Calculul hidraulic al conductei de gaz: metode și modalități de calcul + exemplu de calcul

Pentru o funcționare sigură și fiabilă a alimentării cu gaz, aceasta trebuie proiectată și calculată. Este important să selectați perfect conductele pentru magistralele de toate tipurile de presiune, care asigură o furnizare stabilă de gaz către aparate.

Pentru ca selecția conductelor, armăturilor și echipamentelor să fie cât mai precisă, se efectuează calculul hidraulic al conductei. Cum se face? Recunoașteți, nu sunteți prea familiarizați cu această problemă, să analizăm împreună.

Vă oferim să vă familiarizați cu informațiile atent selectate și meticulos prelucrate despre variantele de efectuare a calculului hidraulic pentru sistemele de conducte de gaz. Utilizarea datelor prezentate de noi va asigura alimentarea aparatelor cu combustibil albastru cu parametrii de presiune necesari. Datele verificate cu atenție se bazează pe reglementările documentației normative.

În articol este explicat foarte detaliat despre principiile și schemele de efectuare a calculelor. Este prezentat un exemplu de realizare a calculelor. Ca un supliment informativ util, au fost utilizate aplicații grafice și instrucțiuni video.

Specificul calculului hidraulic

Orice calcul hidraulic efectuat reprezintă determinarea parametrilor viitoarei conducte de gaz. Această procedură este obligatorie și, de asemenea, una dintre cele mai importante etape de pregătire pentru construcție. De corectitudinea calculului depinde dacă conducta de gaz va funcționa în regim optim.

La efectuarea fiecărui calcul hidraulic se determină:

• diametrul necesar al conductelor, care vor asigura transportul eficient și stabil al cantității necesare de gaz;
• dacă pierderile de presiune la transportul volumului necesar de combustibil albastru în conductele cu diametrul dat sunt acceptabile.

Pierderile de presiune apar din cauza rezistenței hidraulice care există în orice conductă de gaz. În cazul unui calcul incorect, aceasta poate duce la faptul că consumatorilor nu le va ajunge gazul pentru funcționarea normală în toate regimurile sau în momentele de consum maxim.

Acest tabel este rezultatul calculului hidraulic efectuat ținând cont de valorile date. Pentru efectuarea calculelor va fi necesar să introduceți indicatorii specifici în coloane.

Această operațiune reprezintă o procedură standardizată de stat, care se efectuează conform formulelor, cerințelor specificate în SP 42-101–2003.

Calculele trebuie efectuate de dezvoltator. Ca bază se iau datele din condițiile tehnice ale conductei, care pot fi obținute de la propriul serviciu de gaze al orașului.

Conducte de gaz care necesită efectuarea calculelor

Statul cere ca calculele hidraulice să fie efectuate pentru toate tipurile de conducte care aparțin sistemului de alimentare cu gaz. Deoarece procesele care au loc la deplasarea gazului sunt întotdeauna aceleași.

Următoarele tipuri de conducte de gaz se încadrează în cele menționate:

• de presiune joasă;
• de presiune medie, înaltă.

Primele sunt destinate transportului combustibilului către unități locative, clădiri publice de orice fel, întreprinderi casnice. În casele private, blocuri de apartamente, case de vacanță (vilă) presiunea gazului nu trebuie să depășească 3 kPa, iar la întreprinderile casnice (neproductive) acest indicator este mai mare și atinge 5 kPa.

Al doilea tip de conducte este destinat alimentării rețelelor, de toate tipurile, de presiune joasă și medie, prin puncte de reglare a gazului, precum și pentru aducția gazului către consumatori individuali.

Acestea pot fi întreprinderi industriale, agricole, diverse întreprinderi comunale și chiar clădiri independente sau anexate clădirilor industriale. Dar în ultimele două cazuri vor exista restricții semnificative de presiune.

Specialiștii împart în mod convențional tipurile de conducte de gaz enumerate mai sus în următoarele categorii:

• interioare ale clădirii, interioare ale atelierelor, adică cele care transportă combustibilul albastru în interiorul unei clădiri și îl livrează către unități și aparate individuale;
• ramificații pentru abonați, utilizate pentru furnizarea gazului de la o rețea de distribuție către toți consumatorii existenți;
• de distribuție, utilizate pentru alimentarea cu gaze a anumitor teritorii, de exemplu, orașe, raioanele lor separate, întreprinderi industriale. Configurația lor poate fi variată și depinde de particularitățile de planificare. Presiunea din rețea poate fi oricare dintre cele prevăzute — joasă, medie, înaltă.

În plus, calculul hidraulic se efectuează pentru rețelele de gaze cu un număr diferit de trepte de presiune, dintre care există multe varietăți.

Astfel, pentru satisfacerea necesităților, pot fi utilizate rețele în două trepte, care funcționează cu gaz transportat la presiune joasă și înaltă sau joasă și medie. De asemenea, s-au aplicat rețele în trei trepte și diferite rețele multietajate. Adică totul depinde doar de prezența consumatorilor.

Rezistența hidraulică este motivul principal pentru care trebuie efectuat acest tip de calcul. Mai mult, aceasta depinde și de materialul conductei.

În ciuda varietății mari de opțiuni de conducte de gaz, calculul hidraulic este similar în orice caz. Deoarece pentru fabricație se utilizează elemente de construcție din materiale similare, iar în interiorul țevilor au loc aceleași procese.

Rezistența hidraulică și rolul său

După cum s-a indicat mai sus, baza pentru efectuarea calculului este prezența rezistenței hidraulice în fiecare conductă de gaz.

Aceasta acționează asupra întregii construcții a conductei, precum și asupra părților sale individuale, a nodurilor — teuri, locurile de reducere semnificativă a diametrului țevilor, armături de închidere, diverse valve. Aceasta duce la pierderea de presiune a gazului transportat.

Rezistența hidraulică reprezintă întotdeauna suma:

• rezistenței liniare, adică cea care acționează pe întreaga lungime a construcției;
• rezistențelor locale, care acționează la fiecare componentă a construcției unde are loc modificarea vitezei de transport a gazului.

Parametrii menționați influențează în mod constant și semnificativ caracteristicile de funcționare ale fiecărei conducte de gaz. Prin urmare, ca urmare a unui calcul incorect, vor apărea pierderi financiare suplimentare și considerabile, deoarece proiectul va trebui refăcut.

Reguli pentru efectuarea calculului

Mai sus s-a indicat că procedura oricărui calcul hidraulic este reglementată de Codul de reguli de profil cu numărul 42-101–2003.

Documentul atestă că principala metodă de efectuare a calculului este utilizarea în acest scop a unui computer cu programe speciale, care permit calcularea pierderii de presiune planificate între secțiunile viitoarei conducte de gaz sau a diametrului necesar al țevilor.

Orice calcul hidraulic se efectuează după crearea schemei de calcul, care include indicatorii principali. Mai mult, în coloanele corespunzătoare, utilizatorul introduce datele cunoscute.

Dacă nu există astfel de programe sau persoana consideră că utilizarea lor nu este oportună, se pot aplica alte metode, permise de Codul de reguli.

Printre care se numără:

• calculul după formulele prezentate în SP — aceasta este cea mai complexă metodă de calcul;
• calculul prin, așa-numitele, nomograme — aceasta este o variantă mai simplă decât utilizarea formulelor, deoarece nu va fi necesar să se efectueze niciun fel de calcule, deoarece datele necesare sunt indicate într-un tabel special și sunt prezentate în Codul de reguli, și trebuie doar selectate.

Oricare dintre metodele de calcul duce la aceleași rezultate. Și, prin urmare, conducta de gaz nou construită va fi capabilă să asigure livrarea la timp și neîntreruptă a cantității planificate de combustibil chiar și în orele de utilizare maximă.

Varianta de calcul cu ajutorul PC-ului

Efectuarea calculului cu ajutorul calculatorului este cea mai puțin laborioasă — tot ceea ce se cere de la om este să introducă datele necesare în coloanele corespunzătoare.

Prin urmare, calculul hidraulic se face în câteva minute, iar pentru această operațiune nu va fi nevoie de un bagaj mare de cunoștințe, care este necesar la utilizarea formulelor.

Pentru executarea corectă a acestuia, este necesar să luați din condițiile tehnice următoarele date:

• densitatea gazului;
• coeficientul de vâscozitate cinetică;
• temperatura gazului în regiunea dumneavoastră.

Condițiile tehnice necesare se obțin de la gazul urban al localității în care se va construi gazoductul. Practic, cu obținerea acestui document începe proiectarea oricărei conducte, deoarece acolo sunt conținute toate cerințele principale pentru construcția sa.

Utilizarea programelor speciale este cea mai simplă metodă de calcul hidraulic, eliminând căutarea și studierea formulelor pentru efectuarea calculelor.

În continuare, dezvoltatorul trebuie să afle consumul de gaz pentru fiecare aparat care urmează să fie conectat la gazoduct. De exemplu, dacă combustibilul va fi transportat într-o casă privată, acolo se folosesc cel mai des plite pentru gătit, diverse cazane de încălzire, iar în pașapoartele lor sunt întotdeauna indicate cifrele necesare.

În plus, va fi necesar să se cunoască numărul de arzătoare la fiecare plită care va fi conectată la conductă.

În etapa următoare de colectare a datelor necesare, se selectează informații despre căderea de presiune în locurile de instalare a oricărui echipament — acesta poate fi un contor, o supapă de închidere, o supapă termică de blocare, un filtru, alte elemente.

În acest caz, cifrele necesare se găsesc ușor — ele sunt conținute într-un tabel special atașat la pașaportul fiecărui produs. Proiectantul trebuie să fie atent la faptul că trebuie indicată căderea de presiune la consumul maxim de gaz.

Din tabelul special atașat la pașaportul produselor se pot afla informații despre pierderea de presiune la conectarea aparatelor la rețea.

În etapa următoare, se recomandă să aflați care va fi presiunea gazului la punctul de racordare. Astfel de informații pot fi conținute în condițiile tehnice ale gazului urban local, schema întocmită anterior a viitorului gazoduct.

Dacă rețeaua va fi formată din mai multe sectoare, acestea trebuie numerotate și indicată lungimea reală. În plus, pentru fiecare trebuie specificați toți indicatorii variabili separat — acesta este consumul total al oricărui aparat care va fi utilizat, căderea de presiune, alte valori.

În mod obligatoriu va fi necesar coeficientul de simultaneitate. Acesta ia în considerare posibilitatea de funcționare simultană a tuturor consumatorilor de gaz conectați la rețea. De exemplu, a întregului echipament de încălzire amplasat într-un bloc de apartamente sau într-o casă privată.

Astfel de date sunt utilizate de programul care efectuează calculul hidraulic pentru a determina sarcina maximă pe un anumit sector sau pe întregul gazoduct.

Pentru fiecare apartament sau casă în parte, coeficientul menționat nu trebuie calculat, deoarece valorile sale sunt cunoscute și indicate în tabelul de mai jos:

Tabelul cu coeficienții de simultaneitate, datele din care sunt utilizate în orice tip de calcul. Este suficient să selectați coloana corespunzătoare aparatului electrocasnic specific și să luați cifra necesară.

Dacă la un obiect se preconizează utilizarea a mai mult de două cazane de încălzire, cuptoare, boilere cu acumulare, atunci indicatorul de simultaneitate va fi întotdeauna egal cu 0,85. Acest lucru va trebui specificat în coloana corespunzătoare, utilizată pentru calcul, a programului.

În continuare, trebuie să indicați diametrul țevilor, și, de asemenea, vor fi necesari coeficienții de rugozitate ai acestora, care vor fi utilizați la construcția conductei. Aceste valori sunt standard și pot fi găsite cu ușurință în Codul de reguli.

Influența materialului conductelor asupra calculului

Pentru construcția gazoductelor pot fi utilizate țevi fabricate numai din anumite materiale: oțel, polietilenă. În unele cazuri, se folosesc produse din cupru. În curând, vor fi utilizate pe scară largă construcțiile metaloplastice.

Fiecare țeavă are rugozitate, ceea ce duce la o rezistență liniară, care influențează procesul de deplasare a gazului. Mai mult, acest indicator este semnificativ mai mare la produsele din oțel decât la cele din plastic.

Astăzi, informațiile necesare pot fi obținute doar pentru conductele din oțel și polietilenă. În consecință, proiectarea și calculul hidraulic pot fi efectuate doar ținând cont de caracteristicile acestora, ceea ce este cerut de Codul de reguli de profil. De asemenea, în document sunt indicate datele necesare pentru calcul.

Coeficientul de rugozitate este întotdeauna egal cu următoarele valori:

• pentru toate conductele din polietilenă, indiferent dacă sunt noi sau nu, — 0,007 cm;
• pentru produsele din oțel deja utilizate — 0,1 cm;
• pentru construcțiile noi din oțel — 0,01 cm.

Pentru orice alte tipuri de conducte, acest indicator nu este specificat în Codul de reguli. Prin urmare, nu merită să le utilizați pentru construcția unui nou gazoduct, deoarece specialiștii de la gorgaz pot solicita corecții. Iar acest lucru înseamnă, din nou, cheltuieli suplimentare.

Calculul debitului pe un tronson limitat

Dacă gazoductul este format din sectoare separate, atunci calculul debitului total pe fiecare dintre ele va trebui efectuat separat. Dar acest lucru nu este dificil, deoarece pentru calcule vor fi necesare cifre deja cunoscute.

Determinarea datelor cu ajutorul programului

Cunoscând indicatorii inițiali, având acces la tabelul de simultaneitate și la fișele tehnice ale plitelor și cazanelor, se poate trece la calcul.

Pentru aceasta, se execută următoarele acțiuni (exemplul este dat pentru gazoductul interior de joasă presiune):

1. Numărul de cazane se înmulțește cu capacitatea fiecăruia dintre ele.
2. Valoarea obținută se înmulțește cu coeficientul de simultaneitate, determinat cu ajutorul unui tabel special, pentru acest tip de consumatori.
3. Numărul de plite destinate gătitului se înmulțește cu performanța fiecăreia dintre ele.
4. Valoarea obținută după operațiunea anterioară se înmulțește cu coeficientul de simultaneitate, preluat dintr-un tabel special.
5. Sumele obținute pentru cazane și plite se însumează.

Manipulări similare se efectuează pentru toate tronsoanele gazoductului. Datele obținute se introduc în coloanele corespunzătoare ale programului cu ajutorul căruia se efectuează calculele. Restul le face singură electronica.

Calcul utilizând formule

Acest tip de calcul hidraulic este similar cu cel descris mai sus, adică vor fi necesare aceleași date, dar procedura va fi îndelungată. Deoarece totul va trebui efectuat manual, în plus, proiectantul va trebui să efectueze o serie de operațiuni intermediare pentru a utiliza valorile obținute în calculul final.

De asemenea, va trebui să aloce suficient de mult timp pentru a înțelege multe concepte și întrebări pe care o persoană nu le întâlnește atunci când utilizează un program special. De corectitudinea celor de mai sus vă puteți convinge familiarizându-vă cu formulele care urmează a fi utilizate.

Calculul cu ajutorul formulelor este complex, de aceea nu este accesibil tuturor. În imagine sunt ilustrate formulele pentru calculul căderii de presiune în rețeaua de înaltă, medie și joasă presiune și coeficientul de frecare hidraulică.

În aplicarea formulelor, ca și în cazul calculului hidraulic cu ajutorul unui program special, există particularități pentru gazoductele de joasă, medie și, bineînțeles, înaltă presiune. Și merită să rețineți acest lucru, deoarece o eroare atrage întotdeauna costuri financiare considerabile.

Calcule cu ajutorul nomogramelor

O nomogramă specială reprezintă un tabel în care sunt indicate o serie de valori, studiindu-le se pot obține indicatorii necesari fără a efectua calcule. În cazul calculului hidraulic — diametrul țevii și grosimea pereților acesteia.

Nomogramele pentru calcul reprezintă o modalitate simplă de a obține informațiile necesare. Este suficient să consultați rândurile care corespund caracteristicilor specificate ale rețelei.

Există nomograme separate pentru produse din polietilenă și din oțel. La calculul lor s-au folosit date standard, de exemplu, rugozitatea pereților interiori. Prin urmare, nu trebuie să vă faceți griji pentru corectitudinea informațiilor.

Exemplu de efectuare a calculului

Este prezentat un exemplu de efectuare a calculului hidraulic cu ajutorul unui program pentru gazoducte de joasă presiune. În tabelul propus, cu galben sunt evidențiate toate datele pe care proiectantul trebuie să le introducă singur.

Acestea sunt enumerate în punctul privind calculul hidraulic computerizat, prezentat mai sus. Acestea sunt temperatura gazului, coeficientul de vâscozitate cinetică, densitatea.

În acest caz, se efectuează calculul pentru cazane și plite, din acest motiv este necesar să se specifice numărul exact de arzătoare, care poate fi 2 sau 4. Exactitatea este importantă, deoarece programul va selecta automat coeficientul de simultaneitate.

În imagine, coloanele în care proiectantul însuși trebuie să introducă indicatorii sunt evidențiate cu galben. Mai jos este prezentată formula pentru calculul debitului pe sector.

Merită să se acorde atenție numerotării sectoarelor — aceasta nu se inventează de sine stătător, ci se preia din schema întocmită anterior, unde sunt indicate cifre similare.

Apoi se înscrie lungimea efectivă a gazoductului și așa-numita lungime de calcul, care este mai mare. Acest lucru se întâmplă deoarece, pe toate sectoarele unde există rezistență locală, este necesar să se mărească lungimea cu 5-10%. Aceasta se face pentru a elimina presiunea insuficientă a gazului la consumatori. Programul efectuează calculul în mod automat.

Debitul total în metri cubi, pentru care este prevăzută o coloană separată, pe fiecare sector se calculează în prealabil. Dacă blocul este multi-apartament, trebuie să se indice numărul de locuințe, începând cu valoarea maximă, după cum se vede în rubrica corespunzătoare.

În mod obligatoriu, în tabel se introduc toate elementele gazoductului la a căror parcurgere se pierde presiune. În exemplu sunt indicate supapa termică de închidere, supapa de secționare și contorul. Valoarea pierderii în fiecare caz a fost preluată din pașaportul produsului.

Cu ajutorul unui singur program se pot face calcule pentru toate tipurile de gazoducte. În imagine, calculele pentru rețeaua de presiune medie.

Diametrul interior al țevii se indică conform caietului de sarcini, dacă serviciul municipal de gaze are anumite cerințe, sau din schema întocmită anterior. În acest caz, pe majoritatea sectoarelor acesta este specificat la dimensiunea de 5 cm, deoarece cea mai mare parte a gazoductului merge de-a lungul fațadei, iar serviciul local de gaze cere ca diametrul să nu fie mai mic.

Chiar dacă vă familiarizați superficial cu exemplul prezentat de efectuare a calculului hidraulic, este ușor de observat că, pe lângă valorile introduse de om, există un număr mare de altele. Toate acestea sunt rezultatul funcționării programului, deoarece după introducerea cifrelor în coloanele specifice, evidențiate cu galben, munca de calcul pentru om este încheiată.

Adică, calculul în sine are loc destul de operativ, după care cu datele obținute se poate merge la aprobare la serviciul municipal de gaze al orașului dumneavoastră.

Concluzii și material video util pe această temă

Acest videoclip oferă posibilitatea de a înțelege de unde începe calculul hidraulic, de unde proiectanții obțin datele necesare:

În următorul videoclip este prezentat un exemplu al unuia dintre tipurile de calcul computerizat:

Mai jos puteți vedea un exemplu de calcul cu utilizarea programului de calculator:

Pentru a efectua calculul hidraulic cu ajutorul calculatorului, așa cum permite setul de reguli de profil, este suficient să petreceți puțin timp pentru a vă familiariza cu programul și a colecta datele necesare.

Dar toate acestea nu au semnificație practică, deoarece elaborarea proiectului este o procedură mult mai amplă și include o mulțime de alte aspecte. Din acest motiv, majoritatea cetățenilor vor trebui să solicite ajutorul specialiștilor.

Aveți întrebări, ați găsit neajunsuri sau puteți completa materialul nostru cu informații valoroase? Lăsați comentariile dumneavoastră, adresați întrebări, împărtășiți experiența în blocul de mai jos.