Прокладання трубопроводу - справа не дуже складна, але досить клопітна. Однією з найскладніших проблем при цьому є розрахунок пропускної спроможності труби, яка впливає на ефективність і працездатність конструкції. У цій статті йтиметься про те, як розраховується пропускна здатність труби.

Пропускна здатність – це один із найважливіших показників будь-якої труби. Незважаючи на це, у маркуванні труби цей показник вказується рідко, та й сенсу в цьому небагато, адже пропускна здатність залежить не тільки від габаритів виробу, а й від конструкції трубопроводу. Саме тому цей показник доводиться розраховувати самостійно.

Способи розрахунку пропускної спроможності трубопроводу

1. Зовнішній діаметр. Цей показниквиражається на відстані від одного боку зовнішньої стінки до іншого боку. У розрахунках цей параметр має позначення ДН. Зовнішній діаметр труб завжди відображається у маркуванні.
2. Діаметр умовного проходу. Це значення визначається як діаметр внутрішнього перерізу, який заокруглюється до цілих чисел. Під час розрахунку величина умовного проходу відображається як Ду.

Розрахунок прохідності труби може здійснюватися за одним із методів, вибирати який необхідно в залежності від конкретних умов прокладання трубопроводу:

1. Фізичні розрахунки. У даному випадкувикористовується формула пропускної спроможності труби, що дозволяє врахувати кожен показник конструкції. На виборі формули впливає тип та призначення трубопроводу – наприклад, для каналізаційних системІснує свій набір формул, як і для інших видів конструкцій.
2. Табличні розрахунки. Підібрати оптимальну величину прохідності можна за допомогою таблиці із зразковими значеннями, яка найчастіше використовується для облаштування розведення у квартирі. Значення, зазначені у таблиці, досить розмиті, але ці заважає використовувати в розрахунках. Єдиний недолік табличного методу полягає в тому, що в ньому розраховується пропускна здатність труби в залежності від діаметра, але не враховуються зміни останнього внаслідок відкладень, тому для магістралей, схильних до виникнення наростів, такий розрахунок буде не найкращим вибором. Щоб отримати точні результати, можна скористатися таблицею Шевельова, яка враховує практично всі фактори, що впливають на труби. Така таблиця добре підходить для монтажу магістралей на окремих земельних ділянках.
3. Розрахунок за допомогою програм. Багато фірм, що спеціалізуються на прокладанні трубопроводів, використовують у своїй діяльності комп'ютерні програми, що дозволяють точно розрахувати не тільки пропускну здатність труб, а й масу інших показників. Для самостійних розрахунківможна скористатися онлайн-калькуляторами, які, хоч і мають дещо більшу похибку, доступні у безкоштовному режимі. Хорошим варіантомвеликою умовно-безкоштовною програмою є «TAScope», а на вітчизняному просторі найпопулярнішою є «Гідросистема», яка враховує ще й нюанси монтажу трубопроводів залежно від регіону.

Розрахунок пропускної спроможності газопроводів

Проектування газопроводу вимагає досить високої точності – газ має дуже великий коефіцієнт стиснення, через який можливі витоки навіть через мікротріщини, не кажучи вже про серйозні розриви. Саме тому правильний розрахунок пропускної спроможності труби, якою транспортуватиметься газ, дуже важливий.

Якщо мова йдепро транспортування газу, то пропускна спроможність трубопроводів залежно від діаметра розраховуватиметься за такою формулою:

• Qmax = 0.67 Ду2 * p,

Де р - величина робочого тиску в трубопроводі, до якої додається 0,10 МПа;

Ду – величина умовного проходу труби.

Вказана вище формула розрахунку пропускної спроможності труби по діаметру дозволяє створити систему, яка працюватиме в побутових умовах.

У промисловому будівництві та при виконанні професійних розрахунків застосовується формула іншого виду:

• Qmax = 196,386 Ду2 * p / z * T,

Де z – коефіцієнт стиснення транспортованого середовища;

Т – температура газу, що транспортується (К).

Щоб уникнути проблем, професіоналам доводиться враховувати при розрахунку трубопроводу ще й кліматичні умовиу тому регіоні, де він проходитиме. Якщо зовнішній діаметр труби виявиться меншим, ніж тиск газу в системі, то трубопровід з дуже великою ймовірністю буде пошкоджений в процесі експлуатації, внаслідок чого відбудеться втрата речовини, що транспортується, і підвищиться ризик вибуху на ослабленому відрізку труби.

При великій необхідності можна визначити прохідність газової труби за допомогою таблиці, в якій описано взаємозалежність між найбільш поширеними діаметрами труб та робочим рівнем тиску в них. За великим рахунком, таблиці мають той же недолік, який має розрахована по діаметру пропускна здатність трубопроводу, а саме – неможливість врахувати вплив зовнішніх факторів.

Розрахунок пропускної спроможності каналізаційних труб

При проектуванні каналізаційної системи потрібно в обов'язковому порядкурозраховувати пропускну здатність трубопроводу, яка безпосередньо залежить від його виду (каналізаційні системи бувають напірними та безнапірними). Для розрахунків використовуються гідравлічні закони. Самі розрахунки можуть проводитись як за допомогою формул, так і за допомогою відповідних таблиць.

Для гідравлічного розрахункуканалізаційної системи потрібні такі показники:

• Діаметр труб – Ду;
• Середня швидкість руху речовин – v;
• Розмір гідравлічного ухилу – I;
• Ступінь заповнення – h/Ду.

Як правило, під час проведення розрахунків обчислюються лише два останні параметри – решту після цього можна буде визначити без особливих проблем. Величина гідравлічного ухилу зазвичай дорівнює ухилу землі, який забезпечить рух стоків зі швидкістю, необхідною самоочищення системи.

Швидкість та граничний рівень наповнення побутової каналізаціївизначаються за таблицею, яку можна виписати так:

1. 150-250 мм - h/Ду становить 0,6, а швидкість - 0,7 м/с.
2. Діаметр 300-400 мм - h/Ду становить 0,7, швидкість - 0,8 м/с.
3. Діаметр 450-500 мм - h/Ду становить 0,75, швидкість - 0,9 м/с.
4. Діаметр 600-800 мм - h/Ду становить 0,75, швидкість - 1 м/с.
5. Діаметр 900+ мм – h/Ду становить 0,8, швидкість – 1,15 м/с.

Для виробу з невеликим перерізом є нормативні показникимінімальної величини ухилу трубопроводу:

• При діаметрі 150 мм ухил не повинен бути меншим за 0,008 мм;
• При діаметрі 200 мм ухил не повинен бути меншим за 0,007 мм.

Для розрахунку обсягу стоків використовується така формула:

• q = a * v,

Де а – площа живого перерізу потоку;

v – швидкість транспортування стоків.

Визначити швидкість транспортування речовини можна за такою формулою:

• v= C√R*i,

де R - величина гідравлічного радіусу,

С – коефіцієнт змочування;

i – ступінь ухилу конструкції.

З попередньої формули можна вивести таку, що дозволить визначити значення гідравлічного ухилу:

• i=v2/C2*R.

Щоб обчислити коефіцієнт змочування, використовується така формула:

• С=(1/n)*R1/6,

Де n - коефіцієнт, що враховує ступінь шорсткості, що варіюється в межах від 0,012 до 0,015 (залежить від матеріалу виготовлення труби).

Значення R зазвичай дорівнюють до звичайного радіусу, але це актуально лише в тому випадку, якщо труба заповнюється повністю.

Для інших ситуацій використовується проста формула:

• R=A/P,

Де А – площа перерізу потоку води,

Р - Довжина внутрішньої частини труби, що знаходиться в безпосередньому контакті з рідиною.

Табличний розрахунок каналізаційних труб

Визначати прохідність труб каналізаційної системи можна і за допомогою таблиць, причому розрахунки безпосередньо залежатимуть від типу системи:

1. Безнапірна каналізація. Для розрахунку безнапірних каналізаційних систем використовуються таблиці, що містять у собі всі необхідні показники. Знаючи діаметр труб, що встановлюються, можна підібрати в залежності від нього всі інші параметри і підставити їх у формулу (прочитайте також: " "). Крім того, в таблиці вказаний обсяг рідини, що проходить через трубу, який завжди збігається з прохідністю трубопроводу. При необхідності можна скористатися таблицями Лукіних, в яких зазначено величину пропускної спроможності всіх труб з діаметром в діапазоні від 50 до 2000 мм.
2. Напірна каналізація. Визначати пропускну здатність у цьому типі системи у вигляді таблиць трохи простіше – досить знати граничну ступінь наповнення трубопроводу і середню швидкість транспортування рідини. Читайте також: " ".

Таблиця пропускної спроможності поліпропіленових трубдозволяє дізнатися про всі необхідні для облаштування системи параметри.

Розрахунок пропускної спроможності водопроводу

Водопровідні труби у приватному будівництві застосовуються найчастіше. На систему водопостачання в будь-якому випадку доводиться серйозне навантаження, тому розрахунок пропускної спроможності трубопроводу є обов'язковим, адже він дозволяє створити максимально комфортні умови експлуатації майбутньої конструкції.

Для визначення прохідності водопровідних труб можна використовувати їхній діаметр (прочитайте також: " "). Звичайно, цей показник не є основою розрахунку прохідності, але його вплив не можна виключати. Збільшення внутрішнього діаметра труби прямо пропорційно її прохідності - тобто, товста труба майже не перешкоджає руху води і менше схильна до нашарування різних відкладень.

Втім, є інші показники, які також необхідно враховувати. Наприклад, дуже важливим фактором є коефіцієнт тертя рідини про внутрішню частинутруби (для різних матеріалів є власні значення). Також варто враховувати довжину всього трубопроводу та різницю тисків на початку системи та на виході. Важливим параметром є кількість різних перехідників, присутніх у конструкції водопроводу.

Пропускна здатність поліпропіленових труб водопроводу може розраховуватись в залежності від кількох параметрів табличним методом. Одним із них є розрахунок, у якому головним показником є ​​температура води. При підвищенні температури в системі відбувається розширення рідини, тому підвищується тертя. Для визначення прохідності трубопроводу необхідно скористатися відповідною таблицею. Також є таблиця, що дозволяє визначити прохідність у трубах залежно від тиску води.

Найточніший розрахунок води за пропускною спроможністю труби дозволяють здійснити таблиці Шевелєвих. Крім точності та великої кількостістандартних значень, у таблицях є формули, дозволяють розрахувати будь-яку систему. Даний матеріал у повному обсязіописує всі ситуації, пов'язані з гідравлічними розрахунками, тому більшість професіоналів у цій галузі найчастіше використовують саме таблиці Шевелєвих.

Основними параметрами, що враховуються в цих таблицях, є:

• Зовнішній та внутрішній діаметри;
• Товщина стінок трубопроводу;
• період експлуатації системи;
• Загальна довжина магістралі;
• Функціональне призначеннясистеми.

Висновок

Розрахунок пропускної спроможності труб може виконуватися різними способами. Вибір оптимального способу розрахунку залежить від великої кількості факторів – від розмірів труб до призначення та типу системи. У кожному випадку є більш-менш точні варіанти розрахунку, тому знайти відповідний зможе як професіонал, що спеціалізується на прокладанні трубопроводів, так і господар, який вирішив самостійно прокласти магістраль у себе вдома.

Така характеристика залежить від кількох факторів. Насамперед, це діаметр труби, а також тип рідини та інші показники.

Для гідравлічного розрахунку трубопроводу можна скористатися калькулятором гідравлічного розрахунку трубопроводу .

При розрахунку будь-яких систем, заснованих на циркуляції рідини трубами, виникає необхідність точного визначення пропускну здатність труб. Це метрична величина, яка характеризує кількість рідини, що протікає трубами за певний проміжок часу. Даний показник безпосередньо пов'язаний із матеріалом, з якого виготовлені труби.

Якщо взяти, наприклад, труби з пластику, то вони відрізняються практично однаковою пропускною здатністю протягом усього терміну експлуатації. Пластик, на відміну від металу, не схильний до корозії, тому поступового наростання відкладень у ньому немає.

Що стосується труб з металу, то їх пропускна здатність зменшуєтьсярік за роком. Через появу іржі відбувається відшарування матеріалу всередині труб. Це призводить до шорсткості поверхні та утворення ще більшого нальоту. Особливо швидко цей процес відбувається у трубах із гарячою водою.

Далі наведено таблицю наближених значень, яка створена для полегшення визначення пропускної спроможності труб внутрішньоквартирної розводки. У цій таблиці не враховано зменшення пропускної спроможності з допомогою появи осадових наростів усередині труби.

Таблиця пропускної спроможності труб для рідин, газу, водяної пари.

Вид рідини	Швидкість (м/сек)
Вода міського водопроводу
Вода трубопровідної магістралі
Вода системи центрального опалення
Вода напірної системи в лінії трубопроводу
Гідравлічна рідина	до 12м/сек
Олія лінії трубопроводу
Олія в напірній системі лінії трубопроводу
Пара в опалювальній системі
Пара системи центрального трубопроводу
Пара в опалювальній системі з високою температурою
Повітря та газ у центральній системітрубопроводу

Найчастіше, як теплоносій використовується звичайна вода. Від її якості залежить швидкість зменшення пропускної спроможності у трубах. Чим вища якість теплоносія, тим довше прослужить трубопровід із будь-якого матеріалу (сталь чавун, мідь або пластик).

Розрахунок пропускної спроможності труб.

Для точних та професійних розрахунків необхідно використовувати такі показники:

• Матеріал, з якого виготовлені труби та інші елементи системи;
• Довжина трубопроводу
• Кількість точок водоспоживання (для системи подачі води)

Найбільш популярні способи розрахунку:

1. Формула. Досить складна формула, яка зрозуміла лише професіоналам, враховує одразу кілька значень. Основні параметри, які беруться до уваги - матеріал труб (шорсткість поверхні) та їх ухил.

2. Таблиця. Це більш простий спосіб, яким кожен бажаючий може визначити пропускну здатність трубопроводу. Прикладом може бути інженерна таблиця Ф. Шевельова, за якою можна дізнатися пропускну здатність, виходячи з матеріалу труби.

3. Комп'ютерна програма. Одну з таких програм легко можна знайти та завантажити в Інтернеті. Вона розроблена спеціально для того, щоб визначити пропускну здатність для труб будь-якого контуру. Для того, щоб дізнатися значення, необхідно ввести в програму вихідні дані, такі як матеріал, довжина труб, якість теплоносія і т.д.

Слід сказати, що останній спосіб, хоч і є найточнішим, не підходить для простих розрахунків побутових систем. Він досить складний, і вимагає знання значень різних показників. Для розрахунку простої системи у приватному будинку краще скористатися таблицями.

Приклад розрахунку пропускної спроможності трубопроводу.

Довжина трубопроводу - важливий показник при розрахунку пропускної спроможності Протяжність магістралі істотно впливає на показники пропускної спроможності. Чим більша відстань проходить вода, тим менший тиск вона створює в трубах, а значить швидкість потоку зменшується.

Наводимо кілька прикладів. Спираючись на таблиці, розроблені інженерами для цього.

Пропускна спроможність труб:

• 0,182 т/год при діаметрі 15 мм
• 0,65 т/год із діаметром труби 25 мм
• 4 т/год при діаметрі 50 мм

Як можна побачити з наведених прикладів, більший діаметрзбільшує швидкість потоку. Якщо діаметр збільшити вдвічі, то пропускна здатність теж зросте. Цю залежність обов'язково враховують при монтажі будь-якої рідинної системи, водопровод, водовідведення або теплопостачання. Особливо це стосується опалювальних систем, тому що в більшості випадків вони замкнуті, і від рівномірної циркуляції рідини залежить теплопостачання в будівлі.

ГАЗОВІ МЕРЕЖІ

Сучасні розподільні системи постачання природного газу є складним комплексом споруд, що складається з газорозподільних станцій, газових мереж. різного призначення, газорегуляторних пунктів та установок, систем резервування та установок для спалювання газу. Кожен із елементів системи газопостачання має свої завдання та особливості.

3.1. Розрахункові витрати газу

Для проектування системи газопостачання населеного пункту необхідні дані про річне споживання природного газу. Це визначається за нормами з урахуванням перспективи розвитку споживачів.

Оскільки система газопостачання має високу вартість і велику металоємність, серйозна увага повинна бути приділена обґрунтуванню розрахункових витрат газу. Ці витрати застосовуються для вибору діаметрів газопроводів.

Газові мережі потрібно розраховувати на максимальні годинні витрати. Розрахункова годинна витрата газу Q р.ч, м 3 /год на господарсько-побутові потреби визначається як частка річних витратза формулою:

де До тах -коефіцієнт годинного максимуму (перехід від Q рікдо максимальної годинної витрати газу).

Розрахункова годинна витрата газу на технологічні потреби промислових і сільгосппідприємств слід визначати за даними споживання палива цих підприємств (з урахуванням зміни ККД при переході на газове паливо). Коефіцієнт До max, являє собою величину, обернену числу годин на рік використання мінімуму (До т ax= 1/m). Величина До т axдля промислових підприємств залежить від виду виробництва, технологічного процесу та кількості робочих змін на добу.

Для окремих житлових будинківта громадських будівель Q р.чвизначається за сумою номінальних витрат газу газовими приладами з урахуванням коефіцієнта одночасності їхньої дії.

(3.2)

де До 0 -коефіцієнт одночасності; q ном -номінальна витрата газу приладом, м3/год; п- Число однотипних приладів; х -кількість типів приладів.

3.2. Розрахунок діаметра газопроводу та допустимих втрат тиску

Пропускна здатність газопроводів може прийматися з умов створення за максимально допустимих втрат тиску газу найбільш економічною та надійною в експлуатації системи, що забезпечує стійкість роботи ГРП та газорегуляторних установок(ГРУ), а також роботи пальників споживачів у допустимих діапазонах тиску газу.

Розрахункові внутрішні діаметри газопроводів визначаються з умови забезпечення безперебійного газопостачання всіх споживачів у години максимального споживання газу.

Розрахунок діаметра газопроводу слід виконувати, як правило, на комп'ютері з оптимальним розподілом розрахункової втрати тиску між ділянками мережі.

У разі неможливості або недоцільності виконання розрахунку на комп'ютері (відсутність відповідної програми, окремі ділянки газопроводів тощо) гідравлічний розрахунок допускається проводити за наведеними нижче формулами або за номограмами (СП-42-101-2003) складеними за цими формулами.

Розрахункові втрати тиску в газопроводах високого та середнього тиску приймаються в межах категорії тиску, прийнятої для газопроводу.

Розрахункові сумарні втрати тиску газу в газопроводах низького тиску (від джерела газопостачання до найбільш віддаленого приладу) приймаються не більше 180 МПа, у тому числі в розподільчих газопроводах 120 МПа, газопроводах-вводах і внутрішніх газопроводах - 60 МПа.

Значення розрахункової втрати тиску газу при проектуванні газопроводів усіх тисків для промислових, сільськогосподарських та побутових підприємств та організацій комунально-побутового обслуговування приймаються залежно від тиску газу в місці підключення з урахуванням технічних характеристик газового обладнання, пристроїв автоматики безпеки та автоматики регулювання технологічного режиму, що приймається до встановлення теплових агрегатів

Падіння тиску на ділянці газової мережі можна визначати:

· для мереж середнього та високого тисків за формулою

(3.3)

де P H- абсолютний тиск на початку газопроводу, МПа; Р K- абсолютний тиск наприкінці газопроводу, МПа; Р 0 = 0,101325 МПа; λ - Коефіцієнт гідравлічного тертя; l- Розрахункова довжина газопроводу постійного діаметра, м; d -внутрішній діаметр газопроводу, см; ρ 0 - щільність газу за нормальних умов, кг/м 3 ; Q 0- Витрата газу, м 3 /год, при нормальних умовах;

· для мереж низького тиску за формулою

(3.4)

де Р H- Тиск на початку газопроводу, Па; Р K -тиск у кінці газопроводу, λ, l, d, ρ 0 Q 0- Позначення ті ж, що і в попередній формулі.

Коефіцієнт гідравлічного тертя λ визначається залежно від режиму руху газу газопроводом, що характеризується числом Рейнольдса,

(3.5)

де ν - Коефіцієнт кінематичної в'язкості газу, м 2 /с, за нормальних умов; Q 0 , d -позначення ті ж, що і в попередній формулі, і гідравлічної гладкості внутрішньої стінки газопроводу, що визначається за умовою

де Rе – число Рейнольдса; п- еквівалентна абсолютна шорсткість внутрішньої поверхністінки труби, що приймається рівною для нових сталевих - 0,01 см, для стальних - 0,1 см, що були в експлуатації, для поліетиленових незалежно від часу експлуатації - 0,0007 см; d -позначення те саме, що й у попередній формулі.

Залежно від значення Rе коефіцієнт гідравлічного тертя λ визначається:

· для ламінарного режиму руху газу Rе< 2000

· Для критичного режиму руху газу Rе = 2000-4000

(3.8)

· При Rе > 4000 – залежно від виконання умови (3.6);

· для гідравлічно гладкої стінки (нерівність (3.6) справедливо):

· При 4000< Rе < 100000 по формуле

· При Rе > 100000

(3.10)

· для шорстких стінок (нерівність (6) несправедливо) при Rе > 4000

(3.11)

де п -позначення те саме, що у формулі (3.6); d- Позначення те саме, що і у формулі (3.4).

Розрахункова витрата газу на ділянках розподільних зовнішніх газопроводів низького тиску, що мають шляхові витрати газу, слід визначати як суму транзитного та 0,5 колійних витрат газу на даній ділянці.

Падіння тиску місцевих опорах (коліни, трійники, запірна арматура та інших.) допускається враховувати шляхом збільшення фактичної довжини газопроводу на 5-10 %.

Для зовнішніх надземних та внутрішніх газопроводів розрахункову довжину газопроводів визначають за формулою

(3.12)

де l- дійсна довжина газопроводу, м; - сума коефіцієнтів місцевих опорів ділянки газопроводу; d- Позначення те саме, що і у формулі (3.4); λ - коефіцієнт гідравлічного тертя, що визначається залежно від режиму течії та гідравлічної гладкості стінок газопроводу за формулами (3.7) - (3.11).

Розрахунок кільцевих мереж газопроводів слід виконувати з ув'язкою тисків газу в вузлових точках розрахункових кілець. Проблема втрат тиску в кільці допускається до 10 % .

При виконанні гідравлічного розрахунку надземних та внутрішніх газопроводів з урахуванням ступеня шуму, створюваного рухом газу, слід приймати швидкості руху газу не більше ніж 7 м/с для газопроводів низького тиску, 15 м/с для газопроводів середнього тиску, 25 м/с для газопроводів високого тиску .

При виконанні гідравлічного розрахунку газопроводів, проведеного за формулами (3.5)-(3.12), а також різним методикамта програмам для електронно-обчислювальних машин, складеним на основі цих формул, розрахунковий внутрішній діаметр газопроводу слід попередньо визначати за формулою

(3.13)

де d -розрахунковий діаметр, см; А, В, т, т 1 -коефіцієнти, що визначаються по таблицях 3.1 та 3.2 залежно від категорії мережі (по тиску) та матеріалу газопроводу; Q 0- розрахункова витрата газу, м 3 /год, при

нормальних умов; ΔР УД- питомі втрати тиску (Па/м – для мереж низького тиску, МПа/м – для мереж середнього та високого тиску), що визначаються за формулою

Допустимі втрати тиску (Па - для мереж низького тиску, МПа/м - для мереж середнього та високого тиску); L -відстань до найвіддаленішої точки, м.

Таблиця 3.1

Таблиця 3.2

Внутрішній діаметр газопроводу приймається із стандартного ряду внутрішніх діаметрів трубопроводів: найближчий більший – для сталевих газопроводів та найближчий менший – для поліетиленових.

3.3. Розрахунок газових мереж високого та середнього тиску.

3.3.1. Розрахунок розгалужених розподільчих газопроводів високого та середнього тиску

Гідравлічні режими роботи розподільчих газопроводів повинні прийматися за умов створення системи, що забезпечує стійкість роботи всіх ГРС, ГРП, пальників у допустимих межах тиску газу.

Розрахунок газопроводів зводиться до визначення необхідних діаметрів та перевірки заданих перепадів тиску.

Порядок розрахунку може бути наступним.

1 . Початковий тиск визначається режимом роботи ГРС чи ГРП, а кінцевий тиск паспортними характеристиками газових приладів споживачів.

2. Вибирають найвіддаленіші точки розгалужених газопроводів і визначають загальну довжину l 1за обраними

основним напрямам. Кожен напрямок розраховується окремо.

3. Визначають розрахункові витрати газу для кожної ділянки газопроводу Q p.

4. За значеннями Q pрозрахунком або за номограм СП 42-101-2003 вибирають попередньо діаметри ділянок, округляючи їх у велику сторону.

5. Для вибраних стандартних діаметрів знаходять дійсні значення перепаду тиску і потім уточнюють P K.

6. Визначають тиск, починаючи з початку газопроводу, т.к. Початковий тиск ГРС або ГРП відомий. Якщо тиск Р Kдійсне значно більше за задане (більше 10 %), то зменшують діаметри кінцевих ділянок основного напряму.

7. Після визначення тисків за цим основним напрямом проводять гідравлічний розрахунокгазопроводів-відводів за тією самою методикою, починаючи з другого пункту. При цьому за початковий тиск приймають тиск у точці відбору.

3.3.2. Розрахунок кільцевих газових мереж високого та середнього тиску

Усі міські мережі розраховують на заданий перепад тиску. Розрахунковий перепад мережі високого (середнього) тиску визначають з наступних міркувань. Початковий тиск (Р н)приймають максимальним за СНиП, а кінцевий тиск (Р до)таким, щоб при максимальному навантаженні мережі було забезпечено мінімальний допустимий тиск газу перед регуляторами на ГРП. Величина цього тиску складається з максимального тиску газу перед пальниками, перепаду тисків в абонентському відгалуженні при максимальному навантаженні та перепаду в ГРП. Найчастіше перед регуляторами тиску досить мати надлишковий тиск 0,15÷0,20 МПа.

При розрахунку кільцевих мереж необхідно залишати резерв тиску збільшення пропускну здатність системи при аварійних гідравлічних режимах. Стовідсоткове забезпечення споживачів газом за відмов елементів системи пов'язане з додатковими капітальними вкладеннями.

Максимального ефекту можна досягти при наступній постановці завдання. З огляду на короткочасність аварійних ситуацій слід допускати зниження якості системи при відмови її елементів. Зниження якості оцінюють коефіцієнтом забезпеченості До про,який залежить від категорії споживачів. Об'ємна витрата газу, що подається споживачеві при аварійному режимі, визначиться із співвідношення

де . - Розрахункова витрата газу споживача, м 3 /год.

Коефіцієнт забезпеченості для комунально-побутових споживачів можна прийняти 0,80-0,85, для опалювальних котелень 0,70 ÷ 0,75. Після обґрунтування До провсім споживачів визначають необхідний резерв пропускної спроможності мережі.

Мережі високого (середнього) тиску зазвичай складаються з одного кільця та ряду відводів до газорегуляторних пунктів. Розрахунок ведуть на три режими: нормальний і два аварійні, коли вимикається головні ділянки по обидві сторони від точки живлення, а рух газу йде в одному напрямку при зменшених навантаженнях. Діаметри мережі приймаються максимальними із двох аварійних режимів.

Порядок розрахунку однієї кільцевої мережі наступний.

1. Проводиться попередній розрахунок діаметра кільця за формулами розділу 3.2.

2. Виконується два варіанти гідравлічного розрахунку аварійних режимів. Діаметри ділянок коригуються так, щоб тиск газу у останнього споживача знижувався нижче мінімально допустимого значення. Для всіх відгалужень розраховують діаметри газопроводів на повне використання перепаду тиску з подачею їм газу.

3. Розраховують розподіл потоків при нормальному режимі та визначають тиск у всіх вузлових точках.

4. Перевіряються діаметри відгалужень до зосереджених споживачів при аварійному гідравлічному режимі. За недостатності діаметрів збільшують їх до необхідних розмірів.

3.4. Розрахунок газових мереж низького тиску

3.4.1. Розрахунок розгалужених розподільчих газопроводів низького тиску

До міських мереж низького тиску споживачів приєднують, як правило, безпосередньо. Коливання тиску газу у споживачів залежать від величини розрахункового перепаду (∆ ) тиску та ступеня його використання на шляху руху газу від точки живлення до газового приладу. Залежно від прийнятих тисків газу перед побутовими газовими приладами встановлюються максимальні тиски газу в розподільчих газопроводах після ГРП: 0,003 МПа при номінальному тиску (∆ ) приладів 0,002 МПа та 0,002 МПа при номінальному тиску у приладів 0,001

При розрахунках газопроводів доцільно використовувати номограми, побудовані за розрахунковими формулами (див. додаток Б СП 42-101-2003).

Типовий порядок розрахунку газової мережі.

1. Початковий та кінцевий тиск приймають за режимом роботи ГРП та за характеристиками газових приладів.

2. Падіння тиску в газопроводах низького тиску слід визначити залежно від Re.

3. Визначають розрахункові витрати газу дільницями Q p ., i ,.

4. Вибирають найвіддаленіші точки системи і розраховують для кожного напряму.

5. Проводиться гідравлічний розрахунок газопроводів з визначенням діаметра та перепаду тисків згідно з формулами розділу 3.1.2.

З урахуванням ступеня шуму, створюваного рухом газу газопроводах низького тиску, швидкості руху газу слід приймати трохи більше 7 м/с.

де – дійсна довжина газопроводу, м; МС – розрахункова довжина ділянки місцевих опорів; - сума коефіцієнтів місцевих опорів ділянки газопроводу завдовжки l, М.

7. За номограмами додатка Б СП 42-101-2003 визначають фактичні величини перепадів тиску кожної ділянки.

8. Визначають сумарні втрати тиску у всьому напрямку

і порівнюють їх із заданими.

При відхиленні від прийнятої величини більше 10% змінюють діаметр газопроводів, починаючи з кінцевих ділянок основних напрямів.

3.4.2. Розрахунок кільцевих газових мереж низького тиску

Порядок проведення розрахунків мережі.

1. Вибирають основні напрямки потоків газу, визначають найбільш віддалені кінцеві точки.

2. Визначають зосереджені та питомі дорожні витрати газу для всіх контурів газової мережі.

3. Визначають шляхові, транзитні та розрахункові витрати газу дільницями.

4. Виходячи із заданого перепаду тиску в мережі для основних напрямків оцінюють величини ∆P

Пропускна здатність - важливий параметрдля будь-яких труб, каналів та інших спадкоємців римського акведука. Однак, далеко не завжди на упаковці труби (або на самому виробі) вказано пропускну здатність. Крім того, від схеми трубопроводу також залежить, скільки рідини пропускає труба через переріз. Як правильно розрахувати пропускну спроможність трубопроводів?

Методи розрахунку пропускної спроможності трубопроводів

Існує кілька методик розрахунку даного параметра, кожна з яких підходить для окремого випадку. Деякі позначення, важливі щодо пропускної здатності труби:

Зовнішній діаметр - фізичний розмір перерізу труби від краю зовнішньої стінки до іншого. При розрахунках позначається як Дн чи Dн. Цей параметр вказує на маркування.

Діаметр умовного проходу – приблизно значення діаметра внутрішнього перерізу труби, округлене до цілого числа. При розрахунках позначається як Ду чи Dу.

Фізичні методи розрахунку пропускної спроможності труб

Значення пропускної спроможності труб визначають за спеціальними формулами. До кожного типу виробів – для газо-, водопроводу, каналізації – способи розрахунку свої.

Табличні методи розрахунку

Існує таблиця наближених значень, призначена для полегшення визначення пропускної спроможності труб внутрішньоквартирної розводки. Найчастіше висока точність не потрібно, тому значення можна застосовувати без проведення складних обчислень. Але в цій таблиці не враховано зменшення пропускної спроможності за рахунок появи осадових наростів усередині труби, що притаманно старих магістралей.

Таблиця 1. Пропускна здатність труби для рідин, газу, водяної пари

Вид рідини	Швидкість (м/сек)
Вода міського водопроводу	0,60-1,50
Вода трубопровідної магістралі	1,50-3,00
Вода системи центрального опалення	2,00-3,00
Вода напірної системи в лінії трубопроводу	0,75-1,50
Гідравлічна рідина	до 12м/сек
Олія лінії трубопроводу	3,00-7,5
Олія в напірній системі лінії трубопроводу	0,75-1,25
Пара в опалювальній системі	20,0-30,00
Пара системи центрального трубопроводу	30,0-50,0
Пара в опалювальній системі з високою температурою	50,0-70,00
Повітря та газ у центральній системі трубопроводу	20,0-75,00

Існує точна таблиця розрахунку пропускної спроможності, звана таблицею Шевельова, яка враховує матеріал труби та безліч інших факторів. Дані таблиці рідко використовуються при прокладанні водопроводу по квартирі, але в приватному будинку з кількома нестандартними стояками можуть стати в нагоді.

Розрахунок за допомогою програм

У розпорядженні сучасних сантехнічних фірм є спеціальні комп'ютерні програми для розрахунку пропускної спроможності труб, а також безлічі інших подібних параметрів. Крім того, розроблені онлайн-калькулятори, які хоч і менш точні, проте безкоштовні і не вимагають установки на ПК. Одна зі стаціонарних програм «TAScope» – створення західних інженерів, яке є умовно-безкоштовним. У великих компаніяхвикористовують «Гідросистема» - це вітчизняна програма, що розраховує труби за критеріями, що впливають на їх експлуатацію в регіонах РФ. Крім гідравлічного розрахунку дозволяє вважати інші параметри трубопроводів. Середня вартість 150 000 рублів.

Як розрахувати пропускну здатність газової труби

Газ - це один із найскладніших матеріалів для транспортування, зокрема тому, що має властивість стискатися і тому здатний витікати через дрібні зазори в трубах. До розрахунку пропускної спроможності газових труб (як і проектування газової системи загалом) пред'являють особливі вимоги.

Формула розрахунку пропускної спроможності газової труби

Максимальна пропускна спроможність газопроводів визначається за такою формулою:

Qmax = 0.67 Ду2 * p

де p - дорівнює робочому тиску в системі газопроводу + 0,10 мПа або абсолютному тиску газу;

Ду – умовний прохід труби.

Існує складна формула для розрахунку пропускної спроможності газової труби. Під час проведення попередніх розрахунків, і навіть під час розрахунків побутового газопроводу зазвичай немає.

Qmax = 196,386 Ду2 * p / z * T

де z – коефіцієнт стисливості;

Т-температура газу, що переміщається, К;

Відповідно до цієї формули визначається пряма залежність температури навколишнього середовища від тиску. Що значення Т, то більше вписувалося газ розширюється і тисне на стінки. Тому інженери при розрахунках великих магістралей враховують можливі погодні умовиу місцевості, де проходить трубопровід. Якщо номінальне значення труби DN буде менше тиску газу, що утворюється при високих температурахвлітку (наприклад, при +38 ... +45 градусів Цельсія), тоді ймовірно пошкодження магістралі. Це тягне за собою витік цінної сировини, і створює ймовірність вибуху ділянки труби.

Таблиця пропускних здібностей газових труб в залежності від тиску

Існує таблиця розрахунків пропускних здібностей газопроводу для часто застосовуваних діаметрів та номінального робочого тиску труб. Для визначення характеристики газової магістралі нестандартних розмірів та тиску потрібні інженерні розрахунки. Також на тиск, швидкість руху та об'єм газу впливає температура зовнішнього повітря.

Максимальна швидкість (W) газу в таблиці - 25 м/с, а z (коефіцієнт стисливості) дорівнює 1. Температура (Т) дорівнює 20 градусів за шкалою Цельсія або 293 за шкалою Кельвіна.

Таблиця 2. Пропускна спроможність газового трубопроводузалежно від тиску

Pраб.(МПа)	Пропускна здатність трубопроводу (м?/год), при wгазу = 25м / с; z = 1; Т = 20? С = 293?
	DN 50	DN 80	DN 100	DN 150	DN 200	DN 300	DN 400	DN 500
0,3	670	1715	2680	6030	10720	24120	42880	67000
0,6	1170	3000	4690	10550	18760	42210	75040	117000
1,2	2175	5570	8710	19595	34840	78390	139360	217500
1,6	2845	7290	11390	25625	45560	102510	182240	284500
2,5	4355	11145	17420	39195	69680	156780	278720	435500
3,5	6030	15435	24120	54270	96480	217080	385920	603000
5,5	9380	24010	37520	84420	150080	337680	600320	938000
7,5	12730	32585	50920	114570	203680	458280	814720	1273000
10,0	16915	43305	67670	152255	270680	609030	108720	1691500

Пропускна здатність каналізаційної труби

Пропускна здатність каналізаційної труби – важливий параметр, який залежить від типу трубопроводу (напірний чи безнапірний). Формула розрахунку ґрунтується на законах гідравліки. Крім трудомісткого розрахунку, визначення пропускної спроможності каналізації використовують таблиці.

Для гідравлічного розрахунку каналізації потрібно визначити невідомі:

1. діаметр трубопроводу Ду;
2. середню швидкість потоку v;
3. гідравлічний ухил l;
4. ступінь наповнення h/Ду (у розрахунках відштовхуються від гідравлічного радіусу, який пов'язаний із цією величиною).

Насправді обмежуються обчисленням значення l чи h/d, оскільки інші параметри легко порахувати. Гідравлічний ухил у попередніх розрахунках прийнято вважати рівним ухилу поверхні землі, при якому рух стічних вод буде не нижче самоочищувальної швидкості. Значення швидкості, а також максимальні значення h/Ду для побутових мережможна знайти у таблиці 3.

Юлія Петриченко, експерт

Крім того, існує нормоване значення мінімального ухилу для труб з малим діаметром: 150 мм

(i=0.008) та 200 (i=0.007) мм.

Формула об'ємної витрати рідини виглядає так:

де a - це площа живого перерізу потоку,

v – швидкість потоку, м/с.

Швидкість розраховується за такою формулою:

де R – це гідравлічний радіус;

С – коефіцієнт змочування;

Звідси можна вивести формулу гідравлічного ухилу:

Нею визначають цей параметр за необхідності розрахунку.

де n – це коефіцієнт шорсткості, що має значення від 0,012 до 0,015 залежно від матеріалу труби.

Гідравлічний радіус вважають рівним радіусу звичайному, але при повному заповненні труби. В інших випадках використовують формулу:

де А - це площа поперечного потоку рідини,

P– змочений периметр, або поперечна довжина внутрішньої поверхні труби, яка стосується рідини.

Таблиці пропускної спроможності безнапірних труб каналізації

У таблиці враховано всі параметри, що використовуються виконання гідравлічного розрахунку. Дані вибирають значення діаметра труби і підставляють у формулу. Тут уже розраховано об'ємну витрату рідини q, що проходить через переріз труби, яку можна прийняти за пропускну здатність магістралі.

Крім того, існують докладніші таблиці Лукіних, що містять готові значення пропускної спроможності для труб різного діаметра від 50 до 2000 мм.

Таблиці пропускної спроможності напірних каналізаційних систем

У таблицях пропускної спроможності напірних труб каналізації значення залежать від максимального ступеня наповнення та розрахункової середньої швидкості стічної води.

Таблиця 4. Розрахунок витрати стічних вод, літрів на секунду

Діаметр, мм	Наповнення	Прийнятий (оптимальний ухил)	Швидкість руху стічної води у трубі, м/с	Витрата, л/сек
100	0,6	0,02	0,94	4,6
125	0,6	0,016	0,97	7,5
150	0,6	0,013	1,00	11,1
200	0,6	0,01	1,05	20,7
250	0,6	0,008	1,09	33,6
300	0,7	0,0067	1,18	62,1
350	0,7	0,0057	1,21	86,7
400	0,7	0,0050	1,23	115,9
450	0,7	0,0044	1,26	149,4
500	0,7	0,0040	1,28	187,9
600	0,7	0,0033	1,32	278,6
800	0,7	0,0025	1,38	520,0
1000	0,7	0,0020	1,43	842,0
1200	0,7	0,00176	1,48	1250,0

Пропускна здатність водопровідної труби

Водопровідні труби у будинку використовуються найчастіше. Оскільки на них йде велике навантаження, то і розрахунок пропускної спроможності водопровідної магістралі стає важливою умовоюнадійної експлуатації.

Прохідність труби в залежності від діаметра

Діаметр – не найважливіший параметр при розрахунку прохідності труби, проте також впливає її значення. Чим більший внутрішній діаметр труби, тим вища прохідність, а також нижчий шанс появи засорів та пробок. Однак крім діаметра потрібно враховувати коефіцієнт тертя води об стінки труби (табличне значення для кожного матеріалу), протяжність магістралі та різницю тисків рідини на вході та виході. Крім того, на прохідність сильно впливатиме кількість колін і фітингів у трубопроводі.

Таблиця пропускної спроможності труб за температурою теплоносія

Що температура в трубі, то нижче її пропускна здатність, оскільки вода розширюється і тим самим створює додаткове тертя. Для водопроводу це не важливо, а в системах опалення є ключовим параметром.

Існує таблиця для розрахунків по теплоті та теплоносію.

Таблиця 5. Пропускна здатність труби в залежності від теплоносія та теплоти, що віддається.

Діаметр труби, мм	Пропускна здатність
	За теплотою		За теплоносієм
	Вода	Пар	Вода	Пар
	Гкал/год		т/год
15	0,011	0,005	0,182	0,009
25	0,039	0,018	0,650	0,033
38	0,11	0,05	1,82	0,091
50	0,24	0,11	4,00	0,20
75	0,72	0,33	12,0	0,60
100	1,51	0,69	25,0	1,25
125	2,70	1,24	45,0	2,25
150	4,36	2,00	72,8	3,64
200	9,23	4,24	154	7,70
250	16,6	7,60	276	13,8
300	26,6	12,2	444	22,2
350	40,3	18,5	672	33,6
400	56,5	26,0	940	47,0
450	68,3	36,0	1310	65,5
500	103	47,4	1730	86,5
600	167	76,5	2780	139
700	250	115	4160	208
800	354	162	5900	295
900	633	291	10500	525
1000	1020	470	17100	855

Таблиця пропускної спроможності труб залежно від тиску теплоносія

Існує таблиця, що описує пропускну здатність труб залежно від тиску.

Таблиця 6. Пропускна здатність труби в залежності від тиску рідини, що транспортується

Витрата	Пропускна здатність
Ду труби	15 мм	20 мм	25 мм	32 мм	40 мм	50 мм	65 мм	80 мм	100 мм
Па/м - мбар/м	менше 0,15 м/с			0,15 м/с					0,3 м/с
90,0 - 0,900	173	403	745	1627	2488	4716	9612	14940	30240
92,5 - 0,925	176	407	756	1652	2524	4788	9756	15156	30672
95,0 - 0,950	176	414	767	1678	2560	4860	9900	15372	31104
97,5 - 0,975	180	421	778	1699	2596	4932	10044	15552	31500
100,0 - 1,000	184	425	788	1724	2632	5004	10152	15768	31932
120,0 - 1,200	202	472	871	1897	2898	5508	11196	17352	35100
140,0 - 1,400	220	511	943	2059	3143	5976	12132	18792	38160
160,0 - 1,600	234	547	1015	2210	3373	6408	12996	20160	40680
180,0 - 1,800	252	583	1080	2354	3589	6804	13824	21420	43200
200,0 - 2,000	266	619	1151	2486	3780	7200	14580	22644	45720
220,0 - 2,200	281	652	1202	2617	3996	7560	15336	23760	47880
240,0 - 2,400	288	680	1256	2740	4176	7920	16056	24876	50400
260,0 - 2,600	306	713	1310	2855	4356	8244	16740	25920	52200
280,0 - 2,800	317	742	1364	2970	4356	8566	17338	26928	54360
300,0 - 3,000	331	767	1415	3076	4680	8892	18000	27900	56160

Таблиця пропускної спроможності труби в залежності від діаметра (за Шевєльовим)

Таблиці Ф.А і А. Ф. Шевелєвих є одним із найточніших табличних методів розрахунку пропускної спроможності водопроводу. Крім того, вони містять усі необхідні формули розрахунку для кожного конкретного матеріалу. Це об'ємний інформативний матеріал, який найчастіше використовується інженерами-гідравліками.

У таблицях враховуються:

1. діаметри труби – внутрішній та зовнішній;
2. товщина стінки;
3. термін експлуатації водопроводу;
4. довжина магістралі;
5. призначення труб.

Формула гідравлічного розрахунку

Для водопровідних труб застосовується така формула розрахунку:

Онлайн-калькулятор: розрахунок пропускної спроможності труб

Якщо у вас є якісь питання, або ви маєте якісь довідники, в яких використовуються згадані тут методи – напишіть у коментарях.

Для безпечної та безвідмовної роботи газопостачання його потрібно спроектувати та розрахувати. Важливо бездоганно підібрати труби для магістралей усіх типів тиску, що забезпечують стабільне постачання газу до приладів. Щоб підбір труб, арматури та обладнання був максимально точним, роблять гідравлічний розрахунок трубопроводу. Як його зробити? Зізнайтеся, ви не надто обізнані в цьому питанні, давайте розбиратися.

Ми пропонуємо ознайомитися зі скрупульозно підібраною та досконало обробленою інформацією щодо варіантів виробництва гідравлічного розрахунку для газопровідних систем. Використання представлених нами даних забезпечить подачу в прилади блакитного палива з параметрами тиску. Старанно перевірені дані спираються на регламент нормативної документації.

Автор статті гранично докладно розповідає про принципи та схеми виробництва обчислень. Наводить приклад виконання розрахунків. Як корисне інформаційне доповнення використані графічні додатки та відео-інструкції.

Будь-який гідравлічний розрахунок являє собою визначення параметрів майбутнього газопроводу. Ця процедура є обов'язковою, а також одним з найважливіших етапів підготовки до будівництва. Від правильності обчислення залежить, чи функціонуватиме газопровід в оптимальному режимі.

При здійсненні кожного гідравлічного розрахунку здійснюється визначення:

• необхідного діаметра труб, які забезпечать ефективне та стабільне транспортування потрібної кількостігазу;
• чи прийнятними будуть втрати тиску при переміщенні необхідного обсягу блакитного палива в трубах заданого діаметра.

Втрати тиску відбуваються через те, що у будь-якому газопроводі існує гідравлічний опір. При неправильному розрахунку воно може призвести до того, що споживачам не вистачатиме газу нормальної роботина всіх режимах чи моменти максимального його споживання.

Ця таблиця є наслідком гідравлічного розрахунку, проведеного з урахуванням заданих значень. Для виконання обчислень потрібно внести конкретні показники до стовпців

Така операція є стандартизованою державою процедурою, яка виконується відповідно до формул, вимог, викладених у СП 42-101–2003.

Обчислення повинен проводити забудовник. За основу приймаються дані технічних умовтрубопроводу, які можна отримати у своєму міськгазі.

Газопроводи, що вимагають виконання розрахунків

Держава вимагає, щоб гідравлічні обчислення виконувались для всіх типів трубопроводів, що належать до системи газопостачання. Оскільки процеси, що відбуваються під час переміщення газу, завжди однакові.

До зазначених газопроводів належать такі види:

• низький тиск;
• середнього високого тиску.

Перші призначені для транспортування палива до житлових об'єктів, різноманітних громадським будинкам, побутовим підприємствам Причому у приватних, багатоквартирних будинках, в котеджах тиск газу не повинен перевищувати 3 кПа, на побутових підприємствах (невиробничих) цей показник вищий і досягає 5 кПа.

Другий тип трубопроводів призначений для живлення мереж, причому всіляких, низького, середнього тиску через газорегуляторні пункти, а також підведення газу до окремих споживачів.

Це можуть бути промислові, сільськогосподарські, різні комунальні підприємства і навіть окремі, або прибудовані до промислових, будівлі. Але у двох останніх випадках будуть суттєві обмеження щодо тиску.

Перераховані вище види газопроводів фахівці умовно поділяють на такі категорії:

• внутрішньобудинкові, внутрішньоцехові, тобто транспортуючі блакитне паливо всередині будь-якої будівлі та доставляючі його до окремим агрегатам, приладів;
• абонентські відгалуження, що використовуються для постачання газу від якоїсь розподільчої мережідо всіх наявних споживачів;
• розподільчі, що використовуються для постачання газом певних територій, наприклад міст, їх окремих районів, промпідприємств. Їхня конфігурація буває різною і залежить від особливостей планування. Тиск усередині мережі може бути будь-яким передбаченим – низьким, середнім, високим.

Крім того, гідравлічний розрахунок виконується для газових мереж з різною кількістю щаблів тиску, різновидів яких багато.

Так, для задоволення потреб можуть використовуватись двоступінчасті мережі, що працюють з газом, що транспортується при низькому, високому тискуабо низькому, середньому. А також знайшли застосування триступінчасті та різні багатоступінчасті мережі. Тобто все залежить лише від наявності споживачів.

Гідравлічний опір – це основна причина того, що потрібно виконувати даний видрозрахунку. Причому воно залежить і від матеріалу труби.

Незважаючи на велику різноманітність варіантів газопроводів гідравлічний розрахунок у будь-якому випадку схожий. Так як для виготовлення застосовуються елементи конструкції з подібних матеріалів, а всередині труб відбуваються однакові процеси.

Гідравлічний опір та його роль

Як зазначалося вище, основою проведення розрахунку є у кожному газопроводі гідравлічного опору.

Воно діє на всю конструкцію трубопроводу, а також на окремі її частини, вузли - трійники, місця суттєвого зменшення діаметра труб, запірну арматуру, різні клапани. Це призводить до втрати тиску транспортованим газом.

Гідравлічний опір завжди являє собою суму:

• лінійного опору, тобто чинного по всій довжині конструкції;
• місцевих опорів, що діють у кожній складовій частині конструкції, де відбувається зміна швидкості транспортування газу.

Перелічені параметри постійно та суттєво впливають на робочі характеристики кожного газопроводу. Тому в результаті неправильного розрахунку матимуть місце додаткові та значні фінансові втрати через те, що проект доведеться переробляти.

Правила виконання розрахунку

Вище зазначалося, що процедуру будь-якого гідравлічного розрахунку регламентує профільне Зведення правил із номером 42-101–2003.

Документ свідчить, що основним способом виконання обчислення є використання для цього комп'ютера зі спеціальними програмами, що дозволяють розрахувати плановану втрату тиску між ділянками майбутнього газопроводу або потрібний діаметртруб.

Будь-який гідравлічний розрахунок виконується після створення розрахункової схеми, Що включає основні показники Більше того, до відповідних граф користувач вносить відомі дані

Якщо таких програм чи людина вважає, що їх використання недоцільно, можна застосовувати інші, дозволені Зведенням правил, методи. До яких належать:

• розрахунок за наведеними у СП формулами – це найскладніший спосіб розрахунку;
• розрахунок за так званими номограмами - це більш простий варіант, ніж використання формул, адже якісь обчислення робити не доведеться, тому що необхідні дані вказані в спеціальній таблиці і наведені в Зводі правил, і їх просто потрібно підібрати.

Кожен із методів розрахунку призводить до однакових результатів. А тому новозбудований газопровід буде здатний забезпечити своєчасне, безперебійне подання запланованої кількості палива навіть у години його максимального використання.

Варіант обчислень за допомогою ПК

Виконання обчислення з використанням комп'ютера є найменш трудомістким - все, що потрібно від людини, це вставити у відповідні графи необхідні дані.

Тому гідравлічний розрахунок робиться за кілька хвилин, причому для цієї операції не знадобиться великого запасу знань, який необхідний при використанні формул.

Для нього правильного виконаннянеобхідно взяти з технічних умов такі дані:

• густина газу;
• коефіцієнт кінетичної в'язкості;
• температуру газу у своєму регіоні.

Необхідні техумови отримують у міськгазі населеного пункту, в якому будуватиметься газопровід. Власне, з отримання цього документа і починається проектування будь-якого трубопроводу, адже там містяться усі основні вимоги до його конструкції.

Використання спеціальних програм є найпростішим способом гідравлічного розрахунку, що виключає пошук та вивчення формул для проведення обчислень

Далі забудовнику необхідно дізнатися про витрату газу для кожного приладу, який планується підключити до газопроводу. Наприклад, якщо паливо транспортуватиметься в приватний будинок, то там найчастіше використовуються плити для приготування їжі, всілякі опалювальні котли, а в їхніх паспортах завжди стоять потрібні цифри

Крім того, знадобиться кількість конфорок у кожної плити, яка буде підключена до труби.

На наступному етапі збору необхідних даних відбирається інформація про падіння тиску в місцях встановлення будь-якого обладнання - це може бути лічильник, відсікач клапан, термозапірний клапан, фільтр, інші елементи.

У цьому випадку потрібні цифри знайти просто - вони містяться у спеціальній таблиці, яка додається до паспорта кожного виробу. Проектувальнику слід звернути увагу на те, що має вказуватись падіння тиску при максимальному споживанні газу.

Зі спеціальної таблиці, доданої до паспорта виробів, можна дізнатися відомості про втрату тиску при підключенні приладів до мережі

Якщо мережа складатиметься з кількох ділянок, їх необхідно пронумерувати і вказати фактичну довжину. Крім того, для кожного слід прописати всі показники, що змінюються окремо - це загальна витрата будь-якого приладу, який буде використовуватися, падіння тиску, інші значення.

В обов'язковому порядку знадобиться коефіцієнт одночасності. Він враховує можливість співпраці всіх споживачів газу, підключених до мережі. Наприклад, всього опалювального обладнання, розташованого в багатоквартирному або приватному будинку.

Такі дані використовуються програмою, що виконує гідравлічний розрахунок, для визначення максимального навантаженняна якійсь ділянці або у всьому газопроводі.

Для кожного окремої квартириабо вдома вказаний коефіцієнт розраховувати не потрібно, тому що його значення відомі і вказані в таблиці нижче:

Таблиця з коефіцієнтами одночасності, дані з якої використовуються за будь-якого виду розрахунків. Достатньо вибрати графу, що відповідає конкретному побутового приладу, та взяти потрібну цифру

Якщо на якомусь об'єкті планується використовувати більш ніж два обігрівальні котли, печі, ємнісні водонагрівачі, то показник одночасності завжди дорівнюватиме 0,85. Що і потрібно буде вказати у відповідній графі, яка використовується для розрахунку програми.

Далі слід вказати діаметр труб, а ще знадобляться коефіцієнти їхньої шорсткості, які будуть використовуватися при будівництві трубопроводу. Ці значення стандартні та їх легко можна знайти у Зводі правил.

Вплив матеріалу труб на розрахунок

Для будівництва газопроводів можна використовувати труби, виготовлені лише з певних матеріалів: сталі, поліетилену. У деяких випадках застосовуються вироби із міді. Незабаром масово використовуватимуться металопластикові конструкції.

Кожна труба має шорсткість, що призводить до лінійного опору, який впливає на процес переміщення газу. Причому цей показник значно вищий у сталевих виробів, ніж у пластикових.

Сьогодні потрібні відомості можна отримати тільки для сталевих та поліетиленових труб. В результаті проектування та гідравлічний розрахунок можна виконувати тільки з урахуванням їх характеристик, чого вимагає профільне Зведення правил. А також у документі вказані необхідні для обчислення дані.

Коефіцієнт шорсткості завжди дорівнює наступним значенням:

• для всіх поліетиленових труб, причому незалежно нові вони чи ні, - 0,007 см;
• для сталевих виробів, що вже використовуються, - 0,1 см;
• для нових сталевих конструкцій- 0,01 см.

Для інших видів труб цей показник у Зводі правил не вказується. Тому їх використовувати для будівництва нового газопроводу не варто, оскільки спеціалісти міськгазу можуть вимагати внести корективи. А це знову ж таки додаткові витрати.

Розрахунок витрати на обмеженій ділянці

Якщо газопровід складається з окремих ділянок, то розрахунок сумарної витрати на кожній із них доведеться виконувати окремо. Але це нескладно, тому що для обчислень знадобляться вже відомі цифри.

Визначення даних за допомогою програми

Знаючи початкові показники, маючи доступ до таблиці одночасності та до технічним паспортамплит та котлів, можна приступати до розрахунку. Для цього виконуються такі дії (приклад наведений для внутрішньобудинкового газопроводу саме низького тиску):

1. Кількість казанів множиться на продуктивність кожного з них.
2. Отримане значення множиться на уточнений з допомогою спеціальної таблиці коефіцієнт одночасності цього виду споживачів.
3. Кількість плит, призначених для приготування їжі, множиться на продуктивність кожної їх.
4. Отримане після попередньої операції значення множиться на коефіцієнт одночасності, взятий із спеціальної таблиці.
5. Отримані суми для котлів та плит сумуються.

Такі маніпуляції проводяться всім ділянок газопроводу. Отримані дані вводяться до відповідних граф програми, за допомогою якої виконуються обчислення. Решту електроніка робить сама.

Розрахунок із використанням формул

Цей вид гідравлічного розрахунку схожий з описаним вище, тобто знадобляться ті ж дані, але процедура буде тривалою. Оскільки все доведеться виконувати вручну, крім того, проектувальнику знадобиться здійснити низку проміжних операцій, щоб використати отримані значення для остаточного підрахунку.

А також доведеться приділити чимало часу, щоб розібратися в багатьох поняттях, питаннях, які людина не зустрічає під час використання спеціальної програми. У справедливості вищевикладеного можна переконатися, ознайомившись із формулами, які потрібно використовувати.

Розрахунок за допомогою формул складний, тому доступний не всім. На зображенні зображені формули для розрахунку падіння тиску в мережі високого, середнього та низького тиску та коефіцієнт гідравлічного тертя

У застосуванні формул, як і у випадку з гідравлічним розрахункомз використанням спеціальної програми є особливості для газопроводів високого, середнього і, звичайно ж, низького тиску. І про це варто пам'ятати, оскільки помилка загрожує, причому завжди, значними фінансовими витратами.

Обчислення за допомогою номограм

Яка-небудь спеціальна номограма є таблицею, де вказано ряд значень, вивчивши які можна отримати потрібні показники, не виконуючи обчислень. У випадку з гідравлічним розрахунком - діаметр труби та товщину її стінок.

Номограми для розрахунку є простим способом отримання потрібних відомостей. Достатньо звернутися до рядків, що відповідають заданим характеристикам мережі

Існують окремі номограми для поліетиленових та сталевих виробів. При розрахунку їх використовували стандартні дані, наприклад, шорсткість внутрішніх стін. Тож за правильність інформації можна не переживати.

Приклад виконання розрахунку

Наведено приклад виконання гідравлічного розрахунку за допомогою програми газопроводів низького тиску. У пропонованій таблиці жовтим кольоромвиділено всі дані, які проектувальник має запровадити самостійно.

Вони перераховані у пункті про комп'ютерний гідравлічний розрахунок, наведений вище. Це температура газу, коефіцієнт кінетичної в'язкості, густина.

В даному випадку здійснюється розрахунок для котлів і плит, тому необхідно прописати точну кількість конфорок, яких може бути 2 або 4. Точність важлива, адже програма автоматично вибере коефіцієнт одночасності.

На зображенні жовтим кольором виділені колонки, в які показники повинен запровадити сам проектувальник. Внизу наведено формулу для розрахунку витрати на ділянці

Варто звернути увагу на нумерацію ділянок – її вигадують не самостійно, а беруть із раніше складеної схеми, де вказані аналогічні цифри.

Далі прописується фактична довжина газопроводу та так звана розрахункова, яка більша. Відбувається це тому, що на всіх ділянках, де місцевий опір, необхідно збільшувати довжину на 5-10%. Це робиться для того, щоб унеможливити недостатній тиск газу у споживачів. Програма здійснює розрахунок самостійно.

Сумарна витрата в кубічних метрах, для якої передбачено окрему колонку, на кожній ділянці обчислюється заздалегідь. Якщо будинок багатоквартирний, потрібно вказувати кількість житла, причому починаючи з максимального значення, як видно у відповідній графі.

В обов'язковому порядку до таблиці вносяться всі елементи газопроводу, при проходженні якого втрачається тиск. У прикладі вказані клапан термозапірний, відсічний та лічильник. Значення втрати у разі бралося в паспорті вироби.

За допомогою однієї програми можна робити розрахунки всім видів газопроводів. На малюнку обчислення для мережі середнього тиску

Внутрішній діаметр труби вказується згідно технічним завданнямякщо у міськгазу є якісь вимоги, або з раніше складеної схеми. У цьому випадку на більшості ділянок він прописаний у розмірі 5 см, адже більша частина газопроводу йде вздовж фасаду, а місцевий міськгаз вимагає, щоб діаметр був не меншим.

Якщо навіть поверхово ознайомитися з наведеним прикладом виконання гідравлічного розрахунку, то легко помітити, що, крім внесених людиною значень, є велика кількістьінших. Це все результат роботи програми, оскільки після внесення цифр до конкретних колонок, виділених жовтим кольором, для людини роботу з розрахунку закінчено.

Тобто саме обчислення відбувається досить оперативно, після чого з отриманими даними можна вирушати на узгодження до міськгазу свого міста.

Висновки та корисне відео на тему

Цей ролик дозволяє зрозуміти, з чого починається гідравлічний розрахунок, звідки проектувальники беруть необхідні дані:

У наступному ролику наведено приклад одного з видів комп'ютерного розрахунку:

Щоб виконати гідравлічний розрахунок за допомогою комп'ютера, як це дозволяє профільне Зведення правил, достатньо витратити трохи часу на ознайомлення з програмою та збирання потрібних даних. Але практичного значення все це не має, тому що складання проекту - процедура набагато більш об'ємна і включає безліч інших питань. Зважаючи на це, більшості громадян доведеться звертатися за допомогою до фахівців.