книги / Проектирование газораспределительных сетей из полиэтиленовых газопроводов

где v — коэффициент кинематической вязкости, м2/с. Переходный реж им течения (2000 < Re < 4000). Коэффици­

ент гидравлического сопротивления при переходном режиме тече­ ния газа на участке вычисляется по формуле

Потери давления в газопроводах низкого давления при пере­ ходном режиме течения с учетом коэффициента гидравлического сопротивления (5.24) и единиц измерения, принятых в нормативной

Турбулентный реж им течения (Re > 4000). Для турбулент­ ного режима при определении коэффициента гидравлического со­ противления применяется формула (5.18).

Потери давления в газопроводах низкого давления при турбу­ лентном режиме течения с учетом коэффициента гидравлического сопротивления (5.17) и единиц измерения, принятых в нормативной литературе [3], определяются по формуле

Номограммы для расчета потерь давления на трение при низ­ ком давлении на участках стальных и полиэтиленовых газопрово­ дов приведены в нормативной литературе [3].

В прил. XI приводятся таблицы гидравлического расчета поли­ этиленовых газопроводов низкого давления на основе формул (5.23), (5.25), (5.26).

Потери давления на местных сопротивлениях

При движении газа по трубопроводам в местах установки арма­ туры, на поворотах, в тройниках, переходах имеют место потери давления. Потери давления на местных сопротивлениях учитыва­

81

ются с помощью метода процентных надбавок или метода эквива­ лентных длин.

Сущность метода процентных надбавок заключается в том, что величина потерь давления на местных сопротивлениях принимает­ ся в процентном отношении к потерям давления по длине участка.

Традиционно эта процентная надбавка применяется не ко всей формуле расчета потерь давления, а к длине участка. Таким образом, в расчетных формулах (5.19), (5.23), (5.25), (5.26) применяется рас­ четное значение длины участка, которое определяется по формуле

где / — расчетная длина участка, м; /г — геодезическая длина участка по плану, м.

В зависимости от условий прокладки рекомендуются следую­ щие значения процентной надбавки для газопроводов:

-высокого и среднего давления, прокладываемых вне насе­ ленных пунктов, 5 %;

-низкого давления, прокладываемых в малонаселенных пунк­ тах, 10 %;

-высокого и среднего давления, прокладываемых на террито­ рии населенных пунктов, 10 %;

-низкого давления, прокладываемых на территории населен­ ных пунктов, насыщенных инженерными коммуникациями, 15-20 %;

-для газопроводов, прокладываемых по территории промыш­ ленных предприятий, 5-20 %.

Сущность метода эквивалентных длин заключается в том, что потери давления на местных сопротивлениях заменяются эквива­ лентными потерями по длине:

(5'28)

где Ьжш— эквивалентная длина, м; Ъ,;— коэффициенты местных сопротивлений, расположенных

на участке газопровода, д. ед.; d — диаметр газопровода, см;

X — коэффициент гидравлического сопротивления.

82

лентной длины при турбулентном режиме течения газа на участке производится по формуле

/ * = - 7 ------------ (5-34)

Учет гидростатического сопротивления

Гидравлический расчет газопроводов низкого давления осуще­ ствляется с учетом гидростатического давления. Если отдельные участки газопровода низкого давления имеют разные геометриче­ ские отметки по высоте, то в них возникает гидростатическое давле­ ние, величина которого определяется по формуле

где АРщдр— гидростатическое давление, Па;

g — ускорение свободного падения, м/с2;

р, — плотность воздуха при н. у. (1,293 кг/м3); р0 — плотность газа при н. у., кг/м3;

ДА — разность геометрических отметок начала и конца уча­

hb h2 — отметки начала и конца участка, м.

Потери давления на участке с учетом гидростатического давле­

где АР — потери давления по длине и на местных сопротивлениях на участке, Па.

Пример 5.3. Определить гидростатическое давление на участ­ ках газопровода 1-2 и 1-4. Высотные отметки точек: Zi = 9,00 м, z2 = 12,00 м: z4 = 6,00 м. Плотность газа при нормальных условиях составляет 0,793 кг/м3

Гидростатическое давление определяется по формуле (5.35): ДF™ = (9 -12)0,293 - 0,793). 9,8 = -14,7 Па;

АР™ = (9 - 6)(1,293 - 0,793) • 9,8 = 14,9 Па.

84

5.3. Определение расчетных часовых расходов газа по участкам сети

Расчетные часовые расходы газа по участкам сети зависят от схемы потребления газа на участке.

Если в газораспределительной сети количество отборов газа из­ вестно и величины отборов определены, то под расчетным расхо­ дом газа по участкам сети понимается сумма транзитного расхода и сосредоточенного расхода в конечном узле:

где Vp 4 — расчетный часовой расход газа по участку, м3/ч; Pip — транзитный расход газа по участку, м3/ч;

— сосредоточенный расход газа в конечном узле участка, м3/ч.

Если количество отборов газа на участке велико или неопреде­ ленно, места и величины отборов переменные, то за расчетный рас­ ход газа по участку принимается такой эквивалентный расход, при пропуске которого потери давления будут равны действительным потерям давления при переменном удельном расходе. Расчетный расход газа по участку определяется по формуле

Коэффициент а в зависимости от отношения V-^Vn имеет сле­ дующие значения:

85

При расчете распределительных газовых сетей рекомендуется значение коэффициента а = 0,55, тогда расчетный часовой расход газа при путевом отборе вычисляется по формуле

Если на участке известно количество отборов, а места и величи­ ны отборов переменные, то значение коэффициента а в формуле (5.39) определяется по формуле

X

п — количество отборов газа;

Vu — начальный расход газа на участке, м3/ч.

При проектировании газораспределительных сетей городов и крупных населенных пунктов расчетные часовые расходы газа, определенные по формуле (5.10), распределяются по участкам. Для этого газифицируемая территория разбивается на площади с одина­ ковым удельным потреблением газа (кварталы, районы). Рассчиты­ ваются удельные путевые расходы газа по зонам газоснабжения по формуле

где / — длина участка, м.

86

Пример 5.4. Длина участка 450 м, начальное давление 2100 Па, конечное давление 1950 Па.

К данному газопроводу присоединяется 15 абонентов. У каждого абонента предусматривается установка плиты четырехконфорочной (Опг = 23000 кДж/ч, коэффициент полезного действия т| = 0,6), водона­ гревателя на отопление (Q0 = 72000 кДж/ч, т| = 0,9), проточного водо­ нагревателя на горячее водоснабжение (Огвс = 62000 кДж/ч, д = 0,7).

Низшая рабочая теплота сгорания газа QJ = 36000 кДж/м3, плот­ ность газа рг = 0,71 кг/м3.

Определить расчетный часовой расход газа по участку газопро­ вода низкого давления, подобрать диаметр участка и определить давление в конце участка.

Определяется номинальный расход газа водонагревателем на

Коэффициент одновременности принимается по прил. IX: для 15 групп приборов, состоящих из плиты газовой и водонагре­ вателя на горячее водоснабжение, К3т+гвс = 0,30, для водонагре­

Расчетный часовой расход газа для 15 абонентов, присоединен­ ных к участку, определяется по формуле (5.12):

Урч = (0,85 • 222 + 0,30 • (2,5 +1,1)) • 15 = 44,5 м3/ч.

На участке имеет место только путевой отбор газа. Тогда расчет­ ный часовой расход газа по участку определяется по формуле (5.39):

Урч = 0,55-44,5 = 24,5 м3/ч.

Возможно использовать формулу (5.42) для более точного опре­

87

1 -1 + 2-15 + 1 12

6-15 а = = 0,59.

1

Тогда расчетный часовой расход газа по участку сети

VpM= 0,59 • 44,5 = 26,3 м3/ч.

Определим диаметр участка сети при расчетном часовом расхо­ де газа 24,5 и 26,3 м3/ч.

Для участка выбирается полиэтиленовый газопровод SDR11 по ГОСТ Р 50838. Используется табл. XII.1 прил. XII. Предварительно определяются удельные табличные потери давления по формуле

(5-45)

2V Р°

где ДРуд — удельные табличные потери давления на участке, Па/м;

/ — длина участка, м; ДРр — расчетный перепад давления, Па/м;

Рт. ро — плотность газа при табличных условиях и расчетная,

По табл. XII.1 прил. XII выбирается диаметр 110 х 10. С помо­ щью интерполяции определяется, что ДРУд* = 0,18 Па/м при расходе газа 26,3 м3/ч, ДРУд' = 0,16 Па/м при расходе газа 24,5 м3/ч.

Определяются потери давления газа на участке по формуле

где ДРуд’ — удельные табличные потери давления на участке при вы­ бранном диаметре трубы, Па/м.

При расходе газа 26,3 м3/ч давление в конце участка Рк = 2100 - 95 = 2005 Па, при расходе газа 24,5 м3/ч Р„ = 2100 - 84 = = 2016 Па.

88

Можно сделать вывод, что в данном примере значение коэффи­ циента а в формуле (5.39) не оказывает существенного влияния на выбор диаметра газопровода. Данный вывод не распространяется на более протяженные газораспределительные сети и сети, где по­ мимо путевого учитывается и транзитный расход газа.

5.4. Выбор расчетного перепада давления в сети

Безопасная эксплуатация газовых приборов и установок воз­ можна в определенном диапазоне давлений. При недопустимо вы­ соких давлениях в газогорелочных устройствах может произойти отрыв пламени, при понижении давления может произойти проскок пламени.

При непосредственном присоединении газовых приборов к се­ ти максимальные возможные колебания давления перед ними бу­ дут равны расчетному перепаду давления для всей сети.

Обозначим допустимую степень перегрузки и недогрузки газо­ вых приборов по отношению к номинальному давлению

Р max —Р» — ^ 1'Рном И Рmin —Рк —ki 'Рщ

где ки к2 — соответственно коэффициенты перегрузки и недогрузки; Рном — номинальное (оптимальное) давление газа перед уста­

новкой, Па.

Расчетный перепад давления в сети определяется по формуле

АРрасч = Р „ - Р К=(&1 - к 2)Р „ ом-

Для современных газовых приборов допустимая степень пере­ грузки и недогрузки составляет 20 % от производительности уста­ новки, т. е.

LV —±20 %.

Закон гидравлического сопротивления газоиспользующей ус­ тановки можно записать в следующем виде:

P = a V 2,

где Р — потери давления, Па; а — сопротивление установки; V— расход газа, м3/ч.

89

Коэффициент перегрузки приборов

где Km„, Kmin — максимальный и минимальный расход газа уста­ новкой, mVm;

V0 — оптимальный (номинальный) расход газа установ­ кой, м3/ч.

Коэффициент недогрузки приборов

Таким образом, расчетный перепад давления при номинальном перепаде давления перед прибором 2000 Па

АРрас = Р Н- Д = (1,5- 0,6) Риом = 0,9• 2000 = 1800Па.

Распределение величины потерь давления между уличными, дворовыми и внутренними газопроводами следует принимать по рекомендациям СП 42-101.

Суммарные потери давления газа от ГРП или другого регули­ рующего устройства до наиболее удаленного прибора также со­ ставляют 1800 Па.

По действующим нормам максимальное давление природного газа в сетях с непосредственным присоединением приборов не должно превышать 3000 Па.

Контрольные вопросы

1.Определение годовых расходов газа по удельным нормам по­ требления.

2.Определение расчетного часового расхода газа потребителя­ ми города.

3.Определение расчетного часового расхода газа отдельным жилым домом.

4.Определение потерь давления в газопроводах высокого дав­ ления.

90