4. Гідравлічний розрахунок газопроводів високого тиску

На генеральний план житлового району наносять всіх зосереджених спо-живачів високого тиску. Сітьові ГРП розташовують у центрі кожної групи кварталів. Трасування газопроводів високого тиску виконують не по головним міським магістралям. При цьому не рекомендується прокладати газопроводи поза межами житлової забудови.

В цілому з урахуванням викладених у розділі 2.2 вимог запроектована розподільна система газопроводів високого тиску, яка зображена на мал.2.2.

Як розрахункова вибрана магістраль від ГРС (точка1) до найбільш віддаленого споживача - ГРП ПП1(точка 9). Розрахункова головна магістраль розбита на ділянки, витрати газу на яких визначають у зворотньому порядку, тобто послідовним складанням навантажень споживачів, підключених до магістралі, починаючи з самого віддаленого. Так, наприклад, розрахункова витрата газу на ділянці 8-9 дорівнює навантаженню ПП1: V=3000 м³/год.

На ділянці 7-8 добавляється ще один опоживач - ГРП-1 (V=269 м³/год ).

V_12-13=3000+269=3269 м³/год

Вузол 7 для прийнятої схеми мережі є точкою сходу потоків газу, тому значення розрахункової витрати газу на ділянці 6-7 приймають рівним 50% від витрати на ділянці 7-8.

Витрати газу по ділянкам, а також геометричні довжини ділянок запису-ють у таблицю 2.3.

Сумарна довжина головної магістралі складає = 2,22 км. Тоді згідно

Розрахункова схема газопроводу високого тиску

Умовні позначення див. на малюнку 2.1

Мал. 2.2

формули (2.10) для прийнятих Р₁=0,7 МПа і Р_n=0,42 МПа питома різниця квадратів тиску дорівнює:

=(0,7²-0,42²)/2,22=0,1413 МПа²/км

Далі, починаючи від ГРС, для відомих витрати газу на ділянці 1-2 (V_1-2=23593 м³/год) і величини для головної магістралі за допомогою номограми (додаток 12) визначають діаметр газопроводу i уточнюють дійсне значення питомої різниці квадратів тиску. Для даної ділянки при прийнятому її діаметрі dS=2737мм - =0,085 МПа²/км.

Тоді квадрат втрати тиску на цій ділянці дорівнює

0,0850,08=0,0068 МПа²

а значення тиску в кінці ділянки

МПа

Кінцеве значення тиску на ділянці 1-2 є початковим для ділянки 2-3.

В результаті гідравлічного розрахунку головної магістралі тиск газу на вході в ПП-1 становить 0,361 МПа, що нижче від заданого значення 0,42МПа.

Відносна похибка

Н=(0,337-0,42)/0,42100%=-10,24 %,

яка більше допустимої  10% [10].

З метою зменшення похибки останню ділянку головної магістралі виконують комбінованою: l_{8-9`</sub> = 0,4 км діаметром dS = 1273 і l<sub>9`-9} = 0,15 км діаметром dS = 1023.

В результаті гідравлічного розрахунку тиск газу на вводі в ГРП ПП1 (точка 9) становить 0,426 МПа, а відносна похибка

Н=(0,421-0,42)/0,42100%=0,2 %

Після розрахунку головної магістралі переходять до ув`язування півкільця 3-10-11-7. Тиск у вузлах 3 і 7 вже визначений під час розрахунку головної магістралі (див. таблицю 2.3) Довжина півкільця складає 0,84км.

=(0,634²-0,566²)/0,84=0,1365 МПа²/км

В результаті гідравлічного розрахунку півкільця нев`язка тисків у вузловій точці 7 становить:

Н=(0,548-0,536)/0,536100%=2,3 %,

що менше допустимої  10% [10].

Таблиця 2.4

Гідравлічний розрахунок газопроводів високого тиску

Ділянка	V, м3/год	l,км	, МПа2/км	dзS, мм	Aд, МПа2/км	Р2, МПа2	Рн, МПа	Рк, МПа
Головна магістраль 1-2-3-4-5-6-7-8-9
1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9	23593 19287 7724 7658 6765 1634 3269 3000	0,08 0,45 0,16 0,28 0,10 0,30 0,30 0,55 l=2,22	0,1413 0,1413 0,1413 0,1413 0,1413 0,1413 0,1413 0,1413	2737,0 2196,0 1523,5 1523,5 1523,5 893,0 1273,0 1023,0	0,085 0,180 0,180 0,180 0,140 0,150 0,085 0,240	0,0068 0,0810 0,0288 0,0504 0,0140 0,0451 0,0255 0,1320	0,700 0,695 0,634 0,611 0,568 0,556 0,514 0,490	0,695 0,634 0,611 0,568 0,556 0,514 0,490 0,339
Перерахунок ділянки 8-9
8-9` 9`-9	3000 3000	0,40 0,15	0,1413 0,1413	1273,0 1023,0	0,070 0,230	0,0282 0,0350	0,490 0,460	0,460 0,421
Півкільце 3-10-11-7
3-10 10-11 11-7	9064 8853 1635	0,30 0,14 0,40 l=0,84	0,1365 0,1365 0,1365	2196,0 1523,5 893,0	0,038 0,215 0,150	0,0114 0,0301 0,0600	0,634 0,625 0,600	0,625 0,600 0,548

Додаток 1

Вихідні данні для курсового проектування

Таблиця 1

Витрати природного газу, тис.м³/год промисловими підприємствами

Підприємство	Перша цифра шифру
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
1. Машинобудівний завод (ПП-1) 2. Швацька фабрика (ПП-2) 3. Завод будівельних матеріалів (ПП-3) 4. Деревообробний комбінат (ПП-4) 5. Завод безалкогольних напоїв (ПП-5)	2 1 6 2 1	3 1 5 2 4	4 2 4 2 3	5 3 4 1 2	4 3 5 3 4	3 2 6 1 4	5 1 2 2 1	3 2 3 5 3	2 3 3 3 4	4 2 2 4 1

Таблиця 2

Етажність житлових будинків

Група кварталів	Квартали	Друга цифра шифру
		0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
I	1...6	1	5	3	9	1	5	3	9	1	5
II	7...12	5	3	9	1	3	9	1	5	9	1
III	13...18	3	9	1	5	9	1	5	3	3	3
IV	19...24	9	1	5	3	1	3	3	1	5	9

Примітка: Громадські будинки розміщуються в кварталах № 2, 12, 21, 24 або за вказів-кою викладача. У випадку малоповерхової забудови (1 поверх) громадські будинки в цих кварталах не розташовують.

Таблиця 3

Кліматична характеристика населеного пункту

Третя цифра шифру	Назва міста	Домінуючий напрямок вітру в січні місяці	Розрахункова темпера-тура для проектування опалення tо, оС	Число градусо- діб S
0	Севастополь	Пн-Сх	-11	2324
1	Симферополь	Пн-Сх	-16	2544
2	Одеса	Пн	-18	2805
3	Львів	Зх	-19	3476
4	Івано-Франківськ	Пд-Сх	-20	3330
5	Вінниця	Пд	-21	3610
6	Запоріжжя	Пн-Сх	-22	3202
7	Донецьк	Пд-Сх	-23	3623
8	Суми	Пд-Сх	-24	3997
9	Луганськ	Сх	-25	3580

Додаток 1

Таблиця 4

Місце знаходження ГРС

Третя цифра шифру	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Сторона світу	Пн	Пн-Зх	Зх	Пд-Зх	Пд	Пд-Сх	Сх	Пн-Сх	Пн	Пд

Додаток 2

Густина житлового фонду забудови f, м²/га

Зона	Етажність будинку
	1	3	5	9
Центральна	3300	4100	5300	6600
Північна	3700	5000	5900	7600
Південна	3400	4300	5500	6800

Примітки: Густина житлового фонду забудови знаходиться у межах, які рекомендує п.3.7 [ 6 ] для щільності населення житлового кварталу

110...450 чол./га.

Додаток 3

Укрупнений показник максимального теплового потоку на опалення житлових будинків q_о, Вт/м², які збудовані після 1.01.1994 р. [10]

Кількість поверхів	1 зона S>3501г-д*	2 зона 3100<S<3501г-д	3 зона 2501<S<3000г-д	4 зона S<2500г-д
Малоповерхові житлові будинки
1 2 3 4	94 86 65 57	93 83 61 56	91 81 60 53	83 74 58 48
Багатоповерхові житлові будинки
5 9-10 12-16	55 51 55	53 50 53	52 49 52	48 43 48

* - градусо-доба (г-д)

Додаток4

Укрупнений показник максимального теплового потоку на опалення житлових будинків q_о, Вт/м², які збудовані до 1.01.1994 р. [2]

Кільк. Повер	Розрахункова температура зовнішнього повітря для проектування опалення (температура холодної пятиденки), tо, С
хів	-5	-10	-15	-20	-25	-30	-35	-40	-45	-50	-55
1-2	145	152	159	166	173	177	180	187	194	200	208
3-4	74	80	86	91	97	101	103	109	116	123	130
5	65	67	70	73	81	87	87	96	100	102	108

Додаток 5

Укрупнений показник середнього теплового потоку на гаряче

водопостачання q_гв, Вт/чол [2]

Середня за опалю-	На одну людину, що проживає в будинку, qгв, Вт/чол.
вальний період нор-ма витрати води при t=55C на гаряче во-допостачання за до-бу на одну людину, л	З гарячим водопостачанням	З гарячим водопос-тачанням з урахуван-ням потреб у громад-ських будинках	Без гарячого водо-постачання з ураху-ванням потреб у гро-мадських будинках
85 90 105 115	247 259 305 334	320 332 376 407	73 73 73 73

Примітка: Норма витрати гарячої води залежить від ступеня благоустрою бу-динку: наприклад, для житлових будинків квартирного типу з умивальниками, мойками і душем норма витрати води дорівнює 85 л/(чолдобу), для обладнаних ваннами довжиною 1500-1700 мм і душем норма витрати води -105 л/(чолдобу), т.і.

Додаток 6

Сортамент труб, які використовують для будівництва

мереж тепло- і газопостачання [2, 10]

Стандарт	dзS , мм	dу , мм	Маса 1 м, кг	dвн , мм
ГОСТ 10704-91 ГОСТ 10704-91	Теплопроводи 32 2,5 39 2,5 45 2,5 57 3,5 76 3,5 89 3,5 108 4,0 133 4,0 159 4,5 194 5,0 219 6,0 273 7,0 325 8,0 377 9,0 426 7,0 478 7,0 Газопроводи 57 3,0 76 3,0 89 3,0 102 3,0 127 3,0 152 3,5 219 6,0 273 7,0 325 8,0 377 9,0 426 9,0 530 7,0	25 32 40 50 70 80 100 125 150 180 200 250 300 350 400 450 50 70 80 100 125 150 200 250 300 350 400 500	1,82 2,19 2,62 4,62 6,26 7,38 10,26 12,72 17,15 24,36 31,52 49,52 62,54 81,68 72,33 82,87 4,0 5,4 6,36 9,67 10,85 17,15 31,52 49,52 62,54 81,68 82,56 91,63	27 33 40 50 69 82 100 125 150 184 207 259 309 359 412 464 51 70 83 96 121 145 207 259 309 359 408 516

Додаток 7

Рекомендовані відстані між нерухомими опорами

стальних трубопроводів водяних теплових мереж

(Р  1,6 МПа, t 150^оС) [1, 2, 4]

	Компенсатори
Умовний діаметр dу , мм	П-подібні	сальникові
	відстань між нерухомими опорами , м
25, 32 40, 50 70 80 100 125 150 200 250, 300 350 400,450 500 і більше	50 60 70 80 80 90 100 120 120 140 160 180	- - - - 70 70 80 80 100 120 140 140

Примітка: Відстань між нерухомими опорами трубопроводів на ділянках само- компенсації необхідно приймати не більше 60% від значень, вказаних у таблиці для П-подібних компенсаторів.

Додаток 8

Номограма для гідравлічного розрахунку трубопроводів теплових мереж [4, 5]

Додаток 9

Програма-таблиця для гідравлічного розрахунку трубопроводів теплових мереж на ПЕОМ

№№	Q, МВт	l, м	G, т/год	d*, мм	dxS, мм	dвн, мм	R, Па/м	lпр, м	dP=Rхlпp, кПа
			Головна магістраль КВ_3-8-7-6-5-4-3-2-1
Температурні параметри води у тепловій мережі:						T1=	150
						T2=	70	dT=	80
КВ_3-8	2,005	90	21,551	108	133x4	125	27,74	117	3,246
8-7	4,009	490	43,101	140	159x4,5	150	42,61	637	27,144
7-6	8,809	120	94,692	190	219x6	207	37,92	156	5,915
6-5	12,818	115	137,794	219	273x6	261	23,78	149,5	3,554
5-4	21,959	340	236,059	269	325x8	309	28,76	442	12,712
4-3	23,751	170	255,325	277	325x8	309	33,65	221	7,436
3-2	25,543	240	274,592	284	325x8	309	38,92	312	12,142
2-1(РОК)	28,471	430	306,063	296	325x8	309	48,35	559	27,027
								Всього	99,176
			Відгалудження КВ_13-10-9-5
Наявний перепад тиску для розрахунку відгалудження									39,860
Питома втрата тиску для відгалудження							60,394
КВ_13-10	1,524	50	16,378	97	133x4	125	16,02	65	1,042
10-9	3,047	300	32,755	126	133x4	125	64,09	390	24,997
9-5	9,141	310	98,266	192	219x6	207	40,83	403	16,455
Нев`язка у точці 5 -			-6,61%					Всього	42,494

Загальні відомості до програми "Тепломережа"

1. Програма для гідравлічного розрахунку трубопроводів теплової мережі "Тепломережа" розробдена на кафедрі Теплогазопостачання і вентиляції Київ-ського державного технічного університету будівництва і архітектури авторським колективом у складі: проф.Потапов В.О., доц. Макаров С.А., асистенти Любарець О.П., Предун К.М.

2. Програма виконана у вигляді електоронної таблиці, яка написана у середовищі Exel v.7.0 for Windows 95. Інструкція по користуванню програмою наведена у тексті програми.

3. Вихідними даними для гідравлічного розрахунку теплової мережі за наведеною програмою є:

а) температурні параметри води у тепловій мережі.

б) кількість та номерація розрахункових ділянок та відгалуджень;

в) теплове навантаження на розрахункових ділянках;

г) довжина розрахункових ділянок;

д) сортамент труб, що використовуються у теплопостачанні, та

їх внутрішні діаметри.

Додаток 10

Норми витрат теплоти для різних споживачів [10]

Користувачі газу	Показник використання газу	Норми витрати теплоти, МДж
При наявності в квартирі газової плити і центрального гарячого водопостачання	на одного чоловіка за рік	2800
При наявності в квартирі газової плити і відсутності центрального гарячого водопостачання	на одного чоловіка за рік	4600
При наявності в квартирі газової плити і газового водонагрівача	на одного чоловіка за рік	8000

Додаток 11

Коефіцієнти годинного максимуму витрати газу на господарсько-побутові потреби [10]

Число жителів, що забезпечуються газом, тис.чол.	Коефіцієнти годи-нного максимуму, Кm	Число жителів, що забезпечуються газом, тис.чол.	Коефіцієнти годин-ного максимуму, Кm
1 2 3 5 10	1/1800 1/2000 1/2050 1/2100 1/2200	20 30 40 50 100	1/2300 1/2400 1/2500 1/2600 1/2800

Додаток 12

Номограма для розрахунку газопроводів високого (середнього) тиску [5, 11]

Додаток 13

Програма для гідравлічного розрахунку газопроводів високого (середнього) тиску за допомогою ПЕОМ

Ділян	V,	l,	А,	d*,	dxS,	dвн	Ад,	dP^2,	Рн,	Рк,
ка	м3/год	км	Па2/км	мм	мм	мм	МПа^2/км	МПа^2	Мпа	Мпа
			Головна магістраль: 1-2-3-4-5-6-7-8-9
Тиск газу на виході з ГРП (початковий тиск в мережі)										0,7
Тиск газу у найбільш віддаленого споживача (кінцевий тиск в мер.)										0,42
1-2	23593	0,08	0,1413	234	273x7,0	259	0,079	0,0063	0,7	0,695
2-3	19287	0,45	0,1413	212	219x6,0	207	0,171	0,0768	0,695	0,638
3-4	7724	0,16	0,1413	139	152x3,5	145	0,178	0,0285	0,638	0,615
4-5	7658	0,28	0,1413	141	152x3,5	145	0,175	0,0490	0,615	0,574
5-6	6765	0,10	0,1413	136	152x3,5	145	0,137	0,0137	0,574	0,562
6-7	1634	0,3	0,1413	68	89x3,0	83	0,150	0,0451	0,562	0,520
7-8	3269	0,3	0,1413	99	127x3,0	121	0,083	0,0250	0,520	0,496
8-9	3000	0,55	0,1413	97	102x3,0	96	0,235	0,1290	0,496	0,341
	l=	2,22			Невязка у кінцевого споживача					-18,73%
Перерахунок ділянки 8-9
8-9*	3000	0,4	0,1413	97	127x3,0	121	0,070	0,0282	0,496	0,466
9*-9	3000	0,15	0,1413	99	102x3,0	96	0,235	0,0352	0,466	0,427
					Невязка у кінцевого споживача					1,63%
Півкільце 3-10-11-7
Тиск газу на вході у півкільце (початковий тиск)										0,638
Тиск газу на виході з півкільця (кінцевий тиск)										0,52
3-10	9064	0,3	0,1627	151	219x6,0	207	0,038	0,0115	0,638	0,629
10-11	8853	0,14	0,1627	150	152x3,5	145	0,233	0,0327	0,629	0,602
11-7	1635	0,4	0,1627	66	89x3,0	83	0,151	0,0603	0,602	0,550
	l=	0,84			Невязка у кінцевого споживача					5,79%

Загальні відомості до програми "Газомережа"

1. Програма для гідравлічного розрахунку газопроводів високого тиску "Газомережа ВТ" розробдена на кафедрі Теплогазопостачання і вентиляції Київ-ського державного технічного університету будівництва і архітектури авторським колективом у складі: проф.Потапов В.О., доц. Макаров С.А., асистенти Любарець О.П., Предун К.М.

2. Програма виконана у вигляді електоронної таблиці, яка написана у середовищі Exel v.7.0 for Windows 95. Інструкція по користуванню програмою наведена у тексті програми.

3. Вихідними даними для гідравлічного розрахунку газопроводів високого тиску за наведеною програмою є:

а) тиск газу на виході з ГРП (початковий тиск в мережі);

б) тиск газу у найбільш віддаленого споживача (кінцевий тиск в мережі)

в) кількість та номерація розрахункових ділянок та півкілець;

г) розрахункові витрати газу на розрахункових ділянках;

д) довжина розрахункових ділянок;

є) сортамент труб, що використовуються у газопостачанні, та їх внутрішні діаметри;

ЛІТЕРАТУРА

1. Теплогазоснабжение населённых мест и зданий /В.А.Потапов: Учеб. Пособие. - К.: УМК ВО, 1990. - 192 с.

2. СНиП 2.04.07-86. Тепловые сети.- М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988 - 480 с.

3. СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика . - М.: Стройиздат, 1983.- 136 с.

4. Водяные тепловые сети: Справочное пособие по проектированию /Под ред. Н.К.Громова, Е.П.Шубина. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 376 с.

5. Методические указания к расчетно-графическим упражнениям. "Тепло-газоснабжение района города" для студентов 3 курса специальности 1206. «Городское строительство» дневной формы обучения / Сост.В.А.Потанов, В.А.Ткаченко. - Киев: КИСИ, 1987. - 47с.

6. ДБН 360-92*. Містобудування. Планування і забудова міських і сільських поселень. - К.: Мінбудархітектури України, 1993 - 110 с.

7. Козин В.Е. и др. Теплоснабжение. -М.: Высшая школа, 1980. 408 с.

8. СНиП 2.04.08-87. Газоснабжение. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988 - 64с.

9. Ионин А.А. Газоснабжение. -М.: Стройиздат, 1989 - 433с.

10. Контрольные показатели удельного расхода теплоты на отопление жилых домов и блок-секций / Приказ Минстройархитектуры Украины №253 от 30.12.1993. - Киев, 1993. - 17 с.

14