книги / Основы газоснабжения

Т а б л и ц а VI.1

Нормы расхода газа (в тепловых единицах)

на хозяйственно-бытовые и коммунальные нужды (СНиП Н -Г . 13-66)

Больницы:

101

Средняя низшая теплота сгорания некоторых видов топлива, ккал/кг:

§VI.2. Расчетные расходы rasa

Вгидравлических расчетах газовых сетей оперируют расчет­ ным часовым расходом газа, который определяется на основании годовых расходов rasa всеми рассмотренными выше категориями потребителей.

Расчетный часовой расход газа на бытовые и коммунально­ бытовые цели чаще всего определяется как доля суммарного годо­ вого расхода газа на эти же цели:

гДе Рком — расчетный часовой расход газа на бытовые и комму­ нальные нужды (без отопления), м?/ч; Ргод — годовой расход газа на эти же нужды, м?/год; кт — коэффициент часового мак­ симума.

Ниже приведены коэффициенты часового максимума расхода газа (без отопления) в зависимости от численности населения (СНиП Н - Г .1 3 - 6 6 ) .

Для укрупненных расчетов часовых расходов газа промышлен­ ными предприятиями можно ориентироваться на значения коэф­ фициентов часового максимума, составленные на основании изу­ чения режимов топливопотребления различными отраслями про­ мышленности [47 ].

102

Общий расчетный часовой расход газа всеми потребителями населенного пункта

§VI.3. Выбор системы газоснабжения

Внаселенных пунктах с численностью населения до 50 тыс. че­ ловек применимы одноступенчатые системы, в более крупных го­ родах — двухступенчатые системы. Поскольку трасса газопрово­ дов должна размещаться на определенных расстояниях от линии застройки, трамвайных путей, подземных инженерных коммуни­ каций и других сооружений, необходимо прокладывать ее не по основным магистральным улицам города, а по улицам с меныпим количеством инженерных коммуникаций. При выборе схемы газовых сетей низкого давления следует иметь в виду, что квар­ талы индивидуальной одно-, двухэтажной застройки, не имеющие свободных внутриквартальных площадей, надо окольцовывать. При многоэтажной застройке с наличием внутриквартальных

свободных площадей достаточно газ подвести к кварталу с одной или двух сторон и предусмотреть внутриквартальные ответвления. Из этих соображений в одно кольцо можно заключить несколько многоэтажных кварталов. Окраинные кварталы с односторонним разбором газа следует рассматривать как прилегающие к газо­ проводу площади и окольцовывать не требуется.

При разработке схемы газоснабжения очень важно определить оптимальное число ГРП и правильно разместить их на территории города. Увеличение числа ГРП уменьшает радиус действия каж­ дого из них, и, следовательно, уменьшаются диаметры газопро­ водов после ГРП и металловложения в сеть низкого давления,- цо это приводит к удорожанию системы за счет стоимости самих ГРП. В зависимости от расчетного расхода газа, плотности и этажно­ сти застройки города обычно ориентируются на пропускную спо­ собность одного ГРП 1500—4000 м3/ч и радиус его действия 0,5— 1,0 км. Приближенно общее число ГРП

где F — газифицируемая площадь, включая площадь проездов, м2; R — радиус действия ГРП, м.

103

Московским инженерно-строительным институтом им. В. В.Куйбышева (МИСИ) разработана методика экономически обос­ нованного определения числа ГРП [12] и предложены формулы, устанавливающие связь оптимального радиуса действия ГРП с такими параметрами системы газоснабжения, как удельный

р0,388

•(те){0-Ю0)

Рис. VI.1. Вспомогательный график для определения р0,388 и (т е)0,143.

часовой расход газа на одного человека и плотность населения. Так, оптимальный радиус действия ГРП, м,

где Р — стоимость одного ГРП, руб.; Ар — расчетный перепад давления в газовой сети низкого давления, мм вод. ст.; — коэффициент плотности сети низкого давления, 1/м; т — плот­ ность населения, чел./га; е — удельный часовой расход газа на одного человека, м3/(ч-чел.).

104

Для облегчения расчетов по формуле (VI.9) разработаны вспомогательные графики (рис. V I.1 и V I.2).

Оптимальная пропускная способность одного ГРП, м3/ч,

П р и м е р 16. Определить оптимальный радиус действия и оптимальнуюЗпропускную способность ГРП по следующим исходным данным: стои­ мость одного ГРП Р = 7500 руб.; расчетный перепад давлония в сети низкого давления Ар = 120 мм вод. ст.; плотность населения т = 350 чел./га; удельный^часовой расход газа на одного человека е = 0,08 м3/(ч-чел.).

При размещении ГРП на территории населенного пункта надо стремиться как можно более равномерно распределить общую на­ грузку на все ГРП с целью однотипности их оборудования. Каж ­ дый ГРП размещается в центре зоны его действия, а йри разно­ этажной застройке — ближе к зоне многоэтажной застройки. При возможности полезно часть нагрузки распределить между вну­ триквартальными шкафными ГРП. Размещаются ГРП на терри­ тории населенного пункта в соответствии с нормами СНиП и «Правилами безопасности в газовом хозяйстве» Госгортехнадзора.

105

§ VI.4. Гидравлический режим газопроводов

Гидравлический расчет газопроводов необходим для определе­ ния диаметров газопроводов, обеспечивающих пропуск необходи­ мых количеств газа при допустимых перепадах давления. При движении газа по трубопроводам происходит постепенное сниже­ ние первоначального давления за счет преодоления сил трения и местных сопротивлений, т. е.

Чтобы установить факторы, от которых зависит падепие давления, рассмотрим основные положения динамики потока газа. При движении газа в трубе из-за проявления сил трения у стенок трубы скорость потока меньше, а в центре больше. Однако в рас­ четах ориентируются на среднюю скорость, м/сек,

В зависимости от скорости потока, диаметра трубы и вязко­ сти газа течение его может быть ламинарным, т. е. упорядочен­ ным в виде движущихся один относительно другого слоев, и тур­ булентным, когда в потоке газа возникают завихрения и слои перемешиваются между собой. Режим движения газа характери­

v — кинематическая вязкость, м2/сек.

Интервал перехода ламинарного движения в турбулентное

Практически в распределительных газопроводах преобладает турбулентное движение газа. Лишь в газопроводах малого диа­

дам считают изотермическим процессом, так как температура грунта вокруг газопровода за короткое время протекания газа изменяется мало. С учетом этих положений падение давления в газопроводах за счет сил трения определяют на основании фор­ мулы Дарси — Вейсбаха:

106

Приведенная формула справедлива для несжимаемых жидко­ стей, протекающих с постоянной скоростью при неизменной плот­ ности. Поэтому она применима для расчета лишь газопроводов низкого давления, в которых при небольших перепадах давления незначительными изменениями плотности и скорости газа можно пренебречь. Однако в газопроводах коэффициент трения X явля­

для турбулентного режима при Re > 4000 по формуле Альтшуля

Подставляя указанные коэффициенты трения в формулу (VI.15) и заменяя размерности, после преобразований получаем следующие формулы для расчета газопроводов низкого давле­ ния: для ламинарного режима

кого давлений, в которых перепады давления значительны, изме­ нение плотности и скорости движения газа необходимо учитывать. Поэтому потери давления на преодоление сил трения в таких газо­

107

Подставив в эту формУлУ значение К из формулы (VI. 18), после преобразований получим формулу для расчета газопроводов среднего и высокого давлений в области турбулентного режима:

где ря и рк — абсолютные давления газа в начале и в конце газо­ провода, кгс/см2; L — длина газопровода, км.

При расчете газопроводов низкого давления, прокладываемых в условиях резко выраженного переменного рельефа местности, надо учитывать гидростатический напор, кгс/м2,

и рг — плотности воздуха и газа, кг/м3; знак «+» относится к бо­ лее, а знак «—» — к менее высоким отметкам местности по отно­ шению к исходной плоскости.

Потери давления в местных сопротивлениях вызываются изме­ нениями величин и направлений скоростей движения газа в местах переходов газопровода с одного диаметра на другой, в запорной арматуре, отводах, тройниках и т.-п. По формуле Вейсбаха потери давления в местных сопротивлениях, кгс/см2,

где £ — безразмерный коэффициент местного сопротивления. Для ряда последовательно расположенных местных сопротив­

лений на газопроводе одного диаметра сумма их

гДе £1» £2» .» £п — коэффициенты различных^местных сопро­ тивлений; средние значения коэффициентов некоторых видов местных сопротивлений приведены ниже.

Часто потери давления в местных сопротивлениях выражают через некоторую эквивалентную длину прямого участка трубы 1ЭКТ1,

108

на которой линейные потери давления на трение равнозначны потерям на данном местном сопротивлении, т. е.

ная длина, м, прямолинейного участка трубы данного диаметра, на котором потери давления на трение равны потерям в местном сопротивлении при £ = 1,0.

Суммарные сопротивления газопровода в данном случае мояшо вычислить как линейные потери давления на трение, но не на действительной длине участка, а на некоторой расчетной или

Учет местных сопротивлений необходим при расчете газо­ проводов небольшой протяженности и сложной конфигурации, на­ пример во внутридомовых и внутрицеховых газопроводах. Потери в местных сопротивлениях распределительных газопроводов боль­ шой протяженности во много раз меньше потерь давления на трение, и их обычно принимают равными 5—10% от последних.

§ VI.5. Таблицы и номограммы для расчета газопроводов

Для облегчения расчетов на основании формул (VI.19) — (VI.22) разработаны таблицы и номограммы [4]. По ним с до­ статочной для практических целей точностью определяют: по заданному расходу и потерям давления — необходимый диа­ метр газопровода; по заданным диаметру и потерям — пропуск­ ную способность газопровода; по заданным диаметру и расходу — потери давления; по известным местным сопротивлениям — экви­ валентные длины. Каждая таблица и номограмма составлены для газа с определенными плотностью и вязкостью и отдельно для низкого или среднего и высокого давления. Для расчета газопро­ водов низкого давления чаще всего пользуются таблицами, струк­ тура которых хорошо иллюстрируется табл. V I.2. Сортамент труб в них характеризуется наружным диаметром dH, толщиной стен­ ки s и внутренним диаметром d. Каждому диаметру соответствуют удельные потери давления Др и эквивалентная длина Z9KB,

109

110