2.5 Выбор и обоснования диаметра трубы.
Нанесем на генплан микрорайона схему газовых сетей и замеряем длины расчетных участков. Принимаем для микрорайона города Оренбург кольцевую сеть низкого давления и сеть среднего давления к сети низкого давления подключаем сосредоточенную нагрузку фабрики, а к сети среднего или высокого сосредоточенную нагрузку котельной. Площади участков (А, Б смотрим рис.1) рассматриваем, как прилагающие к газопроводу низкого давления и не окольцовываем.
=
40 м; 
= 70 м;
=
40 м; 
= 40 м;
=
70 м; 
= 40 м;
=80
м; 
= 40 м;
=
60 м; 
=70 м;
=40
м; 
= 70м;
=
40 м; 
= 80 м;
=60
м; 
= 70 м;
=
80 м; 
= 60 м;
=
70 м; 
= 80 м;
=
70 м; 
= 40 м;
=
40 м; 
= 40 м;
=
60 м.
Определяем удельный расход газа на площадь застройки по формуле:
=
где:
– часовой расход коммунально – бытовыми
предприятиями;
F – площадь микрорайона.
=
= 113,37
/ч
Расход газа по отдельным кольцам определяем по формуле:
=
×
где: - площадь кольца, га
– постоянен для всех = 24,96 /ч
=
0,28 га
=
0,28 × 24,96 = 6,98
/ч
=
0,21 га
=
0,21 × 24,96 = 5,24
/ч
=
0,32 га
=
0,32 × 24,96 = 7,98
/ч
=
0,24 га
=
0,24 × 24,96 = 5,99
/ч
=
0,24 га
=
0,24 × 24,96 = 5,99
/ч
=
0,18 га
=
0,18× 24,96 = 4,49
/ч
=
0,32 га
=
0,32
× 24,96 = 7,98
/ч
=
0,18 га
=
0,18 × 24,96 = 4,49
/ч
=
0,32 га
=
0,32
× 24,96 = 7,98
/ч
=
0,21 га
=
0,21×
24,96 = 5,24
/ч
Данные заносим в таблицу 1:
Таблица 1. Расход газа кварталом.
Квартал |
I |
II |
III |
IV |
V |
VI |
З |
Ф |
А |
Б |
Итого |
Расход газа |
6,98 |
5,24 |
7,98 |
5,99 |
5,99 |
4,49 |
7,98 |
4,49 |
7,98 |
5,24 |
62,36 |
Делаем
проверку:
= 103 %
отсюда следует, что невязка составляет не менее 5 %, расчеты верны.
Находим удельные расходы на единицу длины периметра каждого кольца от равномерного распределения нагрузки по формуле:
=
где:
– расход газа кварталом,
;
– длина одного квартала, м.
Определяем длины каждого периметра:
=
40+70+40+70 = 220 м;
=
40+70+40+70 = 220 м;
=
40+80+40+80 = 240 м;
=
40+80+40+80 = 240 м;
=60+40+60+40
= 200 м;
=
60+40+60+40 = 200 м;
=
80+40+40+80 = 220 м;
=
80+40+80+40 = 220 м.
= 6,98
=
= 0,03
× м;
= 5,24
=
= 0,02
× м;
=
7,98
=
=0,03
× м;
= 5,99
=
= 0,02
× м;
= 5,99
=
= 0,03
× м;
= 4,49
=
= 0,02
× м;
=
7,98
=
= 0,03
× м;
=
5,24
=
= 0,02
× м;
В итоге удельный расход газа заносим в таблицу 2;
Таблица 2. Удельный расход газа по длине.
Квартал |
I |
II |
III |
IV |
V |
VI |
VII |
VIII |
Удельный расход газа × м |
0,03 |
0,02 |
0,03 |
0,02 |
0,03 |
0,02 |
0,03 |
0,02 |
Определяем путевые расходы газа на участках сети при этом необходимо учитывать односторонний или двухсторонний разбор газа на участках. Для окольцованных кварталов этот расход определяется по удельным расходам в кольцах, в которой заключены кварталы расхода газа на прилегающие площади, прибавляющая целиком путевому расходу на участках сети к которому прилегает данная площадь по формуле:
=
где:
- длина участка, м;
– удельный расход газа на единицу длины
× м.
=40
× 0,03 + 6,98 = 8,18
× м;
=
40 × 0,02 + 5,24 = 6,04
× м;
=
70 × 0,03 = 2,1
× м;
=
80 × 0,02 = 1,6
× м;
=
60 × 0,03 = 1,8
× м;
=
40 × 0,02 = 0,8
× м;
=
40 × 0,03 =1,2
× м;
=
60 × 0,02 =1,2
× м;
=80
× 0,02 = 1,6
× м;
=
70× 0,03 = 2,1
× м;
=
70 × 0,02 = 1,4
× м;
=
40 × 0,01 = 0,4
× м;
=
70 × 0,03 =2,1
× м;
=
40×0,02 = 0,8
× м;
=
40 × 0,03 = 1,2
× м;
=
40 × 0,03 = 1,2
× м;
=
70 × (0,02+0,03) = 3,5
× м;
=
70 × (0,02+0,03) = 3,5
× м;
=
80 × (0,03+0,01) = 3,2
× м;
=
60 × (0,01+0,03) = 2,4
× м;
=
60 × (0,03+0,01) = 2,4
× м;
=
80 × (0,04+0,03) = 5,6
× м;
=
40 × (0,02+0,03) = 2
× м;
=
40 × (0,01+0,03) =1,6
× м;
Составляем таблицу 3.
Таблица 3. Путевой расход газа
Участок |
Путевой расход × м; |
Участок |
Путевой расход × м; |
1 – 2 |
8,18 |
13 – 14 |
2,1 |
2 – 3 |
6,04 |
14 – 15 |
0,8 |
3 – 4 |
2,1 |
15 – 16 |
1,2 |
4 – 5 |
1,6 |
16 – 17 |
1,2 |
5 – 6 |
1,8 |
1 – 15 |
3,5 |
6 – 7 |
0,8 |
2 – 16 |
3,5 |
7 – 8 |
1,2 |
15 – 17 |
3,2 |
8 – 9 |
1,2 |
5 – 16 |
2,4 |
9 – 10 |
1,6 |
13 – 17 |
2,4 |
10 – 11 |
2,1 |
5 – 17 |
5,6 |
11 – 12 |
1,4 |
8 – 11 |
1,6 |
12 – 13 |
0,4 |
7 – 12 |
2 |
|
|
1 – 16 |
3,2 |
|
|
Итого |
60,52 |
Поскольку = 63,31 /ч, а суммарный путевой расход 60,52 /ч, то относительная погрешность составляет:
=
4,4%
Что допустимо, допустимая не должна превышать не более 5%
Рассчитываем узловые расходы газа по формуле:
=
0,5 ×
где: - путевой расход газа, /ч
=
0,5 × (8,18+6,04) = 7,11
/ч
=
0,5 × (2,1+1,6+2,4) = 3,05
/ч
=
0,5 × (1,8+5,6) = 3,7
/ч
=
0,5 × (2,4+1,8) = 2,1
/ч
=
0,5 × (0,8+1,2+1,6+3,5) = 3,55
/ч
=
0,5 × (1,2+1,2) = 1,2
/ч
=
0,5 × (1,6+2,1+1,4+0,4) = 2,75
/ч
=
0,5 × (2,1+0,8+1,2) = 2,05
/ч
=
0,5 × (1,2+3,5) = 2,35
/ч
=
0,5 × (3,5+3,2) = 3,35
/ч
=
0,5 × (2,4+3,2+1,6) = 3,6
/ч
=
0,5 × (1,6+5,6+2,4) = 4,8
/ч
=
0,5 × (6,04+8,18+2,4) = 8,31
/ч
=
0,5 × (3,5+1,2) = 2,35
/ч
=
0,5 × (1,2+3,5+1,6) = 3,15
/ч
=
0,5 × (3,2+5,6+2,1+0,8) = 5,85
/ч
=
0,5 × (1,2+5,6+3,2+0,4) = 5,2
/ч
Итоги заносим в таблицу 4.
Таблица 4. Узловой расход газа
-
Узел
Расход газа
Узел
Расход газа
1
7,11
10
3,35
2
3,05
11
3,6
3
3,7
12
4,8
4
2,1
13
8,31
5
3,55
14
2,35
6
1,2
15
3,15
7
2,75
16
5,85
8
2,05
17
5,2
9
2,35
Итого
64,47
Для гидравлического расчета сети вычисляем удельные потери давления на единицу длины самых удаленных точек – точек схода. Принимаем согласно СНиП42-01-2002 давление газа на выходе из ГРП равным 3000Па, а перепад давления в наружных распределительных газопроводов 1200Па. Перепад давления в газопроводах должен быть максимально приближенным к 1200Па, но не превышать эту величину. Удельная потеря давления по направлению ГРП вычисляем по формуле:
=
где:
– общий перепад давлений принятым для
расчетов;
– сумма длин основной магистрали.
=40 м;
=
= 30Па/м;
= 40 м;
=
=30 Па/м;
= 70 м;
=
= 17,14 Па/м;
= 80 м;
=
= 15 Па/м;
=60 м;
=
= 20 Па/м;
=40 м;
=
= 30 Па/м;
= 40 м;
=
= 30 Па/м;
= 60 м;
=
= 20 Па/м;
= 80 м;
=
= 15 Па/м;
= 70 м;
=
= 17,14 Па/м;
=70 м;
=
= 17,14 Па/м;
=40 м;
=
= 30 Па/м;
= 70 м;
=
= 17,14 Па/м;
= 40 м;
=
= 30 Па/м;
=40 м;
=
= 30 Па/м;
= 40 м;
=
= 30 Па/м;
= 70 м;
=
= 17,14Па/м;
=
70 м;
=
= 17,14 Па/м;
= 70 м;
=
= 17,14 Па/м;
=
80 м;
=
= 15 Па/м;
=
60 м;
=
= 20 Па/м;
= 60 м;
=
= 20 Па/м;
=
80 м;
=
= 15 Па/м;
=40
м;
=
= 30 Па/м;
=
40 м;
=
= 30Па/м;
Потери давления на участках этого направления определяем по формуле:
=
где:
–
удельные потери давления, Па/м;
– длина магистрали, м.
=
30
× 40 = 1200 МПа;
=
30
× 40 = 1200 МПа;
=
17,14 × 70 = 1199,8 МПа;
=15
× 80 = 1200 МПа;
=
20 × 60 = 1200 МПа;
=
30 × 40 = 1200 МПа;
=
30
× 40 = 1200 МПа;
=
20
× 60 = 1200 МПа;
=
15
× 80 = 1200 МПа;
=17,14
× 70 = 1199,8МПа;
=
17,14 × 70 = 1199,8 МПа;
=
30 × 40 =1200 МПа;
=
17,14 × 70 = 1199,8 МПа;
=
30 × 40 = 1200 МПа;
=
30 ×40 = 1200 МПа;
=
30 × 40 = 1200 МПа;
=
17,14 × 70 = 1199,8 МПа;
=
17,14 ×70 = 1199,8 МПа;
=
17,14 × 70 = 1199,8 МПа;
=
15 × 80 = 1200 МПа;
=
20 ×60 = 1200 МПа;
=
20
60 = 1200 МПа;
=15
× 80 = 1200 МПа;
=
30 ×40 = 1200 МПа;
=
30 × 40 = 1200 МПа;
Потери
давления на тех участках которые при
расчете попадают повторно надо применить
по направлению с меньшим значением
,
та как эти участки обслуживают нескольких
колец, являются ответственными из общего
располагаемого перепада давления,
необходимо вычесть потери давления на
участках вошедших в одной из предыдущих
направлениях, то есть для таких участков
удельные потери давления будут равны.
=
где: – общий перепад давлений;
– сумма потерь давления на участках
рассчитанных по предыдущему направлению;
- сумма длин участков.
=
= 0 Па/м;
=
= 0 Па/м;
=
= 0,003 Па/м;
=
= 0 Па/м;
=
= 0 Па/м;
=
= 0 Па/м;
=
= 0 Па/м;
=
= 0 Па/м;
=
=0 Па/м;
=
= 0,003 Па/м;
=
= 0,003 Па/м;
=
= 0 Па/м;
=
= 0,003 Па/м;
=
=0 Па/м;
=
= 0 Па/м;
=
= 0 Па/м;
=
= 0,003 Па/м;
=
= 0 Па/м;
=
= 0,003 Па/м;
=
= 0 Па/м;
=
= 0 Па/м;
=
= 0 Па/м;
=
= 0 Па/м;
=
= 0 Па/м;
=
=0 Па/м;
Данные заносим в таблицу 6.
Таблица 6. Удельные потери давления на участках
Участок |
∆Pуд, Па |
Участок |
∆Pуд, Па |
1-2 |
0 |
14-15 |
0 |
2-3 |
0 |
15-16 |
0 |
3-4 |
0,003 |
16-17 |
0 |
4-5 |
0 |
1-15 |
0,003 |
5-6 |
0 |
2-16 |
0 |
6-7 |
0 |
15-17 |
0,003 |
7-8 |
0 |
7-17 |
0 |
8-9 |
0 |
5-16 |
0 |
9-10 |
0 |
13-17 |
0 |
10-11 |
0 |
5-17 |
0 |
11-12 |
0,003 |
7-12 |
0 |
12-13 |
0 |
8-11 |
0 |
13-14 |
0,003 |
|
|
По
величинам удельных потерь напора и
расчетных расходов, на участках по
номограмме определяем предварительные
диаметры участков газопроводности
сети. По определению диаметров газопровода
на участках по той же номограмме
определяется действительные удельные
потери давления. Для учета местных
сопротивлений расчетную длину увеличиваем
на 10%
.
Умножая, удельные потери давления на
расчетную длину участка находим
действительные потери на участке.
Суммарные потери давления на участках
полуколец следим, чтобы «невязка» между
суммарными потерями давления не превысило
10% от наименьших потерь давления в
полукольце. При «невязке» потерь давления
больше 10% необходимо сделать увязку
сети. Это увязка может быть достигнута
либо за счет переброски max,
называемых поправочных расходов с
одного полукольца на другой, либо за
счет изменения первоначальных принятых
диаметров на одном или нескольких
участков полукольца. Если участки
полукольца, для которых изменены расходы
или диаметры являются общими для смежных
колец, то надо пересчитать все кольцо.
После пересчета сумма приходов и расходов
газа на каждом узле должна быть равна
нулю. Метод изменения более прост.
Поэтому воспользуемся им. Дальнейшие
расчеты введем в табличной форме.
Таблица 7. Гидравлический расчет кольцевой сети низкого давления.
Кольцо |
Участок |
l,м |
|
, Па/м |
Расчетный
расход газа
|
мм |
Потери давления |
|
, Па |
△P,Па |
|||||||
I |
1-2 |
40 |
45 |
30 |
8,18 |
48х3,5 |
0 |
1200 |
2-16 |
40 |
45 |
30 |
3,5 |
33,5х2 |
0 |
1200 |
|
15-16 |
40 |
45 |
30 |
1,6 |
26,8х2,8 |
0 |
1200 |
|
1-15 |
40 |
45 |
30 |
2,4 |
26,8х2,8 |
0 |
1200 |
|
II |
2-3 |
40 |
45 |
30 |
6,04 |
26,8х2,8 |
0 |
1200 |
3-4 |
70 |
75 |
17,14 |
2,1 |
21,3х2,8 |
0,2 |
1199,8 |
|
4-5 |
80 |
85 |
15 |
1,6 |
21,3х2,8 |
0 |
1200 |
|
5-16 |
60 |
65 |
20 |
2,4 |
21,3х2,8 |
0 |
1200 |
|
III |
5-17 |
80 |
85 |
15 |
6,4 |
26,8х2,8 |
0 |
1200 |
5-16 |
60 |
65 |
20 |
5,6 |
26,8х2,8 |
0 |
1200 |
|
15-16 |
40 |
45 |
30 |
1,6 |
21,3х2,8 |
0 |
1200 |
|
15-17 |
70 |
75 |
17,14 |
3,5 |
21,3х2,8 |
0,2 |
1199,8 |
|
IV |
13-14 |
70 |
75 |
17,14 |
2,1 |
21,3х2,8 |
0,2 |
1199,8 |
14-15 |
40 |
45 |
30 |
0,8 |
21,3х2,8 |
0 |
1200 |
|
13-17 |
60 |
65 |
20 |
2,4 |
21,3х2,8 |
0 |
1200 |
|
15-17 |
70 |
75 |
17,14 |
3,5 |
26,8х2,8 |
0,2 |
1199,8 |
|
V |
5-6 |
60 |
65 |
20 |
1,8 |
21,3х2,8 |
0 |
1200 |
6-7 |
40 |
45 |
30 |
0,8 |
21,3х2,8 |
0 |
1200 |
|
5-17 |
80 |
85 |
15 |
5,6 |
21,3х2,8 |
0 |
1200 |
|
7-17 |
80 |
85 |
15 |
3,2 |
21,3х2,8 |
0 |
1200 |
|
VI |
7-12 |
40 |
45 |
30 |
1,6 |
21,3х2,8 |
0 |
1200 |
7-17 |
80 |
85 |
15 |
2,4 |
21,3х2,8 |
0 |
1200 |
|
12-13 |
40 |
45 |
30 |
0,4 |
33,5х3,2 |
0 |
1200 |
|
13-17 |
60 |
65 |
20 |
2,4 |
21,3х2,8 |
0 |
1200 |
|
VII |
7-8 |
40 |
45 |
30 |
1,2 |
26,8х2,8 |
0 |
1200 |
7-12 |
40 |
45 |
30 |
2 |
21,3х2,8 |
0 |
1200 |
|
8-11 |
40 |
45 |
30 |
1,6 |
21,3х2,8 |
0 |
1200 |
|
11-12 |
70 |
75 |
17,14 |
1,4 |
21,3х2,8 |
0 |
1200 |
|
VIII |
8-9 |
60 |
65 |
20 |
1,2 |
21,3х2,8 |
0 |
1200 |
9-10 |
80 |
85 |
15 |
1,6 |
21,3х2,8 |
0 |
1200 |
|
10-11 |
70 |
75 |
17,14 |
2,1 |
21,3х2,8 |
0,2 |
1199,8 |
|
8-11 |
40 |
45 |
30 |
1,6 |
21,3х2,8 |
0 |
1200 |
|
,м
,
*S,
2.5 Выбор и обоснования диаметров трубы среднего давления.
Проводим расчет сети среднего давления по исходным данным, приведенных в задании:
Недостающими данными необходимо задаться, вычерчиваем схему газопровода среднего давления.
ГРС
ГРП
=
0.2 МПа = 2,0 кгс/
Завод
Для учета давления в местных сопротивлениях сети увеличиваем расчетную длину на 10%, то есть длина газопровода ГРС – ГРП завода вычисляется по формуле:
=
1.1×
где: - действительная длина, м
= 1,1×200 + 1,1×28 = 220+30= 250 м = 0,250 км.
Величина средней и квадратичной зависимости разности абсолютных давлений всей сети находим по формуле:
=
где:
–давление на ГРП, кгс/
– с
учетом возможных колебаний давления в
сети и наличия потерь давления в
арматуре до регулятора, кгс/
– расчетная длина, км
=
= 28,84