Tính toán thủy lực của một đường ống dẫn khí: phương pháp tính toán và phương pháp + ví dụ tính toán

Để cung cấp khí an toàn và không gặp sự cố, nó phải được thiết kế và tính toán. Điều quan trọng là phải chọn hoàn hảo các đường ống cho đường cao tốc của tất cả các loại áp lực, đảm bảo cung cấp khí ổn định cho các thiết bị.

Vì vậy, việc lựa chọn đường ống, phụ kiện và thiết bị là chính xác nhất có thể, tính toán thủy lực của đường ống được thực hiện. Làm thế nào để làm cho nó? Hãy thừa nhận, bạn không quá thành thạo trong vấn đề này, hãy hiểu.

Chúng tôi đề nghị làm quen với thông tin được lựa chọn tỉ mỉ và xử lý kỹ lưỡng về các tùy chọn để sản xuất tính toán thủy lực cho các hệ thống đường ống dẫn khí. Sử dụng dữ liệu do chúng tôi trình bày sẽ đảm bảo cung cấp nhiên liệu xanh cho các thiết bị có thông số áp suất cần thiết. Dữ liệu được xác minh cẩn thận dựa trên các quy định của tài liệu quy định.

Bài viết mô tả chi tiết các nguyên tắc và sơ đồ tính toán. Một ví dụ về thực hiện tính toán được đưa ra. Là một bổ sung thông tin hữu ích được sử dụng các ứng dụng đồ họa và hướng dẫn bằng video.

Các chi tiết cụ thể của tính toán thủy lực

Bất kỳ tính toán thủy lực được thực hiện là một xác định các tham số của đường ống khí trong tương lai. Thủ tục này là bắt buộc, cũng như một trong những giai đoạn chuẩn bị quan trọng nhất để xây dựng. Tính chính xác của tính toán xác định xem đường ống dẫn khí sẽ hoạt động tối ưu hay không.

Trong mỗi tính toán thủy lực, những điều sau đây được xác định:

• sự cần thiết đường kính ốngđiều đó sẽ đảm bảo vận chuyển hiệu quả và ổn định lượng khí phù hợp;
• liệu tổn thất áp suất khi di chuyển khối lượng nhiên liệu xanh cần thiết trong các đường ống có đường kính nhất định có được chấp nhận hay không.

Tổn thất áp suất xảy ra do trong bất kỳ đường ống dẫn khí nào cũng có lực cản thủy lực. Với một tính toán không chính xác, nó có thể dẫn đến thực tế là người tiêu dùng sẽ không có đủ khí để hoạt động bình thường ở tất cả các chế độ hoặc tại thời điểm tiêu thụ tối đa của nó.

Bảng này là kết quả của một tính toán thủy lực được thực hiện có tính đến các điểm đặt. Để thực hiện các tính toán, bạn sẽ cần nhập các chỉ số cụ thể vào các cột.

Một hoạt động như vậy là một thủ tục tiêu chuẩn hóa nhà nước được thực hiện theo các công thức, các yêu cầu được nêu trongSP 42-101-2003.

Tính toán phải được thực hiện bởi nhà phát triển. Dữ liệu về các điều kiện kỹ thuật của đường ống, có thể được lấy tại nguồn cung cấp khí đốt của bạn, được lấy làm cơ sở.

Đường ống dẫn khí cần giải quyết

Nhà nước yêu cầu các tính toán thủy lực phải được thực hiện cho tất cả các loại đường ống liên quan đến hệ thống cung cấp khí. Vì các quá trình xảy ra trong quá trình chuyển động của khí luôn giống nhau.

Các loại đường ống dẫn khí sau đây bao gồm:

• áp suất thấp;
• áp lực trung bình, cao.

Trước đây được thiết kế để vận chuyển nhiên liệu đến các cơ sở dân cư, tất cả các loại công trình công cộng, doanh nghiệp trong nước. Hơn nữa, ở tư nhân, chung cư, nhà tranh, áp suất gas không được vượt quá 3 kPa, tại các doanh nghiệp gia đình (không sản xuất) con số này cao hơn và đạt 5 kPa.

Loại đường ống thứ hai được thiết kế để cung cấp năng lượng cho mạng lưới, tất cả các loại áp suất thấp, trung bình thông qua các điểm kiểm soát khí, cũng như cung cấp khí đốt cho người tiêu dùng cá nhân.

Đây có thể là công nghiệp, nông nghiệp, các tiện ích khác nhau và thậm chí độc lập, hoặc gắn liền với các tòa nhà công nghiệp. Nhưng trong hai trường hợp cuối cùng sẽ có những hạn chế đáng kể về áp lực.

Các loại đường ống dẫn khí được liệt kê ở trên được chia thành các loại sau:

• nhà, trong cửa hàng, nghĩa là vận chuyển nhiên liệu xanh bên trong bất kỳ tòa nhà nào và cung cấp cho các đơn vị, thiết bị riêng lẻ;
• chi nhánh thuê baoĐược sử dụng để cung cấp khí đốt từ một số mạng lưới phân phối cho tất cả người tiêu dùng có sẵn;
• phân phốiĐược sử dụng để cung cấp khí đốt cho các lãnh thổ nhất định, ví dụ, thành phố, khu vực riêng biệt của họ, các doanh nghiệp công nghiệp. Cấu hình của chúng là khác nhau và phụ thuộc vào các tính năng của bố trí. Áp lực bên trong mạng có thể được cung cấp - thấp, trung bình, cao.

Ngoài ra, tính toán thủy lực được thực hiện cho các mạng khí với số giai đoạn áp suất khác nhau, trong đó có nhiều loại.

Vì vậy, để đáp ứng nhu cầu, mạng hai giai đoạn có thể được sử dụng hoạt động với khí vận chuyển ở mức thấp, áp suất cao hoặc thấp, trung bình. Và cũng có ba mạng và nhiều mạng khác nhau đã tìm thấy ứng dụng. Đó là, tất cả phụ thuộc vào sự sẵn có của người tiêu dùng.

Điện trở thủy lực là lý do chính mà nó là cần thiết để thực hiện loại tính toán này. Hơn nữa, nó phụ thuộc vào vật liệu của đường ống.

Mặc dù có nhiều lựa chọn đường ống dẫn khí, tính toán thủy lực là tương tự trong mọi trường hợp. Vì các yếu tố cấu trúc với các vật liệu tương tự được sử dụng cho sản xuất, và các quá trình tương tự xảy ra bên trong các đường ống.

Kháng thủy lực và vai trò của nó

Như đã chỉ ra ở trên, cơ sở để tính toán là sự hiện diện của điện trở thủy lực trong mỗi đường ống dẫn khí.

Nó hoạt động trên toàn bộ cấu trúc đường ống, cũng như trên các bộ phận riêng lẻ, nút - tees, giúp giảm đáng kể đường kính của đường ống, van, van khác nhau. Điều này dẫn đến tổn thất áp suất bởi khí vận chuyển.

Điện trở thủy lực luôn là tổng của:

• kháng tuyến tính, nghĩa là, hoạt động dọc theo toàn bộ chiều dài của cấu trúc;
• điện trở cục bộ tác động tại từng thành phần của cấu trúc, nơi có sự thay đổi tốc độ vận chuyển khí.

Các thông số được liệt kê liên tục và ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất của từng đường ống dẫn khí. Do đó, do tính toán không chính xác, tổn thất tài chính bổ sung và ấn tượng sẽ xảy ra do thực tế là dự án sẽ phải được làm lại.

Quy tắc tính toán

Ở trên đã chỉ ra rằng quy trình tính toán thủy lực được quy định bởi Bộ quy tắc liên quan với một số42-101–2003.

Tài liệu chỉ ra rằng cách tính toán chính là sử dụng máy tính với các chương trình đặc biệt cho mục đích này, cho phép bạn tính toán tổn thất áp suất theo kế hoạch giữa các phần của đường ống dẫn khí trong tương lai hoặc đường kính ống mong muốn.

Bất kỳ tính toán thủy lực được thực hiện sau khi tạo một sơ đồ thiết kế bao gồm các chỉ số chính. Hơn nữa, người dùng nhập dữ liệu đã biết vào các cột tương ứng

Nếu không có chương trình nào như vậy hoặc một người tin rằng việc sử dụng chúng là không phù hợp, thì bạn có thể áp dụng các phương pháp khác được Quy tắc thực hành cho phép.

Bao gồm:

• tính toán theo các công thức được đưa ra trong liên doanh là phương pháp tính toán khó nhất;
• tính toán bằng cái gọi là biểu đồ là một lựa chọn đơn giản hơn so với sử dụng công thức, bởi vì bạn không phải thực hiện bất kỳ phép tính nào, bởi vì dữ liệu cần thiết được chỉ định trong một bảng đặc biệt và được đưa ra trong Quy tắc quy tắc và bạn chỉ cần chọn chúng.

Bất kỳ phương pháp tính toán nào cũng dẫn đến kết quả tương tự. Do đó, đường ống dẫn khí mới được xây dựng sẽ có thể cung cấp kịp thời, không bị gián đoạn lượng nhiên liệu theo kế hoạch ngay cả trong thời gian sử dụng tối đa.

Tùy chọn máy tính PC

Thực hiện một phép tính bằng máy tính là ít tốn thời gian nhất - tất cả những gì cần thiết của một người là chèn dữ liệu cần thiết vào các cột thích hợp.

Do đó, tính toán thủy lực được thực hiện trong vài phút và đối với thao tác này không đòi hỏi một lượng kiến ​​thức lớn, điều cần thiết khi sử dụng các công thức.

Để thực hiện đúng, cần lấy dữ liệu sau từ các điều kiện kỹ thuật:

• mật độ khí;
• hệ số nhớt động học;
• nhiệt độ khí trong khu vực của bạn.

Các điều kiện kỹ thuật cần thiết thu được tại trạm xăng của khu định cư nơi đường ống dẫn khí sẽ được xây dựng. Trên thực tế, với việc nhận được tài liệu này, thiết kế của bất kỳ đường ống nào bắt đầu, bởi vì nó chứa tất cả các yêu cầu cơ bản cho thiết kế của nó.

Sử dụng các chương trình đặc biệt là phương pháp tính toán thủy lực đơn giản nhất, không bao gồm tìm kiếm và nghiên cứu các công thức để tính toán

Tiếp theo, nhà phát triển cần biết lưu lượng khí cho từng thiết bị được lên kế hoạch kết nối với đường ống dẫn khí. Ví dụ, nếu nhiên liệu sẽ được vận chuyển đến nhà riêng, thì thường có bếp được sử dụng để nấu ăn, tất cả các loại nồi hơi sưởi ấm và số lượng của chúng luôn chứa số lượng cần thiết.

Ngoài ra, bạn cần biết số lượng đầu đốt cho mỗi bếp, sẽ được kết nối với đường ống.

Ở giai đoạn tiếp theo của việc thu thập dữ liệu cần thiết, thông tin được thu thập về việc giảm áp suất tại các vị trí lắp đặt của bất kỳ thiết bị nào - đây có thể là đồng hồ đo, van ngắt, van ngắt nhiệt, bộ lọc và các yếu tố khác.

Trong trường hợp này, các số yêu cầu rất dễ tìm thấy - chúng được chứa trong một bảng đặc biệt được đính kèm với hộ chiếu của mỗi sản phẩm. Nhà thiết kế nên chú ý đến thực tế là việc giảm áp suất phải được chỉ định ở mức tiêu thụ khí tối đa.

Từ bảng đặc biệt được đính kèm với bảng dữ liệu sản phẩm, bạn có thể tìm hiểu thông tin về mất áp suất khi kết nối thiết bị với mạng

Ở giai đoạn tiếp theo, nên tìm hiểu áp suất của nhiên liệu xanh sẽ ở điểm chèn. Thông tin như vậy có thể chứa các điều kiện kỹ thuật của khí, sơ đồ được vẽ trước đó của đường ống khí trong tương lai.

Nếu mạng sẽ bao gồm một số phần, thì chúng phải được đánh số và chỉ ra chiều dài thực tế. Ngoài ra, mỗi biến phải được đăng ký riêng - đây là tổng mức tiêu thụ của bất kỳ thiết bị nào sẽ được sử dụng, giảm áp suất, các giá trị khác.

Không có thất bại, một yếu tố đồng thời là cần thiết. Nó tính đến khả năng làm việc chung của tất cả người tiêu dùng khí được kết nối với mạng. Ví dụ, tất cả các thiết bị sưởi ấm được đặt trong một tòa nhà chung cư hoặc nhà riêng.

Dữ liệu này được sử dụng bởi chương trình thực hiện tính toán thủy lực để xác định tải tối đa trên bất kỳ phần nào hoặc trong toàn bộ đường ống dẫn khí.

Đối với mỗi căn hộ hoặc nhà riêng lẻ, không cần tính hệ số xác định, vì các giá trị của nó được biết và được chỉ định trong bảng dưới đây:

Một bảng có hệ số đồng thời, dữ liệu được sử dụng cho bất kỳ loại tính toán nào. Chọn cột tương ứng với một thiết bị gia dụng cụ thể là đủ và lấy số lượng mong muốn

Nếu tại một số cơ sở, nó được lên kế hoạch sử dụng nhiều hơn hai nồi hơi sưởi ấm, lò nung và bình đun nước nóng, thì chỉ số đồng thời sẽ luôn là 0,85. Mà sẽ cần phải được chỉ định trong cột tương ứng được sử dụng để tính toán chương trình.

Tiếp theo nên chỉ ra đường kính ốngvà bạn cũng sẽ cần các hệ số độ nhám của chúng, sẽ được sử dụng trong việc xây dựng đường ống. Các giá trị này là tiêu chuẩn và có thể dễ dàng tìm thấy trong Quy tắc ứng xử.

Ảnh hưởng của vật liệu ống đến tính toán

Đối với việc xây dựng các đường ống dẫn khí, các ống chỉ làm bằng vật liệu nhất định có thể được sử dụng: thép, polyetylen. Trong một số trường hợp, các sản phẩm đồng được sử dụng. Sắp có công trình kim loại-nhựa.

Mỗi ống có độ nhám, dẫn đến điện trở tuyến tính, ảnh hưởng đến quá trình chuyển động của khí. Hơn nữa, con số này cao hơn đáng kể đối với các sản phẩm thép so với nhựa

Ngày nay, thông tin cần thiết chỉ có thể thu được cho ống thép và polyetylen. Do đó, tính toán thiết kế và thủy lực chỉ có thể được thực hiện có tính đến các đặc điểm của chúng, được yêu cầu bởi Quy tắc thực hành có liên quan. Và cũng trong tài liệu, dữ liệu cần thiết để tính toán được chỉ định.

Hệ số độ nhám luôn bằng các giá trị sau:

• đối với tất cả các ống polyetylen, dù mới hay không, mới - 0,007 cm;
• đối với các sản phẩm thép đã được sử dụng - 0,1 cm;
• đối với kết cấu thép mới - 0,01 cm.

Đối với bất kỳ loại ống nào khác, chỉ báo này không được chỉ định trong Quy tắc thực hành. Do đó, chúng không nên được sử dụng để xây dựng một đường ống dẫn khí mới, vì các chuyên gia của Gorgaz có thể yêu cầu điều chỉnh. Và đây lại là một chi phí bổ sung.

Tính toán lưu lượng trong một khu vực hạn chế

Nếu đường ống khí bao gồm các phần riêng biệt, thì việc tính toán tổng tốc độ dòng cho mỗi phần sẽ được thực hiện riêng. Nhưng điều này không khó, vì các tính toán sẽ yêu cầu các số liệu đã biết.

Định nghĩa dữ liệu bằng chương trình

Biết các chỉ số ban đầu, có quyền truy cập vào bảng đồng thời và các bảng dữ liệu kỹ thuật của bếp lò và nồi hơi, bạn có thể tiến hành tính toán.

Để làm điều này, các hành động sau đây được thực hiện (một ví dụ được đưa ra cho một đường ống dẫn khí trong nhà có áp suất chính xác thấp):

1. Số lượng nồi hơi được nhân với hiệu suất của từng lò.
2. Giá trị thu được được nhân với hệ số đồng thời được chỉ định bởi một bảng đặc biệt cho loại người tiêu dùng này.
3. Số lượng bếp dành cho nấu ăn được nhân với năng suất của từng bếp.
4. Giá trị thu được sau thao tác trước được nhân với hệ số đồng thời lấy từ một bảng đặc biệt.
5. Số tiền nhận được cho nồi hơi và bếp lò được tóm tắt.

Thao tác tương tự được thực hiện cho tất cả các phần của đường ống. Dữ liệu thu được được nhập vào các cột tương ứng của chương trình mà phép tính được thực hiện. Điện tử làm mọi thứ khác.

Tính toán bằng công thức

Kiểu tính toán thủy lực này tương tự như mô tả ở trên, nghĩa là, cùng một dữ liệu sẽ được yêu cầu, nhưng thủ tục sẽ dài. Vì mọi thứ sẽ phải được thực hiện thủ công, ngoài ra, người thiết kế sẽ cần thực hiện một số thao tác trung gian để sử dụng các giá trị thu được cho phép tính cuối cùng.

Và bạn cũng sẽ phải dành nhiều thời gian để hiểu nhiều khái niệm, vấn đề mà một người không gặp phải khi sử dụng một chương trình đặc biệt. Bạn có thể xác minh tính hợp lệ của những điều đã nói ở trên bằng cách đọc các công thức sẽ được sử dụng.

Tính toán bằng cách sử dụng các công thức rất phức tạp, do đó không phải ai cũng có thể truy cập được. Hình ảnh cho thấy các công thức tính áp suất giảm trong mạng áp suất cao, trung bình và thấp và hệ số ma sát thủy lực

Trong việc áp dụng các công thức, như trong trường hợp tính toán thủy lực bằng một chương trình đặc biệt, có các tính năng cho các đường ống dẫn khí thấp, trung bình và dĩ nhiên là áp lực cao. Và điều này là đáng nhớ, vì một sai lầm là đầy đủ, và luôn luôn, chi phí tài chính ấn tượng.

Tính toán Nomogram

Bất kỳ ký hiệu đặc biệt nào là một bảng trong đó một loạt các giá trị được chỉ định, đã nghiên cứu mà bạn có thể nhận được các chỉ số cần thiết mà không cần thực hiện các phép tính. Trong trường hợp tính toán thủy lực, đường kính của ống và độ dày của các bức tường của nó.

Nomograms để tính toán là một cách đơn giản để có được thông tin cần thiết. Nó là đủ để tham khảo các dòng tương ứng với các đặc điểm nhất định của mạng.

Có các ký hiệu riêng cho polyetylen và các sản phẩm thép. Khi tính toán chúng, dữ liệu tiêu chuẩn đã được sử dụng, ví dụ, độ nhám của các bức tường bên trong. Do đó, bạn không thể lo lắng về tính chính xác của thông tin.

Ví dụ tính toán

Một ví dụ về thực hiện tính toán thủy lực bằng chương trình cho các đường ống khí áp suất thấp được đưa ra. Trong bảng đề xuất, tất cả dữ liệu mà người thiết kế phải nhập độc lập được tô sáng màu vàng.

Chúng được liệt kê trong đoạn về tính toán thủy lực hỗ trợ máy tính ở trên. Đó là nhiệt độ khí, hệ số nhớt động học, mật độ.

Trong trường hợp này, việc tính toán được thực hiện đối với nồi hơi và bếp, do đó, cần quy định chính xác số lượng đầu đốt, có thể là 2 hoặc 4. Độ chính xác rất quan trọng, vì chương trình sẽ tự động chọn hệ số đồng thời.

Trong ảnh, các cột trong đó bản thân người thiết kế phải nhập các chỉ số được tô sáng màu vàng. Dưới đây là một công thức để tính tốc độ dòng chảy trên trang web

Điều đáng chú ý là việc đánh số lô - nó không được phát minh độc lập, mà được lấy từ sơ đồ đã được vẽ trước đó, trong đó các số tương tự được chỉ định.

Tiếp theo, chiều dài thực tế của đường ống và cái gọi là ước tính, lớn hơn, được quy định. Điều này xảy ra bởi vì trong tất cả các khu vực có sức đề kháng cục bộ, cần phải tăng chiều dài thêm 5-10%. Điều này được thực hiện để loại trừ áp suất khí không đủ từ người tiêu dùng.Chương trình tự thực hiện tính toán.

Tổng lưu lượng tính bằng mét khối, được cung cấp một cột riêng, được tính toán trước cho từng phần. Nếu ngôi nhà là nhiều đơn vị, thì số lượng nhà ở phải được chỉ định và bắt đầu với giá trị tối đa, như có thể được nhìn thấy trong cột tương ứng.

Không thất bại, tất cả các yếu tố của đường ống dẫn khí được đưa vào bảng, trong quá trình mất áp suất. Ví dụ cho thấy một van ngắt nhiệt, van ngắt và bộ đếm. Giá trị tổn thất trong mỗi trường hợp được lấy trong hộ chiếu sản phẩm.

Với sự trợ giúp của một chương trình, có thể thực hiện tính toán cho tất cả các loại đường ống dẫn khí. Trong hình là tính toán cho mạng áp suất trung bình

Đường kính bên trong của ống được chỉ định theo các thông số kỹ thuật, nếu khí có bất kỳ yêu cầu nào, hoặc từ sơ đồ được vẽ trước đó. Trong trường hợp này, nó được quy định với số lượng 5 cm trong hầu hết các phần, bởi vì hầu hết các đường ống dẫn khí chạy dọc theo mặt tiền, và đường ống dẫn khí cục bộ yêu cầu đường kính không nhỏ hơn.

Ngay cả khi bạn nhìn bề ngoài với ví dụ đã cho là thực hiện tính toán thủy lực, bạn cũng dễ dàng nhận thấy rằng, ngoài các giá trị được nhập bởi một người, còn có một số lượng lớn người khác. Đây là tất cả kết quả của chương trình, bởi vì sau khi nhập các số trong các cột cụ thể được tô sáng màu vàng, công việc tính toán được hoàn thành cho người đó.

Đó là, việc tính toán diễn ra khá nhanh chóng, sau đó dữ liệu có thể được gửi để phê duyệt cho bộ phận khí thành phố.

Kết luận và video hữu ích về chủ đề này

Video này cho phép hiểu được tính toán thủy lực bắt đầu từ đâu, nơi các nhà thiết kế lấy dữ liệu cần thiết từ:

Video sau đây cho thấy một ví dụ về một trong các loại tính toán máy tính:

Hơn nữa, bạn có thể xem một ví dụ về tính toán bằng chương trình máy tính:

Để thực hiện tính toán thủy lực bằng máy tính, như Quy tắc thực hành chuyên ngành cho phép, việc dành một chút thời gian để làm quen với chương trình và thu thập dữ liệu cần thiết là đủ.

Nhưng tất cả điều này không có ý nghĩa thực tế, vì việc chuẩn bị dự án là một thủ tục dài hơn nhiều và bao gồm nhiều vấn đề khác. Theo quan điểm này, hầu hết người dân sẽ phải tìm đến các chuyên gia để được giúp đỡ.

Có câu hỏi, tìm lỗi hoặc bạn có thể thêm thông tin có giá trị vào tài liệu của chúng tôi? Để lại ý kiến ​​của bạn, đặt câu hỏi, chia sẻ kinh nghiệm trong khối bên dưới.