1.3 Гидравлический расчёт распределительных газовых сетей

1.3.1. Определение потерь давления в газопроводах

Потери давления в газопроводах среднего и высокого давления определяют с учётом сжимаемости газа, а газопроводы низкого давления рассчитывают как трубопроводы, по которым движется несжимаемая жидкость.

Потери давления на преодоление гидравлических сопротивлений газопровода длиной

,

где р - давление газа; λ - коэффициент трения; d -внутренний диаметр газопровода; ω -скорость движения; ρ -плотность газа.

Для учёта изменения плотности газа используем уравнение состояния газа

P = ρ RT

и уравнение неразрывности струи

M = ρ ω F = ρ₀ ω₀F = ρ₀Q₀,

где М -массовый расход; Q₀ -объёмный расход, приведённый к нормальным условиям.

При расчёте внутридомовых газопроводов жилых зданий, а также внутрицеховых газопроводов небольших промышленных предприятий потери на местные сопротивления учитывают через эквивалентные длины.

Эквивалентную длину местных сопротивлений определяют по формуле

откуда .

Принимая ,получены уравнения для расчёта значения l_э.

СНиП 2.04.08.87 рекомендует принимать потери на местных сопротивлениях величиной равной 5-10% потерь на трение. Значение коэффициентов местных сопротивлений приведены в специальной литературе.

При гидравлическом расчёте газопроводов многоэтажных жилых зданий отдельные участки имеют разные геометрические отметки по высоте. В этом случае в газопроводах низкого давления возникает дополнительное избыточное давление, величина которого пропорциональна разности плотностей воздуха и газа.

Избыточное давление газа в газопроводах увеличивается на величину

где ρ_в, ρ_г-плотность воздуха и газа; Н - разность геометрических отметок конца и начала участка, считая по ходу газа, м.

1.3.2. Основные характеристики газовых сетей

Газовые сети бывают двух типов: тупиковые и кольцевые. В таковых сетях газ поступает к узлу потребления по одному участку. Основное отличие кольцевых сетей от тупиковых заключается в том, что они состоят из отдельных контуров, в результате чего газ может поступать к потребителям по двум или нескольким путям, т.е. потребители имеют многостороннее питание (рис. 4.4).

Рис. 4.4. Потокораспределение газа в кольцевой (I) и тупиковой (II) газовой сети:

1 - узел подачи газа; 2-7 - узлы потребления газа; К, К' - точки встречи потоков газа

Изменение диаметра какого-либо участка в кольцевой газовой сети влияет на распределение потоков газа у всех остальных участков. Кроме того, изменится давление в точке питания сети.

Изменение диаметра какого-либо участка в тупиковой сети не оказывает влияния на распределение расходов по другим участкам и приводит лишь к изменению давления в начальной точке сети. Необходимо отметить, что к узлам сети присоединяются сосредоточенные расходы, а к участкам сети присоединяют путевые расходы.

Определение путевых, транзитных и расчётных расходов имеет свои особенности. Рассмотрим следующую методику.

На рис. 4.5 показаны различные схемы присоединения потребителей к участку газопровода длиной l.

Рис. 4.5. Расчётные схемы отдачи газа из сети:

а) только путевой расход; б) путевой и транзитный расходы

На рис. 4.5,а показана схема участка газопровода, к которому присоединено большое число мелких потребителей. Транзитный расход отсутствует (Q_т = 0). Для этого случая расчётный расход определяют как долю α от путевого расхода, т.е. Q_p = αQ_п, где α = 0,56 - коэффициент, зависящий от соотношения между путевым и транзитным расходом и числа ответвлений; Q_п - путевой расход газа, м³/ч. На рис. 4.5,б показана схема отдачи газа из сети, когда на участке имеются путевой и транзитный расходы газа. В этом случае Q_p = αQ_п + Q_тр. Транзитный расход определяется как сумма путевых и транзитных расходов всех последующих участков.