6.4 Особливості гідравлічного розрахунку газових мереж низького тиску кільцевої структури
Кільцеві мережі є більш надійними, але менш економічними, так як їх будівництво вимагає більших капітальних вкладень.
Але в зв‘язку з тим, що на сьогоднішній день надійність газопостачання є одним із пріоритетних критеріїв, то в населених пунктах широко використовуються закільцьовані газові мережі, які мають окремі тупикові ділянки.
Розглянемо
кільцеву мережу низького тиску, яка має
ділянок,
вузлів та
контурів.
Із
теорії розрахунку кільцевих мереж
різноманітного призначення відомо, що
в такій мережі кількість незалежних
ділянок становить
,
кількість незалежних вузлів дорівнює
,
кількість незалежних контурів становить
.
У
результаті проектного розрахунку для
кожної із
ділянок необхідно визначити необхідний
діаметр
,
розрахункову витрату газу
і втрати тиску від тертя
,
тому ми маємо
невідомих.
Для кожної ділянки газової мережі низького тиску можна записати рівняння для втрат тиску від тертя, використовуючи узагальнену формулу (6.9)
.
(6.29)
В кільцевих газових мережах об‘єктивно діють закони Кірхгофа. Стосовно кільцевих газових мереж вони формулюються таким чином.
Перший закон: алгебраїчна сума витрат газу в кожному вузлі газової мережі дорівнює нулю
.
(6.30)
Другий закон: алгебраїчна сума втрат тиску в кожному кільці газової мережі дорівнює нулю
.
(6.31)
Загальна кількість рівнянь вигляду (6.29)-(6.31) становить
.
(6.32)
При
наявній кількості
невідомих маємо
рівнянь. Система математично не визначена,
а отже має не один, а безліч розв'язків.
Газові мережі населених пунктів
розраховується на заданий перепад тиску
,
що дає можливість одержати додаткові
рівняння за кількістю напрямків руху
газу в газовій мережі. Система рівнянь
замикається додатковими залежностями,
які накладають на проектні рішення
умови надійності та економічності
газопостачання. Отже, для визначення
оптимальних параметрів газових мереж
кільцевої структури необхідно виконати
техніко-економічні розрахунки для
попередньо розрахованих технологічно
можливих конкуруючих варіантів систем
розподілу газу.
В практиці проектування систем газопостачання найбільшого поширення набув наближений метод розрахунку кільцевих мереж низького тиску - метод ітерації по витратах газу на ділянках контурів, який детально описаний у розділі 7.
7 Інженерні методи розрахунку газових мереж низького тиску
В розподільних газових мережах низького тиску, що обслуговують житловий і громадський сектори населених пунктів, надлишковий тиск не перевищує 3000 Па. За функціональним призначенням зовнішні газові мережі низького тиску підрозділяються на вуличні, внутрішньоквартальні і дворові газопроводи. За структурою газові мережі низького тиску діляться на кільцеві та розгалужені (тупикові). Кільцеві мережі забезпечують високу надійність газопостачання, однак їх будівництво вимагає більших капітальних витрат. Існуючі системи газопостачання населених пунктів мають здебільшого комбіновану структуру: основні споживачі живляться від кільцевої мережі, а периферійні – від тупикових газових мереж.
Проектування газової мережі низького тиску можна виконувати за двома методами. Перший метод включає два етапи. На першому етапі виконується графоаналітичний розрахунок за допомогою спеціальних графіків – номограм. Використання номограм дозволяє вибрати необхідні діаметри ділянок газової мережі та обчислити приблизні значення втрат тиску від тертя на окремих ділянках. На другому етапі виконується уточнений аналітичний розрахунок газових мереж низького тиску, який дозволяє уточнити втрати тиску від тертя, а для кільцевих структур - виконати з необхідною точністю гідравлічну ув‘язку кілець з врахуванням дії законів Кірхгофа.
Другий метод розрахунку, що реалізується за один етап, є виключно аналітичним, він не передбачає використання графіків, всі розрахунки виконуються за математичними моделями, які закладаються в обчислювальні алгоритми і програми розрахунку на ПЕОМ.