Проводимость канала определяет его способность транспортировать газ. Она выражается в единицах объема газа, проходящего через данное сечение в единицу времени. Зависимости для расчета проводимости элемента, работающего в различных условиях, являются весьма сложными и зависят от режима течения, а также от геометрических параметров канала и свойств его поверхности. Расчеты проводимости и потока газа при турбулентном режиме течения трудно трактовать аналитически. Количественное определение параметров вязкостного потока также представляет трудности, поскольку зависит не только от формы канала, но и от давления газа. Однако при тех диапазонах давлений, которые имеют место в условиях высокого вакуума, поток является молекулярным, а не вязкостным.
Публикации
Добавлено: 13.02.2017
Строительство плавательного водоёма всегда сопровождается прокладкой трубопроводов и установкой закладных элементов, таких как, возвратные форсунки, донные заборники, скиммеры…
Если диаметр труб будет меньше необходимого, забор и подача воды будут происходить с повышенными потерями на трение, отчего насос будет испытывать нагрузки, способные вывести его из строя.
Если трубы проложены диаметром большим необходимого – неоправданно повышаются расходы на строительство водоёма.
Как правильно подобрать диаметр труб?
Как правильно подобрать диаметр труб?
Возвратные форсунки, донные заборники, скиммеры, каждый имеют отверстие для подключения определенного диаметра, что первоначально определяет диаметр труб. Обычно эти подключения – 1 1/2″ – 2″, к которым подсоединяется труба, диаметром 50 мм. Если несколько закалдных элементов соединяются в одну линию, то общая труба должна быть большего диаметра, чем трубы, подходящие к ней.
На выбор трубы влияет также производительность насоса, которая определяет скорость и количество перекачиваемой воды.
Пропускную способность труб различного диаметра можно определить по следующей таблице:
Пропускная способность труб различного диаметра.
| Диаметр, мм | Площадь внутр. сечения, мм2 | Пропускная способность в м3/час при скорости | |||||
| Наружный | Внутренний | 0,5 м/с | 0,8 м/с | 1,2 м/с | 2,0 м/с | 2,5 м/с | |
| 16 | 10 | 79 | 0,14 | 0,23 | 0,34 | 0,57 | 0,71 |
| 20 | 15 | 177 | 0,32 | 0,51 | 0,76 | 1,27 | 1,59 |
| 25 | 20 | 314 | 0,57 | 0,91 | 1,36 | 2,26 | 2,83 |
| 32 | 25 | 491 | 0,88 | 1,41 | 2,12 | 3,54 | 4,42 |
| 40 | 32 | 805 | 1,45 | 2,32 | 3,48 | 5,79 | 7,24 |
| 50 | 40 | 1257 | 2,26 | 3,62 | 5,43 | 9,05 | 11,31 |
| 63 | 50 | 1964 | 3,54 | 5,66 | 8,49 | 14,14 | 17,68 |
| 75 | 65 | 3319 | 5,97 | 9,56 | 14,34 | 23,90 | 29,87 |
| 90 | 80 | 5028 | 9,05 | 14,48 | 21,72 | 36,20 | 45,25 |
| 110 | 100 | 7857 | 14,14 | 22,63 | 33,94 | 56,57 | 70,71 |
| 125 | 110 | 9506 | 17,11 | 27,38 | 41,07 | 68,45 | 85,56 |
| 140 | 125 | 12276 | 22,10 | 35,35 | 53,03 | 88,39 | 110,48 |
| 160 | 150 | 17677 | 31,82 | 50,91 | 76,37 | 127,28 | 159,09 |
| 200 | 175 | 24061 | 43,31 | 69,29 | 103,94 | 173,24 | 216,54 |
| 225 | 200 | 31426 | 56,57 | 90,51 | 135,76 | 226,27 | 282,83 |
| 250 | 225 | 39774 | 71,59 | 114,55 | 171,82 | 286,37 | 357,96 |
| 315 | 300 | 70709 | 127,28 | 203,64 | 305,46 | 509,10 | 636,38 |
Для подбора диаметра турбы нам понадобиться знание следующих величин:
| Скорость воды в трубе самотёком | 0,5 м/с |
| Скорость воды в трубе коллектора | 0,8 м/с |
| Средняя скорость воды в трубе на входе в насос | 1,2 м/с |
| Средняя скорость воды в трубе на выходе из насоса | 2,0 м/с |
| Максимально возможная скорость воды в трубе | 2,5 м/с |
Расмотрим технологию подбора труб на конкретных примерах обвязки закладных элементов.
Диаметр трубы для подключения возвратных форсунок.
Например, движение воды в системе обеспечивается насосом EcoX2-16000, максимальной производительностью 16 м3/час.
Возврат воды в плавательную чашу осуществляется через 4 возвратные форсунки – Дюза для подключения пылесоса (подключение 2″ наружная резьба), каждая ввинчена в стеновой проход с соединением D 50/63.
Форсунки расположены попарно на противоположных бортах. Подберем необходимый трубопровод.
Скорость воды на подающей магистрали – 2 м/с. Форсунки делятся на две ветви по две штуки. Производительность на каждую форсунку – 4 м3/час, на каждую ветвь – 8 м3/час. Подберём диаметр общей трубы, трубы на каждую ветвь и турбы на каждую насадку. Если в таблице нет точного совпадения производительности для конкртеной скорости течения, берем ближайшую. По таблице получается:
- при производительности 16 м3/час (в таблице ближайшее значение 14,14 м3/час) – диаметр трубы равен 63 мм;
- при производительности 8 м3/час (в таблице ближайшее значение 9,05 м3/час) – диаметр турбы равен 50 мм;
- при производительности 4 м3/час (в таблице ближайшее значение 3,54 м3/час) – диаметр трубы равен 32 мм.
Получается, что на общую подачу подходит труба, диаметром 63 мм, на каждую ветвь – диаметром 50 мм, и на каждую насадку – диаметром 32 мм. Но так, как стеновой проход расчитан на подключение 50 и 63 трубы, трубу, диаметром 32 мм не берём, а соединяем всё трубой 50 мм. К тройнику идет 63-я труба, разводка 50-й трубой.
Диаметр труб для подключения скиммеров.
Тот же насос с производительностью 16 м3/час забирает воду через скиммеры. Скиммер в режиме фильтрации забирает обычно от 70 до 90% воды от общего потока, который всасывает насос, остальное приходится на донный слив. В нашем случае 70% производительности – это 11,2 м3/час. Подключение скиммер обычно это 1 1/2″ или 2″. Скорость потока на всасывающей линии насоса – 1.2 м/с.
По таблице получаем:
- для этого случая достаточно трубы, диаметром 63 мм, но идеально – 75 мм;
- в случае подключения двух скимеров, разветвление ведём 50-ой трубой.
Диаметр труб для подключения донного заборника.
30% от производительности насоса EcoX2 16000 – это 4,8 м3/час. По таблице для подключения донного стока достаточно трубы 50 мм. Обычно при подключении донного стока ориентируются на диаметр его присоединения. Стандартный донный сток имеет подсоединение 2″, поэтому выбирают трубу 63 мм.
Расчет диаметра трубы.
Формулу для расчета оптимального диаметра трубопровода получим из формулы для расхода:
Q=(П*d2/4)*v
где:
Q – расход перекачиваемой воды, м3/с d – диаметр трубопровода, м
v – скорость потока, м/с
П- число пи = 3.14
Отсюда, расчетная формула для оптимального диаметра трубопровода:
d=((4*Q)/(П*v))1/2
Обратим внимание на то, что в этой формуле расход перекачиваемой воды выражен в м3/с. Производительность насосов обычно указывается в м3/час. Для того, чтобы перевести м3/час в м3/с, необходимо значение поделить на 3600.
Q(м3/с)=Q(м3/час)/3600
В качестве примера расчитаем оптимальный диаметр трубопровода для производительности насоса 16 м3/час на подающей магистрали.
Переведем производительность в м3/с:
Q(м3/с)=16 м3/час/3600 = 0,0044 м3/с
Скорость потока на подающей магистрали равна 2 м/с.
Подставляя значения в формулу получим:
d=((4*0,0044)/(3,14*2))1/2≈0,053 (м) = 53 (мм)
Получилось, что в данном случае оптимальный внутренний диаметр трубы будет равен 53 мм. Сравниваем с таблицей: для ближайшей производительности 14.14 м3/час при скорости протока 2 м/с подходти труба внутренним диаметром 50 мм.
При подборе труб Вы можете воспользоваться одним из описанных выше способов, мы подтвердили расчетами их равнозначность.
По материалам сайтов: waterspace com, ence-pumps ru
Рекомендуем ознакомиться:
Изливы для водопадов: расчет производительности, подбор.
Подбор оборудования. Выбор насоса для искусственного водоёмa
Источник: https://gidrologia.ru/publikatsii/plavatelnyy-vodoem-podbor-truboprovoda-nuzhnogo-diametra.html
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
Инженерная помощь
Скорость теплоносителя в трубопроводе при: G = 0 кг/ч; ρ = 1000.54 кг/м3
| Проходы условные (размеры номинальные) по ГОСТ 28338-89 | ||||||||||||
| Dn (Ду) | 10х2.2 | 15х2.8 | 20х2.8 | 25х3.2 | 32х3.2 | 40х3.5 | 50х3.5 | 65х4.0 | 80х4.0 | 90х4.0 | 100х4.5 | Условные обозначения |
| v , м/с | Труба 20 x 2.8 ГОСТ 3262-75 | |||||||||||
| Oventrop Металлопластиковая труба “Copipe HS” PN 10 (при 95oC), PN 16 (для ХВС) | ||||||||||||
| Copipe HS (Oventrop) | 14×2.0 | 16×2.0 | 20×2.5 | 26×3.0 | 32×3.0 | 40×3.5 | 50×4.5 | 63×6.0 | – | – | – | Условные обозначения |
| v , м/с | – | – | – | “Copipe HS” Ø20 x 2.5 | ||||||||
| Rehau Молекулярно сшитый полиэтилен PN 10, t = 90oC | ||||||||||||
| RAUTITAN flex, his, pink (Rehau) | – | 16×2.2 | 20×2.8 | 25×3.5 | 32×4.4 | 40×5.5 | 50×6.9 | 63×8.6 | – | – | – | Условные обозначения |
| v , м/с | – | – | – | – | RAUTITAN flex Ø20 x 2.8 | |||||||
| Uponor Из сшитого полиэтилена PE-Xa, eval PE-Xa, PN 10, t = 95oC | ||||||||||||
| Uponor PEX серии S3.2 (Uponor) | – | 16×2.2 | 20×2.8 | 25×3.5 | 32×4.4 | 40×5.5 | 50×6.9 | 63×8.7 | 75×10.3 | 90×12.3 | 110×15.1 | Условные обозначения |
| v , м/с | – | Uponor PEX серии S3.2 Ø20 x 2.8 | ||||||||||
| Valtec труба полипропиленовая, армированная стекловолокном, PP-FIBER PN 9, t = 95oC | ||||||||||||
| Valtec PP-FIBER PN 25 (Valtec) | – | – | 20×3.4 | 25×4.2 | 32×5.4 | 40×6.7 | 50×8.3 | 63×10.5 | – | – | – | Условные обозначения |
| v , м/с | – | – | – | – | – | Valtec PP-FIBER Ø20 x 3.4 |
* Условное обозначение: стальных труб – условный проход х толщину стенки; полимерных труб – наружный диаметр х толщину стенки. ** Рабочее давление PN указано при соответствующей температуре
Источник: https://helpeng.ru/programs/heating/water_speed.php
Расчет скорости природного газа
Калькулятор позволяет определить скорость природного газа в трубе согласно ГОСТ Р 55472-2019 «Системы газораспределительные. Сети газораспределения природного газа. Часть 0. Общие положения».
Введите объемный расход газа при нормальных условиях (Qv1)
Введите температуру газа (t1)
Введите коэффициент сжимаемости (Z1)
Введите избыточное давление газа (P1)
Введите внутренний диаметр газопровода (d1)
Формула расчета :
Формула расчета скорости :
Расчет объема и пропускной возможности круглых и профильных труб
Капитальный ремонт дома или замена сантехники всегда связаны с укладкой трубопровода. В его проектировании нельзя все делать «на глаз», иначе даже самые несущественные, на первый взгляд, ошибки, часто приводят к серьезным последствиям. Рассмотрим то, что являет собой пропускная способность и способы ее вычисления.
Эта величина отображает количество жидкости, газа или воздуха, который способен пройти по трубопроводу того или иного размера за час или секунду.
Она позволяет правильно подобрать и установить трубы, учитывая особенности точек водозабора, будь это ванная, посудомоечная машина, система центрального водоснабжения и т.д.
От правильно подобранной сантехники зависит срок эксплуатации труб, а также нормальный напор воды после их запуска.
Пропускная способность рассчитывается несколькими методами:
- Физический. В зависимости от того, для каких целей предназначен трубопровод, и какие жидкости будут по нему проходить, применяются соответствующие формулы. Применяются усредненные показатели, например, коэффициент шероховатости.
- Табличный. Существуют графики приближенных значений, в которых не учитываются посторонние факторы: зарастание, образование ила.
- Компьютерные программы и онлайн-калькуляторы. Они бесплатны, отлично подходят для просчета параметров эксплуатации труб любого назначения.
Последний способ является самым простым и доступным для того, кто хочет обустроить систему водопровода своими руками. Расчет подходит не только для круглых, но и для квадратных труб. Не придется прибегать к сложным расчетам, достаточно лишь ввести данные, которые запрашивает сайт. Вы получите результат, в котором будут указаны такие параметры:
- общая площадь, объем и длина трубы;
- пропускная способность в кг/час и кг/сек;
- скорость поступления жидкости в кг/час и кг/сек.
Чтобы получить эту информацию, нужно лишь выбрать тип трубы, ввести ее диаметр, длину и толщину стенок. Также понадобится указать скорость потока в трубе.
На что влияет диаметр трубы
Это – одна из главных характеристик системы труб, на которую следует обращать внимание при монтаже. Без него не удастся определить пропускную способность и обеспечить нормальную подачу жидкости. Вне зависимости от того, какому материалу вы отдадите предпочтение: пластику или металлу, диаметр все равно будет играть решающую роль.
Уравнения для расчета параметров молекулярного потока
При низких значениях давления межмолекулярные столкновения происходят реже, чем столкновения со стенкой, поэтому последние определяют параметры газового потока по каналу. Проводимость канала в условиях молекулярного потока зависит от двух факторов:
- Скорости, с которой молекулы поступают в канал.
- Вероятности прохождения молекул по системе.
Первый фактор зависит от площади сечения входа в систему, а последний определяется последующей серией столкновений со стенками, в результате которых молекула в конечном итоге перемещается по каналу или отбрасывается обратно в откачиваемый сосуд. Рассмотрим вначале случай очень тонкой диафрагмы в пластине. В данном случае для определения проводимости диафрагмы нас интересует ее площадь А, а не свойства стенок канала. Объем газа, проходящего через диафрагму — ее проводимость — составляет:
$$C_{a}= \frac{1}{4}AV=(\frac{2}{p})^{-1} — V^{0}A, (66)$$
если молекулы имеют распределение скоростей по Максвеллу. Значения проводимости зависят от молекулярной массы и кинетической энергии. Случай, когда столкновения молекул со стенками трубопровода являются более важными, чем проводимость отверстия, рассмотрен ниже.
Как рассчитать пропускную способность трубы
Расчет пропускной способности – одна из самых сложных задач при прокладке трубопровода. В этой статье мы попробуем разобраться с тем, как именно это делается для разных видов трубопроводов и материалов труб.
Пропускная способность – важный параметр для любых труб, каналов и прочих наследников римского акведука. Однако, далеко не всегда на упаковке трубы (или на самом изделии) указана пропускная способность. Кроме того, от схемы трубопровода тоже зависит, сколько жидкости пропускает труба через сечение. Как правильно рассчитать пропускную способность трубопроводов?
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.
Как рассчитать пропускную способность газовой трубы
Газ – это один из самых сложных материалов для транспортировки, в частности потому, что имеет свойство сжиматься и потому способен утекать через мельчайшие зазоры в трубах. К расчету пропускной способности газовых труб (как и к проектированию газовой системы в целом) предъявляют особые требования.
Формула расчета пропускной способности газовой трубы
Максимальная пропускная способность газопроводов определяется по формуле:
Qmax = 0.67 Ду2 * p
где p – равно рабочему давлению в системе газопровода + 0,10 мПа или абсолютному давлению газа;
Ду – условный проход трубы.
Существует сложная формула для расчета пропускной способности газовой трубы. При проведении предварительных расчетов, а также при расчетах бытового газопровода обычно не используется.
Qmax = 196,386 Ду2 * p/z*T
где z – коэффициент сжимаемости;
Т- температура перемещаемого газа, К;
Согласно этой формуле определяется прямая зависимость температуры перемещаемой среды от давления. Чем выше значение Т, тем больше газ расширяется и давит на стенки.
Поэтому инженеры при расчетах крупных магистралей учитывают возможные погодные условия в местности, где проходит трубопровод.
Если номинальное значение трубы DN будет меньше давления газа, образующегося при высоких температурах летом (например, при +38…+45 градусов Цельсия), тогда вероятно повреждение магистрали. Это влечет утечку ценного сырья, и создает вероятность взрыва участка трубы.
Таблица пропускных способностей газовых труб в зависимости от давления
Существует таблица расчетов пропускных способностей газопровода для часто применяемых диаметров и номинального рабочего давления труб. Для определения характеристики газовой магистрали нестандартных размеров и давления потребуются инженерные расчеты. Также на давление, скорость движения и объем газа влияет температура наружного воздуха.
Максимальная скорость (W) газа в таблице – 25 м/с, а z (коэффициент сжимаемости) равен 1. Температура (Т) равна 20 градусов по шкале Цельсия или 293 по шкале Кельвина.
Таблица 2. Пропускная способность газового трубопровода в зависимости от давления Pраб.(МПа)Пропускная способность трубопровода (м?/ч), при wгаза=25м/с;z=1;Т=20?С=293?КDN 50DN 80DN 100DN 150DN 200DN 300DN 400DN 5000,3 0,6 1,2 1,6 2,5 3,5 5,5 7,5 10,0
| 670 | 1715 | 2680 | 6030 | 10720 | 24120 | 42880 | 67000 |
| 1170 | 3000 | 4690 | 10550 | 18760 | 42210 | 75040 | 117000 |
| 2175 | 5570 | 8710 | 19595 | 34840 | 78390 | 139360 | 217500 |
| 2845 | 7290 | 11390 | 25625 | 45560 | 102510 | 182240 | 284500 |
| 4355 | 11145 | 17420 | 39195 | 69680 | 156780 | 278720 | 435500 |
| 6030 | 15435 | 24120 | 54270 | 96480 | 217080 | 385920 | 603000 |
| 9380 | 24010 | 37520 | 84420 | 150080 | 337680 | 600320 | 938000 |
| 12730 | 32585 | 50920 | 114570 | 203680 | 458280 | 814720 | 1273000 |
| 16915 | 43305 | 67670 | 152255 | 270680 | 609030 | 108720 | 1691500 |
Формула Кнутсена
Проводимость СΥотрезка длинной трубы длиной L с переменной площадью сечения А и периметром Н была рассчитана Кнудсеном и составляет:
$$C_{\Upsilon} = \frac{4}{3} \sqrt{ \frac{H( \delta)}{A^{2} L} \cdot de }. (67)$$
Были приняты следующие допущения:
- Длина трубопровода значительно больше диаметра.
- Направление движения отскочивших молекул после столкновения со стенками не зависит от направления их движения до столкновения.
- Угловое распределение отскочивших молекул подчиняется закону косинуса.
Допущение 1 предполагает, что влияние отверстия является незначительным, а величина проводимости, получаемая из уравнения (67), относится к молекулам внутри трубы, удаленным от отверстия. Для получения приближенных выражений для проводимости всей трубы нужно включить последовательную проводимость отверстий. Карлсон приводит формулу для трубопровода с периметром Н, площадью Л и длиной L:
$$C_{a}=1+ \frac{3}{16} \cdot 9 \frac{LH}{A}). (58)$$
Определение расхода теплоносителя и диаметров труб
Вначале каждую отопительную ветвь надо разбить на участки, начиная с самого конца. Разбивка делается по расходу воды, а он изменяется от радиатора к радиатору. Значит, после каждой батареи начинается новый участок, это показано на примере, что представлен выше. Начинаем с 1-го участка и находим в нем массовый расход теплоносителя, ориентируясь на мощность последнего отопительного прибора:
G = 860q/ ∆t, где:
- G – расход теплоносителя, кг/ч;
- q – тепловая мощность радиатора на участке, кВт;
- Δt– разница температур в подающем и обратном трубопроводе, обычно берут 20 ºС.
Для первого участка расчет теплоносителя выглядит так:
860 х 2 / 20 = 86 кг/ч.
Полученный результат надо сразу нанести на схему, но для дальнейших расчетов он нам понадобится в других единицах – литрах в секунду. Чтобы сделать перевод, надо воспользоваться формулой:
GV = G /3600ρ, где:
- GV – объемный расход воды, л/сек;
- ρ– плотность воды, при температуре 60 ºС равна 0.983 кг / литр.
В данных таблицах опубликованы значения диаметров стальных и пластмассовых труб в зависимости от расхода и скорости движения теплоносителя. Если открыть страницу 31, то в таблице 1 для стальных труб в первом столбце указаны расходы в л/сек. Чтобы не производить полный расчет труб для системы отопления частого дома, надо просто подобрать диаметр по расходу, как показано ниже на рисунке:
Итак, для нашего примера внутренний размер прохода должен составлять 10 мм. Но поскольку такие трубы не используются в отоплении, то смело принимаем трубопровод DN15 (15 мм). Проставляем его на схеме и переходим ко второму участку. Так как следующий радиатор имеет такую же мощность, то применять формулы не нужно, берем предыдущий расход воды и умножаем его на 2 и получаем 0.048 л/сек. Снова обращаемся к таблице и находим в ней ближайшее подходящее значение. При этом не забываем следить за скоростью течения воды v (м/сек), чтобы она не превышала указанные пределы (на рисунках отмечена в левом столбце красным кружочком):
Как видно на рисунке, участок №2 тоже прокладывается трубой DN15. Далее, по первой формуле находим расход на участке №3:
860 х 1,5 / 20 = 65 кг/ч и переводим его в другие единицы:
65 / 3600 х 0,983 = 0.018 л/сек.
Прибавив его к сумме расходов двух предыдущих участков, получаем: 0.048 + 0.018 = 0.066 л/сек и вновь обращаемся к таблице. Поскольку у нас в примере делается не расчет гравитационной системы, а напорной, то по скорости теплоносителя труба DN15 подойдет и на этот раз:
Идя таким путем, просчитываем все участки и наносим все данные на нашу аксонометрическую схему:
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
Из специальной таблицы, приложенной к паспорту изделий, можно узнать сведения о потере давления при подключении приборов к сети
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:
Таблица с коэффициентами одновременности, данные из которой используются при любом виде расчетов. Достаточно выбрать графу, соответствующую конкретному бытовому прибору, и взять нужную цифру
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.
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.
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.
Гидравлический расчет газопровода: методы и способы вычисления + пример расчета
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.
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.
Любой гидравлический расчет выполняется после создания расчетной схемы, включающей основные показатели. Более того, в соответствующие графы пользователь вносит известные данные
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.
