Calcolo idraulico di un gasdotto: metodi e metodi di calcolo + esempio di calcolo

Per un funzionamento sicuro e senza problemi dell'alimentazione del gas, deve essere progettato e calcolato. È importante selezionare perfettamente i tubi per le autostrade di tutti i tipi di pressione, garantendo una fornitura stabile di gas ai dispositivi.

Affinché la selezione di tubi, raccordi e attrezzature sia il più accurata possibile, viene eseguito il calcolo idraulico della tubazione. Come farlo? Ammetti, non sei troppo esperto in questa faccenda, capiamo.

Vi offriamo la possibilità di conoscere meticolosamente selezionate e accuratamente elaborate informazioni sulle opzioni per la produzione di calcoli idraulici per i sistemi di gasdotti. L'uso dei dati da noi presentati garantirà la fornitura di carburante blu ai dispositivi con i parametri di pressione richiesti. I dati accuratamente verificati si basano sulle normative della documentazione normativa.

L'articolo descrive in dettaglio i principi e gli schemi di elaborazione. Viene fornito un esempio di esecuzione di calcoli. Come utile aggiunta informativa utilizzato applicazioni grafiche e istruzioni video.

Le specifiche del calcolo idraulico

Qualsiasi calcolo idraulico eseguito è una determinazione dei parametri del futuro gasdotto. Questa procedura è obbligatoria, nonché una delle fasi più importanti della preparazione alla costruzione. La correttezza del calcolo determina se il gasdotto funzionerà in modo ottimale.

Durante ogni calcolo idraulico, viene determinato quanto segue:

• il necessario diametro del tubociò assicurerà un trasporto efficiente e stabile della giusta quantità di gas;
• se saranno accettabili perdite di carico quando si sposta il volume richiesto di combustibile blu in tubi di un determinato diametro.

Le perdite di carico si verificano a causa del fatto che in qualsiasi gasdotto esiste resistenza idraulica. Con un calcolo errato, può portare al fatto che i consumatori non avranno abbastanza gas per il normale funzionamento in tutte le modalità o nei momenti del suo massimo consumo.

Questa tabella è il risultato di un calcolo idraulico effettuato tenendo conto dei setpoint. Per eseguire i calcoli, è necessario inserire indicatori specifici nelle colonne.

Tale operazione è una procedura standardizzata dallo stato che viene eseguita secondo le formule, i requisiti stabiliti inSP 42-101-2003.

I calcoli devono essere eseguiti dallo sviluppatore. I dati sulle condizioni tecniche del gasdotto, che possono essere ottenuti alla vostra fornitura di gas, sono presi come base.

Gasdotti che richiedono il regolamento

Lo stato richiede l'esecuzione di calcoli idraulici per tutti i tipi di condotte relative al sistema di alimentazione del gas. Poiché i processi che si verificano durante il movimento del gas sono sempre gli stessi.

I seguenti tipi di gasdotti includono:

• bassa pressione;
• media, alta pressione.

I primi sono progettati per il trasporto di carburante verso strutture residenziali, edifici pubblici di ogni tipo, imprese domestiche. Inoltre, nei condomini privati, nei cottage, la pressione del gas non deve superare i 3 kPa, nelle imprese domestiche (non produttive) questa cifra è più elevata e raggiunge i 5 kPa.

Il secondo tipo di condutture è progettato per alimentare reti, tutti i tipi di bassa, media pressione attraverso punti di controllo del gas, oltre a fornire gas ai singoli consumatori.

Questo può essere industriale, agricolo, varie utility e persino indipendente, o collegato a edifici industriali. Ma negli ultimi due casi ci saranno significative restrizioni di pressione.

I tipi di gasdotti sopra elencati sono convenzionalmente suddivisi nelle seguenti categorie:

• intrahouse, intrashop, cioè, trasportare combustibile blu all'interno di qualsiasi edificio e consegnarlo a singole unità, dispositivi;
• rami degli abbonatiutilizzato per fornire gas da alcune reti di distribuzione a tutti i consumatori disponibili;
• distribuzioneutilizzato per fornire gas a determinati territori, ad esempio città, aree separate, imprese industriali. La loro configurazione è diversa e dipende dalle caratteristiche del layout. La pressione all'interno della rete può essere fornita - bassa, media, alta.

Inoltre, viene eseguito il calcolo idraulico per le reti del gas con un diverso numero di stadi di pressione, di cui esistono molte varietà.

Pertanto, per soddisfare le esigenze, è possibile utilizzare reti a due stadi che funzionano con gas trasportato a bassa, alta pressione o bassa, media. E anche le reti a tre e varie fasi hanno trovato applicazione. Cioè, tutto dipende dalla disponibilità dei consumatori.

La resistenza idraulica è il motivo principale per cui è necessario eseguire questo tipo di calcolo. Inoltre, dipende dal materiale del tubo.

Nonostante l'ampia varietà di opzioni del gasdotto, il calcolo idraulico è simile in ogni caso. Poiché per la fabbricazione vengono utilizzati elementi strutturali con materiali simili e gli stessi processi avvengono all'interno dei tubi.

Resistenza idraulica e suo ruolo

Come indicato sopra, la base per il calcolo è la presenza di resistenza idraulica in ciascun gasdotto.

Agisce sull'intera costruzione della tubazione, nonché sulle sue singole parti, nodi - punti, luoghi per una riduzione significativa del diametro di tubi, valvole, varie valvole. Ciò porta alla perdita di pressione da parte del gas trasportato.

La resistenza idraulica è sempre la somma di:

• resistenza lineare, cioè che agisce lungo l'intera lunghezza della struttura;
• resistenze locali che agiscono su ciascun componente della struttura, dove si verifica un cambiamento nella velocità di trasporto del gas.

I parametri elencati influenzano costantemente e in modo significativo le prestazioni di ciascun gasdotto. Pertanto, a causa di calcoli errati, si verificheranno perdite finanziarie aggiuntive e notevoli a causa del fatto che il progetto dovrà essere rifatto.

Regole di calcolo

È stato indicato sopra che la procedura per qualsiasi calcolo idraulico è regolata dal relativo Codice delle Regole con un numero42-101–2003.

Il documento indica che il modo principale di calcolo è utilizzare un computer con programmi speciali per questo scopo, che consente di calcolare la perdita di pressione pianificata tra le sezioni del futuro gasdotto o il diametro desiderato del tubo.

Qualsiasi calcolo idraulico viene eseguito dopo aver creato uno schema di progettazione che include gli indicatori principali. Inoltre, l'utente inserisce i dati noti nelle colonne corrispondenti

Se non esistono programmi di questo tipo o una persona ritiene che il loro uso sia inappropriato, è possibile applicare altri metodi consentiti dal Codice di condotta.

Che includono:

• il calcolo secondo le formule fornite nella joint venture è il metodo di calcolo più difficile;
• Il calcolo con i cosiddetti nomogrammi è un'opzione più semplice rispetto all'utilizzo delle formule, perché non è necessario effettuare calcoli, poiché i dati necessari sono elencati in una tabella speciale e sono riportati nel Codice delle Regole e devi solo selezionarli.

Uno qualsiasi dei metodi di calcolo porta agli stessi risultati. Pertanto, il gasdotto di nuova costruzione sarà in grado di fornire una fornitura tempestiva e ininterrotta della quantità di carburante prevista anche durante il suo massimo utilizzo.

Opzione informatica per PC

L'esecuzione di un calcolo utilizzando un computer richiede meno tempo: tutto ciò che è necessario a una persona è inserire i dati necessari nelle colonne appropriate.

Pertanto, il calcolo idraulico viene eseguito in pochi minuti, e per questa operazione non richiede un grande patrimonio di conoscenze, che è necessario quando si usano le formule.

Per la sua corretta attuazione, è necessario prendere i seguenti dati dalle condizioni tecniche:

• densità del gas;
• coefficiente di viscosità cinetica;
• temperatura del gas nella tua regione.

Le condizioni tecniche necessarie sono ottenute presso la stazione di servizio dell'insediamento in cui verrà costruito il gasdotto. In realtà, con la ricezione di questo documento, inizia la progettazione di qualsiasi pipeline, poiché contiene tutti i requisiti di base per la sua progettazione.

L'uso di programmi speciali è il metodo più semplice di calcolo idraulico, esclusa la ricerca e lo studio di formule per i calcoli

Successivamente, lo sviluppatore deve conoscere il flusso di gas per ciascun dispositivo che è pianificato per essere collegato al gasdotto. Ad esempio, se il carburante verrà trasportato in una casa privata, allora ci sono stufe più spesso utilizzate per cucinare, tutti i tipi di caldaie per riscaldamento e i loro numeri contengono sempre i numeri necessari.

Inoltre, è necessario conoscere il numero di bruciatori per ogni stufa, che sarà collegata al tubo.

Nella fase successiva della raccolta dei dati necessari, vengono raccolte informazioni sulla caduta di pressione nei siti di installazione di qualsiasi apparecchiatura: questo può essere un contatore, una valvola di intercettazione, una valvola di intercettazione termica, un filtro e altri elementi.

In questo caso, i numeri richiesti sono facili da trovare: sono contenuti in una tabella speciale allegata al passaporto di ciascun prodotto. Il progettista dovrebbe prestare attenzione al fatto che la caduta di pressione deve essere indicata al massimo consumo di gas.

Dalla tabella speciale allegata alla scheda tecnica del prodotto, è possibile trovare informazioni sulla perdita di pressione durante il collegamento dei dispositivi alla rete

Nella fase successiva, si consiglia di scoprire quale sarà la pressione del carburante blu nel punto di inserimento. Tali informazioni possono contenere le condizioni tecniche del suo gas, lo schema precedentemente elaborato del futuro gasdotto.

Se la rete sarà composta da più sezioni, devono essere numerate e indicare la lunghezza effettiva. Inoltre, ogni variabile deve essere registrata separatamente - questo è il consumo totale di qualsiasi dispositivo che verrà utilizzato, caduta di pressione, altri valori.

A colpo sicuro, è necessario un fattore di simultaneità. Tiene conto della possibilità di un lavoro congiunto di tutti i consumatori di gas collegati alla rete. Ad esempio, tutte le apparecchiature di riscaldamento situate in un condominio o in una casa privata.

Tali dati vengono utilizzati dal programma che esegue il calcolo idraulico per determinare il carico massimo su qualsiasi sezione o nell'intero gasdotto.

Per ogni singolo appartamento o casa, non è necessario calcolare il coefficiente specificato, poiché i suoi valori sono noti e sono indicati nella tabella seguente:

Una tabella con coefficienti di simultaneità, i dati da cui vengono utilizzati per qualsiasi tipo di calcolo. È sufficiente selezionare la colonna corrispondente a un elettrodomestico specifico e prendere il numero desiderato

Se in alcune strutture è previsto l'utilizzo di più di due caldaie per riscaldamento, forni e scaldacqua ad accumulo, l'indice di simultaneità sarà sempre 0,85. Che dovrà essere indicato nella colonna corrispondente utilizzata per il calcolo del programma.

Il prossimo dovrebbe indicare diametro del tuboe avrai anche bisogno dei loro coefficienti di rugosità, che verranno utilizzati nella costruzione della conduttura. Questi valori sono standard e sono facilmente reperibili nel Codice di condotta.

L'influenza del materiale del tubo sul calcolo

Per la costruzione di gasdotti, è possibile utilizzare tubi realizzati solo con determinati materiali: acciaio, polietilene. In alcuni casi, vengono utilizzati prodotti in rame. Prossimamente costruzioni metallo-plastica.

Ogni tubo ha una rugosità, che porta a una resistenza lineare, che influenza il processo di movimento del gas. Inoltre, questa cifra è significativamente più alta per i prodotti in acciaio rispetto alla plastica

Oggi, le informazioni necessarie possono essere ottenute solo per tubi in acciaio e polietilene. Di conseguenza, la progettazione e il calcolo idraulico possono essere eseguiti solo tenendo conto delle loro caratteristiche, come richiesto dal relativo Codice di condotta. E anche nel documento sono indicati i dati necessari per il calcolo.

Il coefficiente di rugosità è sempre uguale ai seguenti valori:

• per tutti i tubi in polietilene, nuovi o no, nuovi - 0,007 cm;
• per prodotti siderurgici già utilizzati - 0,1 cm;
• per nuove strutture in acciaio - 0,01 cm.

Per qualsiasi altro tipo di tubo questo indicatore non è indicato nel Codice di condotta. Pertanto, non dovrebbero essere utilizzati per la costruzione di un nuovo gasdotto, poiché gli specialisti di Gorgaz potrebbero richiedere adeguamenti. E questo è di nuovo un costo aggiuntivo.

Calcolo del flusso in un'area limitata

Se il gasdotto è costituito da sezioni separate, il calcolo della portata totale per ciascuna di esse dovrà essere eseguito separatamente. Ma questo non è difficile, poiché i calcoli richiedono cifre già note.

Definizione dei dati mediante un programma

Conoscendo gli indicatori iniziali, avendo accesso alla tabella di simultaneità e alle schede tecniche di stufe e caldaie, è possibile procedere al calcolo.

Per fare ciò, vengono eseguite le seguenti azioni (viene fornito un esempio per un gasdotto interno di pressione esattamente bassa):

1. Il numero di caldaie viene moltiplicato per le prestazioni di ciascuna di esse.
2. Il valore ottenuto viene moltiplicato per il coefficiente di simultaneità specificato da una tabella speciale per questo tipo di consumatore.
3. Il numero di stufe destinate alla cottura viene moltiplicato per la produttività di ciascuna di esse.
4. Il valore ottenuto dopo l'operazione precedente viene moltiplicato per il coefficiente di simultaneità ricavato da una tabella speciale.
5. Gli importi ricevuti per caldaie e stufe sono riassunti.

Manipolazioni simili vengono eseguite per tutte le sezioni della tubazione. I dati ottenuti vengono inseriti nelle corrispondenti colonne del programma con cui viene eseguito il calcolo. L'elettronica fa tutto il resto.

Calcolo mediante formule

Questo tipo di calcolo idraulico è simile a quello sopra descritto, ovvero saranno richiesti gli stessi dati, ma la procedura sarà lunga. Poiché tutto dovrà essere eseguito manualmente, inoltre, il progettista dovrà eseguire una serie di operazioni intermedie per utilizzare i valori ottenuti per il calcolo finale.

Inoltre dovrai dedicare molto tempo a comprendere molti concetti, problemi che una persona non incontra quando utilizza un programma speciale. È possibile verificare la validità di quanto precede leggendo le formule da utilizzare.

Il calcolo utilizzando le formule è complesso, quindi non accessibile a tutti. L'immagine mostra le formule per il calcolo della caduta di pressione nella rete di alta, media e bassa pressione e il coefficiente di attrito idraulico

Nell'applicazione delle formule, come nel caso del calcolo idraulico mediante un programma speciale, ci sono caratteristiche per gasdotti bassi, medi e, naturalmente, alta pressione. E questo vale la pena ricordare, poiché un errore è carico di, e sempre, notevoli costi finanziari.

Calcoli del nomogramma

Qualsiasi nomogramma speciale è una tabella in cui sono indicate una serie di valori, dopo aver studiato i quali è possibile ottenere gli indicatori necessari senza eseguire calcoli. Nel caso del calcolo idraulico, il diametro del tubo e lo spessore delle sue pareti.

I nomogrammi per il calcolo sono un modo semplice per ottenere le informazioni necessarie. È sufficiente fare riferimento alle linee corrispondenti alle caratteristiche indicate della rete.

Esistono nomogrammi separati per prodotti in polietilene e acciaio. Nel calcolo, sono stati utilizzati dati standard, ad esempio la rugosità delle pareti interne. Pertanto, non puoi preoccuparti dell'accuratezza delle informazioni.

Esempio di calcolo

Viene fornito un esempio di esecuzione del calcolo idraulico mediante il programma per gasdotti a bassa pressione. Nella tabella proposta, tutti i dati che il designer deve inserire in modo indipendente sono evidenziati in giallo.

Sono elencati nel paragrafo sul calcolo idraulico assistito dal computer sopra. Questi sono temperatura del gas, coefficiente di viscosità cinetica, densità.

In questo caso, il calcolo viene eseguito per caldaie e stufe, pertanto è necessario prescrivere il numero esatto di bruciatori, che può essere 2 o 4. La precisione è importante, poiché il programma selezionerà automaticamente il fattore di simultaneità.

Nell'immagine, le colonne in cui lo stesso designer deve inserire gli indicatori sono evidenziate in giallo. Di seguito è una formula per il calcolo della portata sul sito

Vale la pena prestare attenzione alla numerazione dei grafici: non è inventato in modo indipendente, ma preso da uno schema precedentemente elaborato, in cui sono indicati numeri simili.

Successivamente, vengono prescritte la lunghezza effettiva della conduttura e la cosiddetta stima, che è maggiore. Ciò accade perché in tutte le aree in cui vi è resistenza locale, è necessario aumentare la lunghezza del 5-10%. Questo viene fatto al fine di escludere un'insufficiente pressione del gas dai consumatori.Il programma esegue il calcolo da solo.

Il flusso totale in metri cubi, per il quale viene fornita una colonna separata, viene calcolato in anticipo per ogni sezione. Se la casa è multi-unità, è necessario indicare il numero di abitazioni e iniziare con il valore massimo, come si può vedere nella colonna corrispondente.

A colpo sicuro, tutti gli elementi del gasdotto vengono inseriti nella tabella, durante il quale si perde la pressione. L'esempio mostra una valvola di intercettazione termica, una valvola di intercettazione e un contatore. Il valore di perdita in ciascun caso è stato preso nel passaporto del prodotto.

Utilizzando un programma, è possibile effettuare calcoli per tutti i tipi di condutture. Nell'immagine sono i calcoli per la rete di media pressione

Il diametro interno del tubo è indicato in base alle specifiche tecniche, se il gas ha requisiti o da uno schema precedentemente redatto. In questo caso, è prescritto nella quantità di 5 cm nella maggior parte delle sezioni, poiché la maggior parte del gasdotto scorre lungo la facciata e il gasdotto locale richiede che il diametro non sia inferiore.

Anche se si guarda superficialmente all'esempio dato di eseguire il calcolo idraulico, è facile notare che, oltre ai valori immessi da una persona, ce ne sono molti altri. Questo è tutto il risultato del programma, perché dopo aver inserito i numeri nelle colonne specifiche evidenziate in giallo, il lavoro di calcolo è terminato per la persona.

Cioè, il calcolo stesso ha luogo piuttosto rapidamente, dopo di che i dati possono essere inviati per l'approvazione al dipartimento del gas della città.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Questo video consente di capire da dove inizia il calcolo idraulico, da dove i progettisti ottengono i dati necessari da:

Il seguente video mostra un esempio di uno dei tipi di calcolo del computer:

Inoltre, puoi vedere un esempio di calcolo usando un programma per computer:

Per eseguire calcoli idraulici utilizzando un computer, come consente il Codice di condotta specializzato, è sufficiente dedicare un po 'di tempo a familiarizzare con il programma e raccogliere i dati necessari.

Ma tutto ciò non ha significato pratico, poiché la preparazione del progetto è una procedura molto più lunga e comprende molte altre questioni. In considerazione di ciò, la maggior parte dei cittadini dovrà rivolgersi agli specialisti per chiedere aiuto.

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