3 Розрахунок кільцевих газових мереж низького тиску без застосування номограм

В розподільних газових мережах низького тиску, що обслуговують житловий і громадський сектори населених пунктів, надлишковий тиск газу 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 етапів 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.

Нижче наведені методика і характеристика програмного забезпечення для виконання одноетапних проектних розрахунків газових мереж низького тиску кільцевої структури.Обчислювальні алгоритми базуються на використанні спрощених розрахункових моделей для визначення втрат тиску на ділянках газопроводів низького тиску. Зазначені розрахункові формули рекомендуються чинним нормативним документом ДБН В.2.5-20.

3.1 Постановка завдання і формування вхідних даних

Розглянемо газову мережу низького тиску довільної структури, яка складається з будь-якої кількості контурів (кілець). Кожний контур складається з довільної кількості ділянок низького тиску. Кожний контур може мати ділянки, які межують з будь-яким іншим контуром. Приклад газової мережі виключно кільцевої структури наведений на рисунку 3.1. Газова мережа низького тиску складається із п’яти контурів. Це частина системи вуличних газопроводів населеного пункту.

Вхідні дані для аналітичного розрахунку:

• конфігурація газової мережі;

• масиви довжин і розрахункових витрат газу ділянок газової мережі;

• допустимі втрати тиску у мережі ;

• фізичні властивості газу: густина і кінематична в'язкість за нормальних умов;

• середня температура газу в газовій мережі ;

• абсолютна еквівалентна шорсткість внутрішньої поверхні труб .

Мета розрахунку полягає у визначенні діаметрів ділянок мережі, при яких максимально використовується заданий перепад тиску і виконуються закони Кірхгофа із необхідною точністю.