Гидравлический расчет газопровода низкого давления excel

В разделе материалов: 11 Показано материалов: 1-10 Страницы: 1 2 » Программа аттестации знаний для работников Аварийно-диспетчерской службы (АДС), включает всех специалистов: водителя, слесаря, диспетчера, мастера. Программа повысит ваши знания работы в газораспределительной организации, полезна будет полезна работникам служб эксплуатации наружных и внутренних газопроводов, а так же персоналу ИТР производственно-технического отдела.  Когда взорвется газ? Год выпуска: 2012 г. Фамилия автора: Корецкий Имя автора: Данил Исполнитель: Смирнов Пётр Жанр: детектив Издательство: Аудиокнига, Астрель Тип аудиокниги: аудиокнига Аудио кодек: MP3 Битрейт аудио: 128 kbps Время звучания: 12:13:35    Международная организованная преступность осуществила крупномасштабные хищения российского газа, транспортируемого в Европу. «Газовые» деньги определяют политику, взаимоотношения между странами, от них во многом зависит результат президентских выборов в Украине. Поэтому вокруг магистральной трубы плетутся криминальные и шпионские интриги, в центре которых неожиданно оказался журналист Черепахин. Но он не смирился с уготованной ему ролью пешки в большой игре, напротив — существенно изменил ее результат. Видеоуроки по AutoCAD 2010 (3D) Год выпуска: 2009 Язык: русский Описание: уроки не для новичков показывающие массу малоизвестных приемов работы. В данных уроках рассказывается о 3D моделировании, настройке освещения и мастер класс на примере 3D моделирования винтовой лестницы. 10 Видеоуроков для новичков AutoCAD Год выпуска: 2010 Продолжительность: 4ч 45мин Язык: Русский Описание: 10 Видеоуроков по программе AutoCAD. Позволят изучить программу с нуля до создания полноценных чертежей. Из данных видеоуроков вы узнаете: -Как работать с интерфейсом программы -Как расставлять размеры -Какие системы координат использовать -Как точно строить чертежи -Что такое слои AutoCAD Allklima for AutoCAD Rus Год выпуска: 2004 Язык интерфейса: русский Таблэтка: Присутствует  Описание: Allklima for AutoCAD был создан как модульный программный пакет, это означает, что в основе лежит AutoCAD, который включает в себя основные функции для черчения и конструирования и который может комбинироваться со специальными модулями для газоснабжения, вентиляции, отопления, сантехники (проектирование, конструирование и изготовление), а также электро, моделирование здания и энергетический паспорт. Allklima for AutoCAD Видео FAQ Год выпуска: 2007 Язык: русский Описание: picAllklima — экономящий время программный продукт для интегрированного проектирования систем газоснабжения, отопления, вентиляции, водоснабжения, водоотведения и электрики, работающий на платформе AutoCAD от 2004, в т.ч. LT. Простое обслуживание, использование интеллектуальных графических элементов, автоматическое определение размеров систем и форм фасонных частей, встроенные прозрачно для пользователя расчеты (в т.ч. по СНиП), получение спецификаций и построении аксонометрических схем экономят Вам максимум времени.

Разберем подробнее гидравлический расчет газопровода и требования ТР, СП и ФНиП, связанные с проведением гидравлического расчета газопровода.

Попробуем:

• поискать платные и бесплатные программы гидравлического расчета на просторах интернета и проанализировать их;
• поискать форумы и сайты с уже сложившимся сообществом специалистов, связанных с газоснабжением;
• поискать бесплатные программы полезные при проектировании и монтаже газопровода.

Строительство и монтаж газопроводов введется по документации разработанной в соответствии с действующим законодательством. В документации отражаются технические решения по прокладке газопроводов, в том числе диаметры участков газопровода, определенные в результате гидравлического расчета газопровода.

Для обеспечения безопасной и безотказной работы систем газоснабжения определение диаметров газопроводов необходимо ввести с учетом требований действующих технических регламентов (далее ТР), сводов правил (далее СП) и федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила безопасности сетей газораспределения и газопотребления» (далее ФНиП).

Содержание:

1. Что такое гидравлический расчет газопровода и зачем он нужен?
2. Что надо знать из гидравлики для проведения гидравлического расчета газопровода?
3. Какие данные необходимы (исходные данные) для выполнения гидравлического расчета газопровода?
4. Что еще надо знать о газопроводах для проведения гидравлического расчета газопровода?
5. Методика расчета потерь давления на расчетных участках.
6. Форумы и сайты с сложившимся сообществом специалистов, связанных с газоснабжением.
7. Программы гидравлического расчета газопроводов, виды и примеры расчетов.

Что такое гидравлический расчет газопровода и зачем он нужен?

Гидравлический расчет — это расчет выполняемый по формулам прикладной науки «Гидравлика», о законах движения (см. гидродинамика капельных жидкостей и газов), равновесии жидкостей (см. гидростатика) и способах приложения этих законов к решению задач инженерной практики, с целью определения внутреннего диаметра газопровода исходя из исходных данных.

Что надо знать из гидравлики для проведения гидравлического расчета газопровода?

В процессе проведения гидравлического расчета определяются потери давления на расчетных участках газопроводов исходя из заданных условий: диаметра газопровода, расчетного расхода газа на участке, параметров транспортируемого газа (плотность, кинематическая вязкость). Целью расчета является обеспечение требуемого давления у газоиспользующего оборудования исходя из заданного давления в точке врезки и потерь давления на участках.

Потери давления в газопроводах состоят из двух основных частей:

• потери на трение по всей протяжности газопровода (далее путевые потери);
• потери давления на преодоление сопротивлений возникающих в результате изменения профиля трубы, в следствии поворотов газопровода, разветвления или соединения газопровода, изменения диаметров газопровода, установка арматуры и технических устройств, и т.д. (далее местные сопротивления).

Основными факторами от которого зависит сопротивления в газопроводах (при заданных диаметрах газопровода) являются:

• материал труб (влияет на путевые потери);
• расход газа и, соответственно, скорость газа (влияет на путевые и местные потери);
• параметры газа (влияют на путевые и местные потери).

При этом в газопроводах (как и во всех трубопроводах) различают два вида течения: ламинарное и турбулентное. Режим течения определяется в процессе расчета (определяется числом Рейнольдса — Re) и в зависимости от него рассчитываются путевые потери.

Зависимость путевых потерь от скорости (расход газа) определяется по ряду формул и по сравнению с местными сопротивлениями гораздо ниже (чем протяжение газопроводов, тем больше влияние скорости на путевые потери). Местные сопротивления связаны с скоростью газа в трубе квадратичной зависимостью (при увеличении скорости газа в трубе в 3 раза, потери давления на местных сопротивлениях увеличиваются в 9 раз).

Какие данные необходимы (исходные данные) для выполнения гидравлического расчета газопровода?

Основными исходными данными для выбора методики расчета и его выполнения служат:

• давление газа в точке врезки;
• данные о потребителях (количество потребителей, месторасположения, номинальный расход газа и номинальное давление газа работы газоиспользующего оборудования).
• схема газопровода (тупиковая, кольцевая, смешанная);

Различают три основных схемы газоснабжения:

• тупиковая;
• кольцевая;
• смешанная.

Исходные данные: схемы газоснабжения.

У каждой схемы газоснабжения есть как плюсы, так и минусы. Разберем их подробнее.

Тупиковая схема газоснабжения.

Тупиковые схемы газоснабжения представляют собой газопровод, разветвляющийся по различным направлениям к потребителям газа. По мере удаления от источника газоснабжения или ПРГ давление газа в тупиковых сетях падает (вследствие сопротивления, об этом ниже).

Недостатками данной схемы газоснабжения являются более низкая надежность, по сравнению с закольцованными сетями, а также значительные затруднения при авариях и восстановительных работах на участках газопровода. При аварии на любом участке газопровода прекращается подача газа ко всем потребителям, размещенным после аварийного участка. При этом для тупиковых схем газоснабжения требуется меньше капитальных вложений, чем для кольцевых схем.

Кольцевая схема газоснабжения

Кольцевые схемы представляют собой систему замкнутых газопроводов с отводами к потребителям газа.

Благодаря этому достигается более стабильный режим давления газа у всех потребителей и существенно упрощаются эксплуатационные и ремонтные работы. Кольцевые сети наиболее надежны, но менее экономичны. Положительным свойством кольцевых сетей является также и то, что при выходе из строя какого-либо ПРГ нагрузку по снабжению потребителей газом принимают на себя другие пункты.

Смешанные схемы газоснабжения.

Смешанные схемы газоснабжения включают в себя элементы, как тупиковых, так и кольцевых схем. Степень принятия той или иной схемы зависит от решения задачи по обеспечению требуемой надежности газоснабжения при заданных капитальных затратах.

После выбора схемы газоснабжения ее разбивают на расчетные участки исходя из следующих принципов:

• новый расчетный участок начинается при смене диаметра газопровода;
• новый расчетный участок начинается в узлах соединения или разъединения газопроводов;
• новый расчетный участок газопровода начинается при изменении расчетного расхода газа.

Исходные данные: давление газа в точке врезки (в точках врезок).

Давление газа в точке врезки задаются в технических условиях (далее ТУ) на врезку в существующие системы газоснабжения. В технических условиях указываются данные о существующем газопроводе, в том числе: максимальное, рабочее и минимальное давление газа в точке врезки.

ТУ выдают организации эксплуатирующие газопровод в который предусматривается врезка. Так для систем газораспределения населенных пунктов это будут газораспределительные организации, а на производственных предприятиях службы эксплуатирующие газопроводы (газовая служба, отдел главного энергетика и т.д.).

Исходные данные: данные о потребителях .

На этой стадии необходимо определить места установки оборудования и его количество. Номинальный расход газа и номинальное давления газа зависит от характеристик используемого газоиспользующего оборудования и определяются согласно паспортным данным (возможны варианты когда расход определяется согласно технологическому/теплотехническому расчету).

Что еще надо знать о газопроводах для проведения гидравлического расчета газопровода?

Согласно ТР «Технический регламент о безопасности сетей газораспределения и газопотребления» газопроводы классифицируют по давлению газа:

• газопроводы высокого давления Iа категории (давление газа свыше 1,2 МПа);
• газопроводы высокого давления I категории (давление газа в газопроводе от 0,6 МПа до 1,2 МПа);
• газопроводы высокого давления II категории (давление газа в газопроводе от 0,3 МПа до 0,6 МПа);
• газопроводы среднего давления категории (давление газа в газопроводе от 0,005 МПа до 0,3 МПа);
• газопроводы низкого давления (давление газа в газопроводе до 0,005 МПа).

Подробнее о классификации газопроводов в отдельной теме «Классификация газопроводов по давлению».

Согласно тому же ТР «Технический регламент о безопасности сетей газораспределения и газопотребления» разделяет системы газоснабжения на:

• сети газораспределения (осуществляется газоснабжения многочисленных потребителей не связанных между собой);
• сети газопотребления (осуществляется газоснабжение потребителей, расположенных в рамках одной площадки, чаще всего производственной).

По расположению газопроводов различают:

• наружные или внутренние;
• наружные газопроводы: надземные, наземные или подземные;
• внутренние газопроводы: проложенные открыто или закрыто;

По действующим нормам для монтажа газопроводов допускается использования:

• стальных труб;
• полиэтиленовых труб;
• медных труб.

При этом надо знать, что:

• стальные газопроводы допускается использовать во всех случаях;
• полиэтиленовые газопроводы используются для прокладки наружных подземных газопроводов;
• медные газопроводы используются только для внутренних газопроводов.

Выбор стальных труб можно произвести по СП 42-102-2004 «Проектирование и строительство газопроводов из металлических труб». Полиэтиленовый труб могут изготовляться по ГОСТ Р 50838 и ГОСТ Р 52779 соответственно или по техническим условиям из композиций полиэтилена, отвечающих требованиям этих стандартов.  Медные трубы изготовляются в соответствии с ГОСТ Р 52318.

Выбор диаметров газопровода на стадии гидравлического расчета происходит по сортаменту выбранной трубы или из типового ряда условных диаметров.

Данные из сортамента труб можно получить онлайн на сайте в программе «СОРТАМЕНТ ТРУБ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ (СТАЛЬНЫХ, ПОЛИЭТИЛЕНОВЫХ И Т.Д.). КАЛЬКУЛЯТОР ТРУБ ОНЛАЙН».

Пропускная способность сетей газораспределения и газопотребления должна определяться из условия газоснабжения всех потребителей в часы максимального потребления (максимальный часовой расход газа).

Это основные моменты которые понадобятся для выполнения гидравлического расчета газопровода. При этом многие вещи не затронуты в связи с их большим объемом, поэтому для тех кто хочет погрузится в тему глубже рекомендуется ознакомится со следующими документами:

• СП 62.13330.2011* Газораспределительные системы. Актуализированная редакция СНиП 42-01-2002 (с Изменениями N 1, 2);
• СП 42-101-2003 Общие положения по проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб;
• СП 42-102-2004 Проектирование и строительство газопроводов из металлических труб;
• СП 42-103-2003 Проектирование и строительство газопроводов из полиэтиленовых труб и реконструкция изношенных газопроводов;
• Технический регламент о безопасности сетей газораспределения и газопотребления;
• Газоснабжение. Ионин А. А. Учеб. для вузов. —4-е изд., перераб. и доп. — М.: Стройиздат, 1989г. — 439с.

Методика расчета потерь давления на расчетных участках.

Методика расчета гидравлического расчета газопроводов и выбора диаметров газопроводов подробно изложены в теме «Гидравлический расчет газопроводов(методика СП 42-101-2003)».

Хотелось бы акцентировать внимание только на нескольких нюансах:

• для расчета потерь давления на участках используется максимальный часовой расход газа;
• в приложении Б СП 42-101-2003 присутствуют номограммы по которым можно определить удельные путевые потери газа на участке не расчетным методом (потери на местные сопротивления необходимо учитывать отдельно);
• рекомендуется использовать расчетные методы получения потерь давления на расчетных участках для повышения точности расчетов;
• расчет кольцевой схемы газоснабжения имеет свои нюансы и будут рассмотрены позже (определение расчетных расходов газа, увязка участков и т.д.).

Форумы и сайты с сложившимся сообществом специалистов, связанных с газоснабжением.

• Проектирование газоснабжение http://proekt-gaz.ru/. Ресурс полностью посвящен вопросам проектирования газоснабжения. На форуме сложилось постоянное сообщество специалистов. На сайте организована библиотека справочной литературы, каталог газовых программ, каталог чертежей (примеров рабочей документации);
• Некоммерческое партнерство инженеров АВОК. Ресурс посвящен вопросам отоплению, вентиляции, кондиционированию воздуха, теплоснабжению и строительной теплофизике. История партнерства введет начало с 1990 г. На форуме партнерства есть развитый подфорум, связанный с вопросами газоснабжения. В отдельных темах форума встречаются полезные программы, документы связанные с газоснабжением.

Спецификой обоих ресурсов является то, что большую часть сообщества сложилось из специалистов, связанных с проектированием.

Программы гидравлического расчета газопроводов, виды и примеры расчетов.

Программы которые могут пригодится при гидравлическом расчете газопроводов можно разделит на несколько типов:

• профессиональные программы гидравлического расчета предназначенные для использования на персональных компьютерах;
• бесплатные программы (различной степени сложности) гидравлического расчета газопроводов предназначенные для использования на персональных компьютерах;
• бесплатные онлайн программы (различной степени сложности) гидравлического расчета газопроводов.

Рассмотрим каждый тип подробнее.

Профессиональные программы гидравлического расчета предназначенные для использования на персональных компьютерах.

1. АСПО-ГАЗ гидравлический расчет газопроводных сетей;
2. ZuluGaz — моделирование гидравлических режимов в газопроводах;
3. ГИДРОСИСТЕМА. ВЫБОР ДИАМЕТРОВ И ТЕПЛОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДНЫХ СИСТЕМ.

Под профессиональными программами понимаются программы за которые создатели берут деньги и несут ответственность за правильность расчета и методики в силу договора или лицензионного соглашения.

В случае если Вы используете другую профессиональную программу не указанные выше, укажите ее в комментариях и мы добавим ее в этот перечень.

Бесплатные программы (различной степени сложности) гидравлического расчета газопроводов предназначенные для использования на персональных компьютерах.

Расчет гидравлических потерь газопровода (расчет диаметра). Версия 4.62.

• программа позволяет подобрать диаметр газопровода исходя из допустимых потерь и скорости газа;
• первая версия программы появилась более 10 лет назад, классика рунета.

Стокс — программа для гидравлического расчёта газопроводов;

В случае если Вы используете другую программу не указанные выше, укажите ее в комментариях и мы добавим ее в этот перечень.

Бесплатные онлайн программы (различной степени сложности) гидравлического расчета газопроводов.

Программы сайта https://gidrotgv.ru/

На сайте реализован гидравлический расчет тупиковых газопроводов в онлайн режиме «ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ (ГАЗОПРОВОДОВ)».

Программы сайта http://proekt-gaz.ru/

На сайте «Проектирование газоснабжение» реализована ряд полезных программ:

• Расчет расхода краски при окраске газопровода (трубопровода) Источник: http://proekt-gaz.ru/index/onlajn_raschety/0-16;
• Расчет диаметра газопровода по скорости газа Источник: http://proekt-gaz.ru/index/onlajn_raschety/0-16

В случае если Вы используете другую онлайн программы не указанные выше, укажите ее в комментариях и мы добавим ее в этот перечень.

Поделиться ссылкой:

Гидравлический расчет трубопроводов

Опубликовано 08 Апр 2014
Рубрика: Теплотехника | 66 комментариев

Системы отопления зданий, теплотрассы, водопроводы, системы водоотведения, гидравлические схемы станков, машин – все это примеры систем, состоящих из трубопроводов. Гидравлический расчет трубопроводов — особенно сложных, разветвленных…

… — является очень непростой и громоздкой задачей. Сегодня в век компьютеров решать ее стало существенно легче при использовании специального программного обеспечения. Но хорошие специальные программы дорого стоят и есть они, как правило, только у специалистов-гидравликов.

В этой статье мы рассмотрим гидравлический расчет трубопроводов на примере расчета в Excel горизонтального участка трубопровода постоянного диаметра по двум методикам и сравним полученные результаты. Для «неспециалистов» применение представленной ниже программы позволит решить несложные «житейские» и производственные задачи. Для специалистов применение этих расчетов возможно в качестве проверочных или для выполнения быстрых простых оценок.

Как правило, гидравлический расчет трубопроводов включает в себя решение двух задач:

1. При проектировочном расчете требуется по известному расходу жидкости найти потери давления на рассматриваемом участке трубопровода. (Потери давления – это разность давлений между точкой входа и точкой выхода.)

2. При проверочном расчете (при аудите действующих систем) требуется по известному перепаду давления (разность показаний манометров на входе в трубопровод и на выходе) рассчитать расход жидкости, проходящей через трубопровод.

Приступаем к решению первой задачи. Решить вторую задачу вы сможете легко сами, используя сервис программы MS Excel «Подбор параметра». О том, как использовать этот сервис, подробно описано во второй половине статьи «Трансцендентные уравнения? «Подбор параметра» в Excel!».

Предложенные далее расчеты в Excel, можно выполнить также в программе OOo Calc из свободно распространяемого пакета Open Office.

Правила цветового форматирования ячеек листа Excel, которые применены в статьях этого блога, детально описаны на странице «О блоге».

Рассмотрим порядок и формулы расчета в Excel на примере прямого горизонтального трубопровода длиной 100 метров из трубы ø108 мм с толщиной стенки 4 мм.

Исходные данные:

1. Расход воды через трубопровод G в т/час вводим

в ячейку D4: 45,000

2. Температуру воды на входе в расчетный участок трубопровода  t_вх в °C заносим

в ячейку D5: 95,0

3. Температуру воды на выходе из расчетного участка трубопровода  t_вых в °C записываем

в ячейку D6: 70,0

4. Внутренний диаметр трубопровода  d в мм вписываем

в ячейку D7: 100,0

5. Длину трубопровода  L в м записываем

в ячейку D8: 100,000

6. Эквивалентную шероховатость внутренних поверхностей труб  ∆ в мм вносим

в ячейку D9:  1,000

Выбранное значение эквивалентной шероховатости соответствует стальным старым заржавевшим трубам, находящимся в эксплуатации много лет.

Эквивалентные шероховатости для других типов и состояний труб приведены на листе «Справка» расчетного файла Excel «gidravlicheskiy-raschet-truboprovodov.xls», ссылка на скачивание которого дана в конце статьи.

7. Сумму коэффициентов местных сопротивлений  Σ(ξ) вписываем

в ячейку D10:  1,89

Мы рассматриваем пример, в котором местные сопротивления присутствуют в виде стыковых сварных швов (9 труб, 8 стыков).

Для ряда основных типов местных сопротивлений данные и формулы расчета представлены на листах «Расчет коэффициентов» и «Справка» файла Excel «gidravlicheskiy-raschet-truboprovodov.xls».

Результаты расчетов:

8. Среднюю температуру воды t_ср в °C вычисляем

в ячейке D12: =(D5+D6)/2 =82,5

t_ср=(t_вх+t_вых)/2

9. Кинематический коэффициент вязкости воды n в cм²/с при температуре t_ср рассчитываем

в ячейке D13: =0,0178/(1+0,0337*D12+0,000221*D12^2) =0,003368

n=0,0178/(1+0,0337*t_ср+0,000221*t_ср²)

10. Среднюю плотность воды ρ в т/м³ при температуре t_ср вычисляем

в ячейке D14: =(-0,003*D12^2-0,1511*D12+1003,1)/1000 =0,970

ρ=(-0,003*t_ср²-0,1511*t_ср+1003, 1)/1000

11. Расход воды через трубопровод G’ в л/мин пересчитываем

в ячейке D15: =D4/D14/60*1000 =773,024

G’=G*1000/(ρ*60)

Этот параметр пересчитан нами в других единицах измерения для облегчения восприятия величины расхода.

12. Скорость воды в трубопроводе v в м/с вычисляем

в ячейке D16: =4*D4/D14/ПИ()/(D7/1000)^2/3600 =1,640

v=4*G/(ρ*π*(d/1000)²*3600)

К ячейке D16 применено условное форматирование. Если значение скорости не попадает в диапазон 0,25…1,5 м/с, то фон ячейки становится красным, а шрифт белым.

Предельные скорости движения воды приведены на листе «Справка» расчетного файла Excel «gidravlicheskiy-raschet-truboprovodov.xls».

13. Число Рейнольдса Re определяем

в ячейке D17: =D16*D7/D13*10 =487001,4

Re=v*d*10/n

14. Коэффициент гидравлического трения λ рассчитываем

в ячейке D18: =ЕСЛИ(D17<=2320;64/D17;ЕСЛИ(D17<=4000; 0,0000147*D17;0,11* (68/D17+D9/D7)^0,25)) =0,035

λ=64/Re                              при Re≤2320

λ=0,0000147*Re                при 2320≤Re≤4000

λ=0,11*(68/Re+∆/d)^0,25  при Re≥4000

15. Удельные потери давления на трение R в кг/(см²*м) вычисляем

в ячейке D19: =D18*D16^2*D14/2/9,81/D7*100 =0,004645

R=λ*v²*ρ*100/(2*9,81*d)

16. Потери давления на трение dP_тр в кг/см² и Па находим соответственно

в ячейке D20: =D19*D8 =0,464485

dP_тр=R*L

и в ячейке D21: =D20*9,81*10000 =45565,9

dP_тр=dP_тр*9,81*10000

17. Потери давления в местных сопротивлениях dP_мс в кг/см² и Па находим соответственно

в ячейке D22: =D10*D16^2*D14*1000/2/9,81/10000 =0,025150

dP_мс=Σ(ξ)*v²*ρ/(2*9,81*10)

и в ячейке D23: =D22*9,81*10000 =2467,2

dP_тр=dP_мс*9,81*10000

18. Расчетные потери давления в трубопроводе dP в кг/см² и Па находим соответственно

в ячейке D24: =D20+D22 =0,489634

dP=dP_тр+dP_мс

и в ячейке D25: =D24*9,81*10000 =48033,1

dP=dP*9,81*10000

19. Характеристику гидравлического сопротивления трубопровода S в Па/(т/ч)² вычисляем

в ячейке D26: =D25/D4^2 =23,720

S=dP/G²

Гидравлический расчет в Excel трубопровода по формулам теоретической гидравлики выполнен!

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 A₀ 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 dP в кг/см² и Па находим соответственно

в ячейке D38: =D39/9,81/10000 =0,574497

dP=dP/9,81/10000

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!

Итоги.

Полученные значения потерь давления в трубопроводе, рассчитанные по двум методикам отличаются в нашем примере на 15…17%! Рассмотрев другие примеры, вы можете увидеть, что отличие иногда достигает и 50%! При этом значения, полученные по формулам теоретической гидравлики всегда меньше, чем результаты по СНиП 2.04.02–84. Я склонен считать, что точнее первый расчет, а СНиП 2.04.02–84 «подстраховывается». Возможно, я ошибаюсь в выводах. Следует отметить, что гидравлические расчеты трубопроводов тяжело поддаются точному математическому моделированию и базируются в основном на зависимостях, полученных из опытов.

В любом случае, имея два результата, легче принять нужное правильное решение.

При гидравлическом расчете трубопроводов с перепадом высот входа и выхода не забывайте добавлять (или отнимать) к результатам статическое давление. Для воды – перепад высот в 10 метров ≈ 1 кг/см².

Уважаемые читатели, Ваши мысли, замечания и предложения всегда интересны коллегам и автору. Пишите их внизу, в комментариях к статье!

Ссылка на скачивание файла: gidravlicheskiy-raschet-truboprovodov (xls 57,5KB).

Важное и, думаю, интересное продолжение темы читайте здесь.

Другие статьи автора блога

На главную

Статьи с близкой тематикой

Отзывы

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.

В статье предельно обстоятельно рассказано о принципах и схемах производства вычислений. Приведен пример выполнения расчетов. В качестве полезного информативного дополнения использованы графические приложения и видео-инструкции.

Специфика гидравлического расчета

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.

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.

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.

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.

На следующем этапе рекомендуется узнать, каково будет давление голубого топлива в точке врезки. Такие сведения могут содержать технические условия своего горгаза, ранее составленная схема будущего газопровода.

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:

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.

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.

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.

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.

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.

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:

Далее можно ознакомиться с примером расчета с использованием компьютерной программы:

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.

Появились вопросы, нашли недочеты или можете дополнить наш материал ценной информацией? Оставляйте свои комментарии, задавайте вопросы, делитесь опытом в расположенном ниже блоке.