I29) =1,000
4.Коэффициент 1000A1 извлекается
в ячейку D34: =ИНДЕКС(J31:J42;J29) =21,000
5.Коэффициент 1000A1/(2g) извлекается
в ячейку D35: =ИНДЕКС(K31:K42;K29) =1,070
6.Коэффициент С извлекается
в ячейку D36: =ИНДЕКС(L31:L42;L29) =0,000
7.Коэффициент гидравлического сопротивления i в м.вод.ст./м рассчитываем
в ячейке D37: =D35/1000*((D33+D36/D16)^D32)/((D7/1000)^(D32+1))*D16^2 =0,057
i=((1000A1/(2g))/1000)*(((A0+C/v)m)/((d/1000)(m+1)))*v2
8.Расчетные потери давления в трубопроводе dPв кг/см2 и Па находим соответственно
в ячейке D38: =D39/9,81/10000 =0,574497
dP=dP/9,8110000
и в ячейке D39: =D37*9,81*1000*D8 =56358,1
dP=i*9,81*1000*L
Гидравлический расчет трубопровода по формулам Приложения 10 СНиП 2.04.02–84 в Excel завершен!
Для чего необходим расчет газопровода
- Расчет газопроводной магистрали необходим, чтобы выявить возможное сопротивление в газовой трубе.
- Правильные вычисления дают возможность качественно и надежно подобрать необходимое оборудование для газовой конструкционной системы.
- После произведенного расчета, можно наилучшим образом подобрать верный диаметр труб. В результате газопровод сможет осуществлять стабильное и эффективное поступление голубого топлива. Газ будет подаваться при расчетном давлении, он будет быстро и качественно доставляться во все нужные точки газопроводной системы.
- Газовые магистрали будут работать в оптимальном режиме.
- При правильном расчете в конструкции не должно быть излишних и чрезмерных показателей при установке системы.
- Если расчет выполнен правильно, застройщик может финансово сэкономить. Все работы будет выполнены согласно схеме, будут закуплены только необходимые материалы и оборудование.
Гидравлические сопротивления и их расчет
Виды гидравлических сопротивлений
При движении жидкости в трубе между нею и стенками трубы возникают дополнительные силы сопротивлении, в результате чего частицы жидкости, прилегающие к поверхности трубы, тормозятся. Это торможение благодаря вязкости жидкости передается следующим слоям, отстоящим далее от поверхности трубы, причем скорость движения частиц по мере удаления их от оси трубы постепенно уменьшается.
Равнодействующая сил сопротивления Т направлена в сторону, противоположную движению жидкости, и параллельна направлению движения. Это и есть силы гидравлического трения (сопротивления гидравлического трения).
Для преодоления сопротивления трения и поддержания равномерного поступательного движения жидкости необходимо, чтобы на жидкость действовала сила, направленная в сторону ее движения и равная силе сопротивления, т. е. необходимо затрачивать энергию. Энергию или напор, необходимый для преодоления сил сопротивления, называют потерянной энергией или потерянным напором.Потери напора, затрачиваемые на преодоление сопротивления трения, носят название потерь напора на трение или потерь напора по длине потока(линейные потери напора) и обозначаются обычно hтр.
Однако трение является не единственной возможной причиной, вызывающей потери напора. Резкое изменение сечения также оказывает сопротивление движению жидкости (так называемое сопротивление формы) и вызывает потери энергии. Существуют и другие причины, вызывающие потери напора, например внезапное изменение направления движения жидкости. Потери напора, вызываемые резким изменением конфигурации границ потока (затрачиваемые на преодоление сопротивления формы), называют местными потерями напора или потерями напора на местные сопротивления и обозначаются через hм.
Таким образом, потери напора при движении жидкости складываются из потерь напора на трение и потерь на местные сопротивления, т. е.:
hS = hтр + hм
Потери напора при равномерном движении жидкости в трубах
Найдем общее выражение для потерь напора на трение при равномерном движении жидкости в трубах, справедливое как для ламинарного, так и для турбулентного режимов.
При равномерном движении величина средней скорости и распределение скоростей по сечению остаются неизменными по всей длине трубопровода. Поэтому равномерное движение возможно лишь в трубах постоянного сечения S, так как в противном случае будет изменяться средняя скорость в соответствии с уравнением:
v = Q/S = const
Равномерное движение имеет место в прямых трубах или в трубах с очень большим радиусом кривизны R(прямолинейное движение), так как в противном случае средняя скорость может изменяться по направлению. Кроме того, условие неизменности характера скоростей жидкости по живому сечению можно записать в виде α= const, где α – коэффициент Кориолиса. Последнее условие может быть соблюдено лишь при достаточном удалении рассматриваемого участка потока от входа в трубу.
Если выделить на участке трубы с равномерно текущей жидкостью два произвольных сечения 1 и 2, то потери напора при перемещении жидкости между этими сечениями можно описать при помощи уравнения Бернулли:
z1 + p1/γ = z2 + p2/γ +hтр
где: z1 и z2 – перепад высот между центрами соответствующих сечений;p1 и p2 – давление жидкости в соответствующих сечениях;γ – удельная плотность жидкости, γ = gρ;hтр – величина потерянной энергии (потери на трение).
Из этой формулы выразим величину потерянной энергии hтр:
hтр = (z1 + p1/γ) — (z2 + p2/γ)
Это выражение называют уравнением равномерного движения жидкости в трубопроводе. Если труба расположена горизонтально, т. е. перепад высот между ее сечениями отсутствует, то уравнение примет упрощенный вид:
hтр = p1/γ — p2/γ = (p1 – p2)/γ
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.
