Деталі та алгоритм розрахунку розгалужених газових мереж низького і середнього тиску
У випадку обмеженості коштів на будівництво систем газопостачання населеного пункту газові мережі можуть проектуватися розгалуженими. Розглянемо графоаналітичний метод розрахунку газових мереж низького тиску розгалуженої структури.
Методика розрахунку: ДБН В.2.5-20 "Газопостачання"
Зміст
- Особливості розгалужених газових мереж
- Мета для мережі низького тиску
- Мета для мережі середнього тиску
- Вихідні дані для розрахунку
- Набір стандартних діаметрів трубопроводів
- Алгоритм розрахунку розгалуженої мережі низького тиску
- Алгоритм розрахунку розгалуженої мережі середнього тиску
Особливості розгалужених газових мереж
Тупикові (розгалужені) мережі складаються з основної магістралі, від якої відходять відводи і відгалуження. Надійність такої схеми газопостачання значно нижча. При аварії на будь-якій ділянці газової мережі припиняється подача газу до всіх споживачів розміщених після аварійної за рухом газу.
Питання про доцільність використання розгалужених газопроводів є одним із найбільш важливих при проектуванні газових мереж населених пунктів. У більшості випадків система газопостачання міських і сільських населених пунктів складається з сукупності кільцевих газових магістралей і тупикових мереж, що відходять від магістралей. Така схема газопостачання населених пунктів достатньо гнучка в керуванні, достатньо надійна, дає можливість при виникненні нештатних ситуацій здійснювати перерозподіл потоків газу на окремих ділянках газових мереж з урахуванням реальних потреб споживачів природного газу.
Мета для мережі низького тиску
Мета розрахунку – необхідно так підібрати діаметри кожної ділянки газової мережі, щоб максимально використати допустимий перепад тиску.
Мета для мережі середнього тиску
Мета розрахунку така – необхідно так вибрати діаметри кожної ділянки газової мережі, щоб тиск газу на вході кожного споживача став як можна близький до заданого кінцевого тиску, але ні в якому разі не менший від нього.
Вихідні дані для розрахунку
- конфігурація газової мережі
- масиви довжин ділянок газової мережі
l, м - розрахункові витрати газу споживачів, приймаються рівними максимальним годинним витратам газу
Q, м3/год - фізичні властивості газу: густина
ρн, кг/м3 і кінематична в'язкістьνн, м2/c за нормальних умов
Для газових мереж низького тиску:
- допустимі втрати тиску в мережі
ΔРдоп, Па - надлишковий тиск газу на початку газової мережі
Рп, Па - коефіцієнт перевантаження мережі
kп
Для газових мереж середнього тиску:
- абсолютний тиск газу на початку газової мережі
Рп, МПа - абсолютний тиск газу на вході споживачів
Рк, МПа
Набір стандартних діаметрів трубопроводів
| Сталеві труби | Поліетиленові труби | ||
| D×δ, мм | d, см | D×δ, мм | d, см |
| 21,3x2,8 | 1,57 | 40х3,7 | 3,26 |
| 26,8x2,8 | 2,12 | 50х2,9 | 4,42 |
| 33,5x3,2 | 2,71 | 63х3,6 | 5,58 |
| 38х3 | 3,2 | 75х4,3 | 6,64 |
| 42,3х3,2 | 3,59 | 90х5,2 | 7,96 |
| 45х3 | 3,9 | 110х6,3 | 9,74 |
| 48х3,5 | 4,1 | 125х7,1 | 11,08 |
| 57х3 | 5,1 | 140х8 | 12,4 |
| 76х3 | 7 | 160х9,1 | 14,18 |
| 89х3 | 8,3 | 180х10,3 | 15,94 |
| 108х3 | 10,2 | 200х11,4 | 17,72 |
| 133х4 | 12,5 | 225х12,8 | 19,94 |
| 159х4,5 | 15 | 250х14,2 | 22,16 |
| 219х5 | 20,9 | 280х15,9 | 24,82 |
| 273х5 | 26,3 | 315х17,9 | 27,92 |
| 325х5 | 31,5 | 355х20,1 | 31,48 |
| 426х6 | 41,4 | 400х22,7 | 35,46 |
| 450х25,5 | 39,9 | ||
| 500х28,4 | 44,32 | ||
| 560х31,7 | 49,66 | ||
| 630х35,7 | 55,86 | ||
| Абсолютна шорсткість труб | |||
Кe |
0,01 | Кe |
0,002 |
Алгоритм розрахунку розгалуженої мережі низького тиску
Складаємо розрахункову схему газової мережі. Знаходимо основний напрямок руху газу – від джерела живлення до найбільш віддаленого споживача. Наносимо основний напрямок руху газу на розрахункову схему. Нумеруємо характерні точки спочатку основного напрямку руху газу, далі – всі інші.
- Обчислюємо середній гідравлічний нахил для основних напрямів руху газу за формулою
Lox - розрахункова довжина x-го основного напрямку руху газу або окремої ділянки.
- Для основного напряму газової мережі використовуємо формулу для розрахунку гідравлічного нахилу
- Порівнюємо розрахований гідравлічний нахил з максимально допустимим за умовою
Якщо умова (3) виконується для всіх ділянок, то з сортаменту труб приймаємо наступний більший діаметр трубопроводу і розрахунок повторюємо з формули (2) до тих пір, поки умова (3) не виконається.
- Перепад тиску для основного напряму розгалуженої газової мережі можемо визначити за формулою
lі - довжина i-тої ділянки, м.
- Визначаємо тиск газу в кінці ділянки
Рпі - початковий тиск на і-тій ділянці, Па.
Алгоритм розрахунку розгалуженої мережі середнього тиску
Розрахунок починаємо зі знаходження розрахункових витрат газу для кожної ділянки газової мережі шляхом додавання максимальних годинних витрат газу відповідних споживачів. Розрахунок витрат газу проводимо з кінця, йдемо проти руху газу, збираючи його.
- Після визначення витрат газу знаходимо середнє значення енергетичного параметра в газовій мережі з урахуванням втрат в місцевих опорах за формулою
Lo - довжина найбільш протяжного основного напрямку руху газу в газовій мережі.
Наступні розрахунки проводимо в циклі для кожної ділянки газової мережі. З відповідного сортаменту труб вибираємо найменший діаметр трубопроводу.
- Обчислюємо фактичне значення енергетичного параметру на характерній ділянці
- Порівнюємо розрахований енергетичний параметр з максимально допустимим. Якщо виконується умова
то з сортаменту труб приймаємо наступний більший діаметр трубопроводу і розрахунок повторюємо до тих пір, поки умова не виконається.
Мета даного циклу розрахунків – визначити діаметри ділянок мережі, для яких фактичне значення енергетичного параметру є найближчим меншим за середнє значення по мережі.
- Знаходимо тиск газу у кінці ділянки газопроводу, що розглядається
За умови наявності запасу тиску на останній ділянці можна передбачити вибір найближчого меншого діаметра, що не задовольняє умову (3).