La necessità di classificare i gasdotti è entrata nelle nostre vite con l'ampia diffusione delle tecnologie per l'utilizzo del gas per i bisogni della popolazione. Il riscaldamento di edifici residenziali, amministrativi e industriali, l'uso del gas sia in cucina che in produzione è ormai da tempo per noi una cosa quotidiana.

La classificazione dei gasdotti è misure e regole necessarie per la sistematizzazione posa di linee del gas. possono differire sia nel loro scopo che in una serie di indicatori, quali: pressione, materiale di cui è composto, ubicazione, volumi di gas trasportato e altri.

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Informazioni sui tipi di classificazione in base allo scopo dell'autostrada

A causa delle caratteristiche specifiche del loro utilizzo, i tubi del gas possono essere classificati in più direzioni contemporaneamente. Successivamente, per un singolo gasdotto, è possibile compilare una serie di caratteristiche che ne determinano le proprietà e le caratteristiche di progettazione.

Appositi segnali di riferimento posti lungo tutto il percorso del gasdotto possono raccontarcelo in dettaglio. Si tratta di pannelli segnaletici di 140x200 millimetri, con informazioni criptate sul gasdotto.

Comune in verde (per le opzioni in acciaio) e giallo ( tubi in polietilene) versione a colori. La segnaletica può essere posizionata sui muri degli edifici, nonché su appositi pali in prossimità dei percorsi. Questi segnali sono installati a una distanza non superiore a 100 metri l'uno dall'altro, mantenendo una linea di vista.

Durante la pianificazione tubi del gas si possono distinguere: strada, intra-isolato, inter-negozio e cortile. Le caratteristiche del luogo non finiscono qui, perché è possibile posare e inserire comunicazioni a terra, nel sottosuolo e in superficie.

Nel sistema di fornitura del gas, i gasdotti possono essere classificare in base alla destinazione d'uso:

• distribuzione Si tratta di gasdotti esterni che forniscono gas dalle fonti di gas ai punti di distribuzione, nonché gasdotti di medio e alta pressione, collegato a un oggetto;
• ingresso del gasdotto. È il tratto che va dall'attacco alla tubazione di distribuzione del gas al dispositivo di ingresso che spegne l'impianto;
• gasdotto di ingresso. Questo è il divario tra il dispositivo di arresto e l'immediato gasdotto interno;
• intervillaggio Tali comunicazioni vengono effettuate al di fuori delle aree popolate;
• interno. Per gasdotto interno si intende il tratto che parte dal gasdotto di ingresso fino all'unità finale che utilizza il gas.

Classificazione dei gasdotti in base alla pressione

La pressione nel tubo è l'indicatore più importante del funzionamento del gasdotto. Calcolando questo indicatore, è possibile determinare il limite di capacità del gasdotto, la sua affidabilità, nonché il grado di rischio che si presenta durante il suo funzionamento.

Un gasdotto, senza dubbio, è un oggetto potenzialmente pericoloso, e quindi la posa o l'inserimento di comunicazioni del gas con una pressione superiore a quella consentita comporta grandi rischi per il sistema di trasporto del gas e per la sicurezza delle persone circostanti. Regole di classificazione adeguate aiuteranno a evitare incidenti nei siti esplosivi.

Separare alto, medio e bassa pressione . Di seguito una classificazione più dettagliata dei gasdotti:

• alta pressione categoria I-a. La pressione del gas in tale gasdotto può superare 1,2 MPa. Questo tipo viene utilizzato per connettersi a sistema del gas impianti a vapore e turbine, nonché centrali termoelettriche. Diametro tubo da 1000 a 1200 mm;
• categoria di alta pressione I. L'indicatore varia da 0,6 a 1,2 MPa. Utilizzato per trasferire il gas ai punti di distribuzione del gas. Il diametro del tubo è uguale al diametro della categoria I-a;
• categoria di alta pressione II. Indicatore da 0,3 a 0,6 MPa. Fornito ai punti di distribuzione del gas per edifici residenziali e impianti industriali. Il diametro della linea ad alta pressione va da 500 a 1000 mm;
• categoria di media pressione III. L'indicatore può essere compreso tra 5 kPa e 0,3 MPa. Sono utilizzati per fornire gas ai punti di distribuzione del gas attraverso tubazioni a media pressione situate su edifici residenziali. Diametro tubi a media pressione da 300 a 500 mm;
• categoria di bassa pressione IV. È consentita una pressione non superiore a 5 kPa. Tali tubi del gas forniscono direttamente il vettore edifici residenziali. I gasdotti a bassa pressione hanno un diametro del tubo non superiore a 300 mm.

Tipi di gasdotti per profondità

Tenendo conto del fattore delle condizioni urbane, del carico dei trasporti pesanti, dell'influenza della neve e della pioggia sul terreno, della profondità delle comunicazioni in città e delle loro principali variazioni, è necessario considerarli separatamente.

Le regole per la posa delle condotte gas dipendono anche dal tipo di gas trasportato. I tubi che forniscono gas essiccato possono essere posati nella zona di congelamento del terreno. La profondità di installazione è determinata principalmente dalla probabilità di danni meccanici al suolo o al manto stradale.

I carichi dinamici non dovrebbero causare stress nei tubi. Allo stesso tempo, un aumento della profondità di posa influisce direttamente proporzionalmente sui costi di riparazione stradale e di costruzione necessari per la posa dei tubi.

• su vialetti di strade con pavimentazione in cemento o asfalto la profondità minima di posa consentita non può essere inferiore a 0,8 metri; in assenza di tale copertura è consentita una profondità di posa pari a 0,9 metri;
• si assume che la profondità minima per la posa delle tubazioni che trasportano il gas secco sia di 1,2 metri dal piano campagna;
• nelle strade e nelle aree intra-isolato dove è garantito e non ci sarà traffico, le norme di posa consentono di ridurre la profondità di posa a 0,6 metri;
• La profondità del gasdotto sotterraneo dipende dalla presenza di vapore acqueo e dal livello di congelamento del suolo. Quando si trasporta gas secco, la profondità di posa è solitamente di 0,8 metri.

Posa di un gasdotto in una trincea.mp4 (video)

Principali gasdotti e relative zone di sicurezza

I principali gasdotti sono interi complessi strutture tecniche, il cui compito principale è trasportare il gas dal luogo di produzione ai punti di distribuzione e quindi al consumatore. In prossimità della città diventano locali. Questi ultimi, a loro volta, servono a distribuire il gas in tutta la città e consegnarlo alle imprese industriali.

La progettazione e l'installazione delle comunicazioni principali devono tenere conto del volume del gas, della potenza delle apparecchiature che lo utilizzano, della pressione del gas e, naturalmente, delle regole per la posa dei gasdotti principali. L'ubicazione del gasdotto principale vicino all'impianto da gassificare non significa che il vincolo verrà applicato specificamente ad esso.

Il collegamento può essere posato a diversi chilometri dalla sezione gassificata. Inoltre, il collegamento deve tenere conto della possibilità pratica di fornire al consumatore una determinata potenza e pressione nella tubazione.

I tubi principali hanno capacità diverse. Su di esso influisce innanzitutto il bilancio energetico e di carburante dell'area in cui è prevista la posa del gasdotto. Allo stesso tempo, è necessario determinare razionalmente la quantità annua di gas, tenendo conto del volume della risorsa, per il futuro dopo l'inizio dell'attività del complesso.

Tipicamente, il parametro prestazionale caratterizza la quantità di gas fornito all'anno. Nel corso dell'anno, questa cifra oscillerà verso il basso a causa dell'uso disomogeneo del gas da parte della popolazione nel corso delle stagioni. Inoltre, questo viene influenzato anche dalle variazioni della temperatura ambiente.

La zona di sicurezza del gasdotto principale implica una sezione su entrambi i lati del gasdotto, limitata da due linee parallele. Le zone di sicurezza per le condutture principali del gas sono obbligatorie a causa dell’esplosività di tali comunicazioni. E quindi va effettuata tenendo conto della distanza richiesta.

Per mantenere la lunghezza richiesta delle zone di sicurezza, è necessario tenere conto delle seguenti regole:

• per linee ad alta pressione. Categoria I – la zona di sicurezza è di 10 m;
• per tubi ad alta pressione Categoria II – la zona di sicurezza è di 7 m;
• per linee a media pressione. – la zona di sicurezza è di 4 m;
• per tubi a bassa pressione – la zona di sicurezza è di 2 m.

Questa caratteristica dipende da diversi fattori. Prima di tutto, questo è il diametro del tubo, nonché il tipo di liquido e altri indicatori.

Per calcolo idraulico tubazione, è possibile utilizzare il calcolatore per il calcolo della tubazione idraulica.

Quando si calcola qualsiasi sistema basato sulla circolazione del fluido attraverso i tubi, è necessario determinarlo con precisione capacità del tubo. Questo è un valore metrico che caratterizza la quantità di liquido che scorre attraverso i tubi in un certo periodo di tempo. Questo indicatore è direttamente correlato al materiale con cui sono realizzati i tubi.

Se prendiamo, ad esempio, i tubi di plastica, differiscono quasi nello stesso rendimento per tutta la loro vita utile. La plastica, a differenza del metallo, non è soggetta a corrosione, quindi non si osserva un aumento graduale dei depositi.

Per quanto riguarda i tubi metallici, loro portata diminuisce anno dopo anno. A causa della comparsa di ruggine, il materiale all'interno dei tubi si stacca. Ciò porta alla rugosità superficiale e alla formazione di ulteriore placca. Questo processo avviene particolarmente rapidamente nei tubi dell'acqua calda.

Quella che segue è una tabella di valori approssimativi, creata per facilitare la determinazione della portata dei tubi nel cablaggio dell'appartamento. Questa tabella non tiene conto della riduzione della portata dovuta alla comparsa di accumuli sedimentari all'interno del tubo.

Tabella delle portate dei tubi per liquidi, gas, vapore acqueo.

Tipo di liquido	Velocità (m/sec)
Acqua della città
Conduttura dell'acqua
Sistema idrico riscaldamento centralizzato
Acqua del sistema di pressione nella linea della tubazione
Fluido idraulico	fino a 12 m/sec
Linea dell'oleodotto
Olio nel sistema di pressione della linea dell'oleodotto
Vapore nell'impianto di riscaldamento
Sistema di tubazioni centrali del vapore
Vapore in un impianto di riscaldamento con alta temperatura
Ingresso aria e gas sistema centrale tubatura

Molto spesso, come refrigerante viene utilizzata l'acqua normale. Il tasso di diminuzione della produttività nei tubi dipende dalla sua qualità. Maggiore è la qualità del liquido di raffreddamento, maggiore sarà la durata della tubazione di qualsiasi materiale (acciaio, ghisa, rame o plastica).

Calcolo della capacità del tubo.

Per calcoli accurati e professionali, è necessario utilizzare i seguenti indicatori:

• Il materiale con cui sono realizzati i tubi e gli altri elementi del sistema;
• Lunghezza del tubo
• Numero di punti di consumo d'acqua (per il sistema di approvvigionamento idrico)

I metodi di calcolo più popolari:

1. Formula. Una formula piuttosto complessa, comprensibile solo ai professionisti, tiene conto di più valori contemporaneamente. I principali parametri che vengono presi in considerazione sono il materiale dei tubi (rugosità superficiale) e la loro pendenza.

2. Tabella. Questo è un modo più semplice con cui chiunque può determinare il throughput di una pipeline. Un esempio è la tabella tecnica di F. Shevelev, dalla quale è possibile scoprire la capacità di rendimento in base al materiale del tubo.

3. Programma per computer. Uno di questi programmi può essere facilmente trovato e scaricato su Internet. È progettato specificamente per determinare la portata dei tubi di qualsiasi circuito. Per conoscere il valore, è necessario inserire i dati iniziali nel programma, come materiale, lunghezza del tubo, qualità del refrigerante, ecc.

Va detto che quest'ultimo metodo, pur essendo il più accurato, non è adatto al calcolo di semplici impianti domestici. È piuttosto complesso e richiede la conoscenza dei valori di un'ampia varietà di indicatori. Per calcolare un sistema semplice in una casa privata, è meglio usare le tabelle.

Un esempio di calcolo della capacità della pipeline.

La lunghezza della pipeline è un indicatore importante nel calcolo del throughput. La lunghezza della pipeline ha un impatto significativo sugli indicatori di throughput. Maggiore è la distanza percorsa dall'acqua, minore è la pressione che crea nei tubi, il che significa che la velocità del flusso diminuisce.

Ecco alcuni esempi. Basato su tabelle sviluppate dagli ingegneri per questi scopi.

Capacità del tubo:

• 0,182 t/h con diametro 15 mm
• 0,65 t/h con tubo diametro 25 mm
• 4 t/h con diametro 50 mm

Come si può vedere dagli esempi riportati, un diametro maggiore aumenta la portata. Se il diametro raddoppia, aumenta anche la produttività. Questa dipendenza deve essere presa in considerazione quando si installa qualsiasi sistema liquido, sia esso idraulico, di drenaggio o di fornitura di calore. Soprattutto riguarda sistemi di riscaldamento, poiché nella maggior parte dei casi sono chiusi e la fornitura di calore nell'edificio dipende dalla circolazione uniforme del liquido.

RETI DEL GAS

Moderno sistemi di distribuzione le forniture di gas naturale sono un complesso complesso di strutture costituite da stazioni di distribuzione del gas, reti del gas per vari scopi, punti e installazioni di controllo del gas, sistemi di backup e impianti di combustione del gas. Ogni elemento del sistema di fornitura del gas ha i propri compiti e caratteristiche.

3.1. Costi del gas stimati

Per progettare un sistema di fornitura di gas per un'area popolata, sono necessari dati sul consumo annuale gas naturale. Ciò è determinato da standard che tengono conto della prospettiva di sviluppo dei consumatori.

Poiché il sistema di fornitura del gas ha un costo elevato e un elevato consumo di metallo, è necessario prestare molta attenzione alla giustificazione dei costi del gas calcolati. Questi costi vengono utilizzati per selezionare i diametri dei gasdotti.

Le reti del gas devono essere progettate per le massime portate orarie. Consumo orario stimato di gas Q destra, m 3 / h per il fabbisogno domestico è determinato come quota del consumo annuale secondo la formula:

Dove A Tah - coefficiente massimo orario (transizione da Anno Q al massimo consumo orario di gas).

Il consumo orario stimato di gas per le esigenze tecnologiche delle imprese industriali e agricole dovrebbe essere determinato sulla base dei dati sul consumo di carburante di queste imprese (tenendo conto dei cambiamenti di efficienza quando si passa al gas combustibile). Coefficiente K massimo, è il reciproco del numero di ore annue di utilizzo del minimo (K t ax= 1/m). Grandezza K t ax per le imprese industriali dipende dal tipo di produzione, processo tecnologico e il numero di turni di lavoro giornalieri.

Per singoli edifici residenziali e edifici pubblici Q destraè determinato dalla somma del consumo nominale di gas degli apparecchi a gas, tenendo conto del coefficiente di simultaneità del loro funzionamento.

(3.2)

Dove K0- fattore di simultaneità; q nominale - consumo nominale di gas del dispositivo, m 3 / h; P- numero di dispositivi simili; X - numero di tipi di dispositivi.

3.2. Calcolo del diametro del gasdotto e della perdita di carico ammissibile

La capacità di trasporto dei gasdotti può essere ricavata dalle condizioni per creare, alle massime perdite di pressione del gas consentite, il sistema più economico e affidabile in funzione, garantendo la stabilità del funzionamento delle unità di fratturazione idraulica e di controllo del gas (GRU), nonché come il funzionamento dei bruciatori di consumo negli intervalli di pressione del gas consentiti.

I diametri interni calcolati dei gasdotti sono determinati in base alla condizione di garantire la fornitura ininterrotta di gas a tutti i consumatori durante le ore di massimo consumo di gas.

Il calcolo del diametro di un gasdotto dovrebbe, di norma, essere eseguito su un computer con una distribuzione ottimale della perdita di pressione calcolata tra le sezioni della rete.

Se è impossibile o poco pratico eseguire i calcoli su un computer (mancanza di un programma appropriato, alcune sezioni di gasdotti, ecc.), i calcoli idraulici possono essere eseguiti utilizzando le formule riportate di seguito o utilizzando i nomogrammi (SP-42-101-2003 ) compilato utilizzando queste formule.

Le perdite di carico calcolate nei gasdotti ad alta e media pressione sono accettate all'interno della categoria di pressione adottata per il gasdotto.

Calcolato perdite totali si presume che la pressione del gas nei gasdotti a bassa pressione (dalla fonte di fornitura del gas al dispositivo più remoto) non sia superiore a 180 MPa, compresi i gasdotti di distribuzione 120 MPa, nei gasdotti di ingresso del gas e nei gasdotti interni - 60 MPa.

I valori della perdita di carico del gas calcolata durante la progettazione di gasdotti di tutte le pressioni per imprese industriali, agricole e domestiche e organizzazioni di servizi pubblici vengono presi in base alla pressione del gas nel punto di connessione, tenendo conto delle caratteristiche tecniche dell'apparecchiatura a gas accettato per l'installazione, i dispositivi automatici di sicurezza e il controllo automatico delle unità termiche in modalità processo.

La caduta di pressione in una sezione della rete del gas può essere determinata:

· per reti a media e alta pressione secondo la formula

(3.3)

Dove PH- pressione assoluta all'inizio del gasdotto, MPa; R K- pressione assoluta all'estremità del gasdotto, MPa; P0 = 0,101325 MPa; λ - coefficiente di attrito idraulico; l- lunghezza stimata di un gasdotto di diametro costante, m; D- diametro interno del gasdotto, cm; ρ 0 - densità del gas in condizioni normali, kg/m3; Q0- consumo di gas, m 3 /h, in condizioni normali;

· per reti a bassa pressione secondo la formula

(3.4)

Dove PH- pressione all'inizio del gasdotto, Pa; RK- pressione all'estremità del gasdotto, λ, l, d, ρ 0 , Q 0- le designazioni sono le stesse della formula precedente.

Coefficiente di attrito idraulico λ determinato in base alla modalità di movimento del gas attraverso il gasdotto, caratterizzato dal numero di Reynolds,

(3.5)

Dove ν - coefficiente di viscosità cinematica del gas, m 2 /s, in condizioni normali; Q 0 , d - le designazioni sono le stesse della formula precedente e la levigatezza idraulica della parete interna del gasdotto, determinata dalle condizioni

dove Re è il numero di Reynolds; P- rugosità assoluta equivalente della superficie interna della parete del tubo, considerata uguale per l'acciaio nuovo - 0,01 cm, per l'acciaio usato - 0,1 cm, per il polietilene, indipendentemente dal tempo di funzionamento - 0,0007 cm; D- la designazione è la stessa della formula precedente.

A seconda del valore di Re, il coefficiente di attrito idraulico λ definito:

· per modalità laminare di movimento del gas Rif< 2000

· per la modalità di movimento del gas critico Re = 2000-4000

(3.8)

· per Re > 4000 - a seconda del soddisfacimento della condizione (3.6);

· per una parete idraulicamente liscia (la disuguaglianza (3.6) è vera):

· a 4000< Rе < 100000 по формуле

· a Re > 100000

(3.10)

· per muri grezzi (la disuguaglianza (6) è ingiusta) a Re > 4000

(3.11)

Dove P - la designazione è la stessa della formula (3.6); D- la designazione è la stessa della formula (3.4).

Il consumo di gas stimato nelle sezioni dei gasdotti di distribuzione esterna del gas a bassa pressione che prevedono costi di viaggio del gas dovrebbe essere determinato come la somma del transito e di 0,5 costi di viaggio del gas in questa sezione.

È possibile tenere conto della caduta di pressione delle resistenze locali (gomiti, raccordi a T, valvole di intercettazione, ecc.) aumentando di 5-10 volte la lunghezza effettiva del gasdotto %.

Per i gasdotti esterni fuori terra e interni, la lunghezza stimata dei gasdotti è determinata dalla formula

(3.12)

Dove l- lunghezza effettiva del gasdotto, m; - la somma dei coefficienti di resistenza locale della sezione del gasdotto; D- la designazione è la stessa della formula (3.4); λ - coefficiente di attrito idraulico, determinato in base al regime di flusso e alla scorrevolezza idraulica delle pareti del gasdotto secondo le formule (3.7) - (3.11).

Il calcolo delle reti ad anello di gasdotti dovrebbe essere effettuato collegando le pressioni del gas nei punti nodali degli anelli di calcolo. Il problema della perdita di pressione nell'anello è consentito fino a 10 % .

Quando si eseguono calcoli idraulici di gasdotti aerei e interni, tenendo conto del grado di rumore creato dal movimento del gas, la velocità di movimento del gas non deve essere considerata superiore a 7 m/s per gasdotti a bassa pressione, 15 m/s per gasdotti a media - gasdotti a pressione, 25 m/s per gasdotti ad alta pressione.

Quando si eseguono calcoli idraulici dei gasdotti, eseguiti utilizzando le formule (3.5)-(3.12), nonché utilizzando vari metodi e programmi per computer elettronici compilati sulla base di queste formule, è necessario innanzitutto calcolare il diametro interno del gasdotto determinato utilizzando la formula

(3.13)

Dove D- diametro disegno, cm; A, B, t, t 1 - coefficienti determinati nelle Tabelle 3.1 e 3.2 in funzione della categoria della rete (pressione) e del materiale del gasdotto; Q0 - portata stimata gas, m 3 / h, a

condizioni normali; ΔР UD- perdita di carico specifica (Pa/m - per reti a bassa pressione, MPa/m - per reti a media e alta pressione), determinata dalla formula

Perdita di carico ammissibile (Pa - per reti a bassa pressione, MPa/m - per reti a media e alta pressione); L- distanza dal punto più distante, m.

Tabella 3.1

Tabella 3.2

Il diametro interno del gasdotto è preso dalla gamma standard dei diametri interni delle tubazioni: il più vicino più grande è per i gasdotti in acciaio e il più vicino più piccolo per quelli in polietilene.

3.3. Calcolo delle reti gas ad alta e media pressione.

3.3.1. Calcolo dei gasdotti di distribuzione ramificati di alta e media pressione

Le modalità operative idrauliche delle condotte di distribuzione del gas devono essere adottate dalle condizioni per la creazione di un sistema che garantisca la stabilità del funzionamento di tutte le stazioni di distribuzione del gas, delle unità di fratturazione idraulica e dei bruciatori entro i limiti consentiti della pressione del gas.

Il calcolo dei gasdotti si riduce alla determinazione dei diametri richiesti e al controllo delle perdite di carico specificate.

La procedura di calcolo può essere la seguente.

1 . La pressione iniziale è determinata dalla modalità operativa del sistema di distribuzione del gas o dell'unità di fratturazione idraulica e la pressione finale è determinata dalle caratteristiche del passaporto degli apparecchi a gas di consumo.

2. Selezionare i punti più distanti dei gasdotti ramificati e determinare la lunghezza totale l1 secondo selezionato

direzioni principali. Ogni direzione viene calcolata separatamente.

3. Determinare i costi del gas stimati per ciascuna sezione del gasdotto Qp.

4. Per valori Qp Mediante calcolo o secondo nomogrammi SP 42-101-2003 si prescelgono i diametri delle sezioni arrotondandoli per eccesso.

5. Per selezionati diametri standard trovare i valori effettivi della caduta di pressione e poi affinare PK.

6. Le pressioni vengono determinate a partire dall'inizio del gasdotto, perché la pressione iniziale del sistema di fratturazione idraulica o di fratturazione idraulica è nota. Se la pressione R K il valore effettivo è significativamente maggiore di quello specificato (più del 10%), quindi i diametri delle sezioni finali della direzione principale vengono ridotti.

7. Dopo aver determinato le pressioni in questa direzione principale, eseguire calcolo idraulico diramazioni del gasdotto con lo stesso metodo, partendo dal secondo punto. In questo caso, come pressione iniziale viene presa la pressione nel punto di campionamento.

3.3.2. Calcolo delle reti ring gas di alta e media pressione

Tutte le reti cittadine si basano su una determinata caduta di pressione. La caduta calcolata per una rete ad alta (media) pressione è determinata dalle seguenti considerazioni. Pressione iniziale (R n)è considerato massimo secondo SNiP e la pressione finale (R k) tale che quando carico massimo la rete è stata fornita con il minimo pressione ammissibile gas davanti ai regolatori della stazione di fratturazione idraulica. Il valore di tale pressione è la somma della pressione massima del gas a monte dei bruciatori, delle perdite di carico nel ramo utente al massimo carico e delle perdite di carico nella zona di distribuzione del gas. Nella maggior parte dei casi è sufficiente avere una sovrappressione di 0,15÷0,20 MPa a monte dei regolatori di pressione.

Nel calcolo delle reti ad anello è necessario lasciare una riserva di pressione per aumentare la portata del sistema in condizioni idrauliche di emergenza. La fornitura del 100% di gas ai consumatori in caso di guasti agli elementi del sistema è associata a ulteriori investimenti di capitale.

L'effetto massimo può essere ottenuto con la seguente formulazione del problema. A causa della breve durata delle situazioni di emergenza, dovrebbe essere consentita una diminuzione della qualità del sistema quando i suoi elementi falliscono. Il calo della qualità è valutato dal rapporto di sicurezza A circa, che dipende dalla categoria dei consumatori. Dal rapporto verrà determinata la portata volumetrica del gas fornito al consumatore durante la modalità di emergenza

Dove . - consumo calcolato di gas di consumo, m 3 /h.

Il coefficiente di fornitura per le utenze comunali e domestiche può essere assunto pari a 0,80÷0,85, per il riscaldamento delle caldaie 0,70 ÷ 0,75. Dopo la giustificazione K circa Per tutti i consumatori viene determinata la riserva di capacità di rete necessaria.

Le reti ad alta (media) pressione sono generalmente costituite da un anello e da una serie di uscite verso i punti di controllo del gas. Il calcolo viene effettuato per tre modalità: normale e due di emergenza, quando le sezioni di testa su entrambi i lati della presa di corrente sono spente e il gas fluisce in una direzione a carichi ridotti. Si considera che i diametri della rete siano al massimo due modalità di emergenza.

La procedura per calcolare una rete ad anello è la seguente.

1. Un calcolo preliminare del diametro dell'anello viene effettuato utilizzando le formule della sezione 3.2.

2. Vengono eseguite due opzioni per il calcolo idraulico delle modalità di emergenza. I diametri delle sezioni sono regolati in modo che la pressione del gas sull'ultima utenza non scenda al di sotto del valore minimo consentito. Per tutte le diramazioni i diametri dei gasdotti sono calcolati per sfruttare appieno le perdite di carico con l'erogazione del gas gas.

3. Calcolare la distribuzione dei flussi in condizioni normali e determinare la pressione in tutti i punti nodali.

4. Durante l'emergenza vengono controllati i diametri dei rami dei consumatori concentrati modalità idraulica. Se i diametri sono insufficienti si aumentano alle misure richieste.

3.4. Calcolo delle reti gas a bassa pressione

3.4.1. Calcolo delle condotte ramificate di distribuzione del gas a bassa pressione

I consumatori sono solitamente collegati direttamente alle reti urbane a bassa pressione. Le fluttuazioni della pressione del gas tra i consumatori dipendono dall'entità della caduta di pressione calcolata (∆) e dal grado di utilizzo lungo il percorso del movimento del gas dal punto di fornitura all'apparecchio a gas. A seconda delle pressioni del gas accettate davanti agli apparecchi a gas domestici, vengono impostate le pressioni massime del gas nelle tubazioni di distribuzione del gas dopo la fratturazione idraulica: 0,003 MPa alla pressione nominale (∆) dei dispositivi di 0,002 MPa e 0,002 MPa alla pressione nominale dei dispositivi di 0,0013 MPa.

Quando si calcolano i gasdotti, è consigliabile utilizzare nomogrammi costruiti secondo formule di calcolo(vedi Appendice B SP 42-101-2003).

Procedura standard per il calcolo di una rete del gas.

1. Le pressioni iniziali e finali vengono rilevate in base alla modalità operativa della fratturazione idraulica e alle caratteristiche degli apparecchi a gas.

2. La caduta di pressione nei gasdotti a bassa pressione deve essere determinata in base a Re.

3. Determinare i costi del gas stimati per le sezioni Q p ., i ,.

4. Selezionare i punti più distanti del sistema e calcolare , per ciascuna direzione.

5. Viene effettuato un calcolo idraulico dei gasdotti per determinare il diametro e la caduta di pressione secondo le formule della sezione 3.1.2.

Tenendo conto del grado di rumore creato dal movimento del gas nei gasdotti a bassa pressione, la velocità di movimento del gas non dovrebbe essere superiore a 7 m/s.

dov'è la lunghezza effettiva del gasdotto, m; MC - lunghezza stimata della sezione resistente locale; - la somma dei coefficienti di resistenza locale della lunghezza di un tratto di gasdotto l, M.

7. Utilizzando i nomogrammi dell'Appendice B SP 42-101-2003, vengono determinati i valori effettivi delle perdite di carico per ciascuna sezione.

8. Determinare la perdita di pressione totale in tutta la direzione

e confrontarli con quelli dati.

Se lo scostamento dal valore accettato è superiore al 10%, il diametro dei gasdotti viene modificato, a partire dai tratti finali delle direzioni principali.

3.4.2. Calcolo delle reti di gas ad anello a bassa pressione

La procedura per eseguire i calcoli della rete.

1. Selezionare le direzioni principali dei flussi di gas e determinare i punti finali più distanti.

2. Determinare i costi di viaggio concentrati e specifici del gas per tutti i circuiti della rete del gas.

3. Determinare i costi di viaggio, transito e stimati del gas per sezione.

4. In base alla caduta di pressione data nella rete per le direzioni principali, vengono stimati i valori di ∆P

Durante la progettazione della tubazione, la scelta delle dimensioni dei tubi viene effettuata sulla base di un calcolo idraulico, che determina il diametro interno dei tubi per far passare la quantità richiesta di gas con perdite di carico ammissibili o, al contrario, la perdita di pressione durante il trasporto della quantità richiesta quantità di gas attraverso una casa di tronchi di un diametro precedentemente specificato. La resistenza fornita al movimento del gas nella condotta è riassunta dalle resistenze locali e dalle resistenze di attrito lineare: le resistenze di attrito svolgono il loro ruolo lungo l'intera lunghezza della condotta e le resistenze locali si creano solo nel punto in cui si verificano cambiamenti nella direzione e velocità del movimento del gas (tee, angoli, ecc.). Il calcolo idraulico dettagliato dei gasdotti viene effettuato secondo le formule fornite in SP 42-101-2003, che tiene conto anche della modalità di movimento del gas e dei coefficienti di resistenza idraulica del gasdotto.
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Puoi anche utilizzare i calcoli online per calcolare il diametro del gasdotto e le sue dimensioni. Una versione abbreviata è fornita qui.
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Per calcolare il diametro interno di un gasdotto, è possibile utilizzare la formula:

DP= (626AQ0/ρ0 ΔPsp)1/m1

DP – diametro di progetto. Q0 – flusso di gas calcolato (m3/h). ΔРу – perdita di carico specifica (Pa/m)

Il diametro interno del gasdotto è ricavato dai diametri interni standard delle tubazioni: il più vicino più piccolo è per i gasdotti in polietilene e il più vicino più grande per quelli in acciaio.

Nei gasdotti a bassa pressione, la perdita di pressione totale calcolata del gas non è superiore a 1,80 * 10 (alla terza potenza) PA, nei gasdotti interni e nei gasdotti di ingresso del gas - 0,60 * 10 (alla terza potenza) PA .

Per calcolare la caduta di pressione è necessario determinare un parametro come il numero di Reynolds, che dipende dalla natura del movimento del gas. È inoltre necessario determinare "λ" - il coefficiente di attrito idraulico. Il numero di Reynolds è un rapporto adimensionale che riflette la modalità in cui si muove un gas o un liquido: turbolento e laminare.

Esiste un cosiddetto numero di Reynolds critico, che è uguale a 2320. Se il numero di Reynolds è inferiore al valore critico, allora il regime è laminare, se è maggiore, allora è turbolento.

Per i flussi di pressione è rilevante il numero di Reynolds, come criterio per il passaggio dalla modalità laminare a quella turbolenta e viceversa. Se consideriamo la transizione al flusso a flusso libero, qui aumenta la zona di transizione tra il regime turbolento e quello laminare, quindi non è particolarmente necessario utilizzare il numero di Reynolds come criterio.

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Produttività dei tubi: semplice su cose complesse

Come cambia la capacità di un tubo a seconda del diametro? Quali fattori inoltre sezione trasversale, influenzano questo parametro? Infine, come calcolare, anche approssimativamente, la permeabilità di una condotta idrica di diametro noto? In questo articolo cercherò di dare le risposte più semplici e accessibili a queste domande.

Il nostro compito è imparare a calcolare la sezione trasversale ottimale dei tubi dell'acqua.

Perché è necessario?

Il calcolo idraulico consente di ottenere l'ottimale minimo valore del diametro del tubo dell'acqua.

Da un lato, durante la costruzione e la riparazione c'è sempre una catastrofica carenza di denaro e il prezzo per metro lineare dei tubi aumenta in modo non lineare con l'aumentare del diametro. D'altro canto, una sezione di alimentazione idrica sottodimensionata porterà ad un eccessivo calo di pressione sui dispositivi terminali a causa della sua resistenza idraulica.

Quando la portata è sul dispositivo intermedio, la caduta di pressione sul dispositivo finale porterà al fatto che la temperatura dell'acqua con i rubinetti dell'acqua fredda e dell'acqua calda aperti cambierà bruscamente. Di conseguenza, verrai cosparso di acqua ghiacciata o scottato con acqua bollente.

Restrizioni

Limiterò deliberatamente la portata dei problemi in esame all'approvvigionamento idrico di una piccola casa privata. Ci sono due ragioni:

1. Gas e liquidi di diversa viscosità si comportano in modo completamente diverso quando vengono trasportati attraverso una tubazione. La considerazione del comportamento del gas naturale e liquefatto, del petrolio e di altri mezzi aumenterebbe più volte il volume di questo materiale e ci porterebbe lontano dalla mia specializzazione: l'idraulica;
2. Nel caso di un edificio di grandi dimensioni con numerosi impianti idraulici, per il calcolo idraulico della fornitura idrica sarà necessario calcolare la probabilità di utilizzo contemporaneo di più punti acqua. IN piccola casa il calcolo viene eseguito per il consumo di punta di tutti i dispositivi disponibili, il che semplifica notevolmente il compito.

Fattori

Il calcolo idraulico di un sistema di approvvigionamento idrico è la ricerca di una delle due quantità:

• Calcolo della capacità del tubo per una sezione trasversale nota;
• Calcolo del diametro ottimale con portata prevista nota.

In condizioni reali (quando si progetta un sistema di approvvigionamento idrico), è molto più comune eseguire il secondo compito.

La logica quotidiana impone che il flusso massimo di acqua attraverso una tubazione sia determinato dal suo diametro e dalla pressione in ingresso. Ahimè, la realtà è molto più complicata. Il fatto è che il tubo ha resistenza idraulica: In parole povere, il flusso viene rallentato dall'attrito contro le pareti. Inoltre, il materiale e lo stato delle pareti influenzano prevedibilmente il grado di frenata.

Qui lista completa Fattori che influenzano le prestazioni di una tubazione dell'acqua:

• Pressione all'inizio della fornitura d'acqua (leggi - pressione nella linea);
• Pendenza tubi (cambiamento della sua altezza sopra il livello del suolo condizionale all'inizio e alla fine);

• Materiale muri Il polipropilene e il polietilene hanno una rugosità molto inferiore rispetto all'acciaio e alla ghisa;
• Età tubi. Con il passare del tempo, l'acciaio si ricopre di depositi di ruggine e calcare, che non solo aumentano la rugosità, ma riducono anche il gioco interno della tubazione;

Ciò non si applica a vetro, plastica, rame, zincato o tubi in metallo-polimero. Anche dopo 50 anni di funzionamento sono come nuovi. L'eccezione è l'insabbiamento della fornitura d'acqua quando grandi quantità sospensioni e assenza di filtri in ingresso.

• Quantità e angolo giri;
• Cambiamenti di diametro fornitura d'acqua;
• Presenza o assenza saldature, bave derivanti dalla saldatura e dai raccordi di collegamento;

• Valvole di intercettazione. Anche le valvole a sfera a passaggio totale forniscono una certa resistenza al movimento del flusso.

Qualsiasi calcolo della capacità del gasdotto sarà molto approssimativo. Volenti o nolenti, dovremo utilizzare coefficienti medi tipici di condizioni vicine alle nostre.

Legge di Torricelli

Evangelista Torricelli, vissuto agli inizi del XVII secolo, è conosciuto come allievo di Galileo Galilei e autore stesso del concetto pressione atmosferica. Possiede anche una formula che descrive la portata dell'acqua che fuoriesce da un recipiente attraverso un foro di dimensioni note.

Perché la formula di Torricelli funzioni è necessario:

1. In modo da conoscere la pressione dell'acqua (l'altezza della colonna d'acqua sopra il foro);

Un'atmosfera soggetta alla gravità terrestre è in grado di sollevare una colonna d'acqua di 10 metri. Pertanto, la pressione in atmosfere viene convertita in pressione semplicemente moltiplicando per 10.

1. In modo che ci sia un buco significativamente più piccolo del diametro del vaso, eliminando così le perdite di carico dovute all'attrito contro le pareti.

In pratica la formula di Torricelli permette di calcolare la portata d'acqua attraverso un tubo di sezione interna di dimensioni note ad una pressione istantanea nota al momento del flusso. In poche parole: per utilizzare la formula, è necessario installare un manometro davanti al rubinetto o calcolare la caduta di pressione nel sistema di alimentazione idrica a una pressione nota nella linea.

La formula stessa è simile a questa: v^2=2gh. Dentro:

• v è la velocità del flusso all'uscita del foro in metri al secondo;
• g è l'accelerazione della caduta (per il nostro pianeta è pari a 9,78 m/s^2);
• h è la pressione (l'altezza della colonna d'acqua sopra il foro).

In che modo questo ci aiuterà nel nostro compito? E il fatto che flusso del fluido attraverso il foro(la stessa larghezza di banda) è uguale a S*v, dove S è l'area della sezione trasversale del foro e v è la velocità del flusso dalla formula precedente.

Il Capitano Ovvietà suggerisce: conoscendo l'area della sezione trasversale, non è difficile determinare il raggio interno del tubo. Come sai, l'area di un cerchio viene calcolata come π*r^2, dove π viene considerato arrotondato pari a 3,14159265.

In questo caso, la formula di Torricelli sarà simile a v^2=2*9,78*20=391,2. La radice quadrata di 391,2 viene arrotondata a 20. Ciò significa che l'acqua uscirà dal foro ad una velocità di 20 m/s.

Calcoliamo il diametro del foro attraverso il quale scorre il flusso. Convertendo il diametro in unità SI (metri), otteniamo 3,14159265*0,01^2=0,0003141593. Ora calcoliamo il consumo di acqua: 20*0.0003141593=0.006283186, ovvero 6,2 litri al secondo.

Torna alla realtà

Caro lettore, oserei immaginare che tu non abbia un manometro installato davanti al miscelatore. Ovviamente, per un calcolo idraulico più accurato, sono necessari alcuni dati aggiuntivi.

Tipicamente, il problema di calcolo viene risolto al contrario: data la portata d'acqua nota attraverso gli impianti idraulici, la lunghezza del tubo dell'acqua e il suo materiale, viene selezionato un diametro che garantisca la caduta di pressione a valori accettabili. Il fattore limitante è la portata.

Dati di riferimento

La portata normale per i sistemi di approvvigionamento idrico interni è considerata pari a 0,7 - 1,5 m/s. Il superamento dell'ultimo valore porta alla comparsa di rumore idraulico (soprattutto in corrispondenza di curve e raccordi).

Gli standard di consumo idrico per gli impianti idraulici sono facili da trovare nella documentazione normativa. In particolare, sono riportati nell'appendice di SNiP 2.04.01-85. Per evitare al lettore lunghe ricerche, fornirò questa tabella qui.

Nella tabella sono riportati i dati relativi ai miscelatori con aeratori. La loro assenza equalizza la portata attraverso i rubinetti del lavabo, del lavabo e della doccia con la portata attraverso il miscelatore durante il riempimento della vasca.

Lascia che ti ricordi che se vuoi calcolare con le tue mani l'approvvigionamento idrico di una casa privata, somma il consumo di acqua per tutti dispositivi installati . Se non seguite queste istruzioni potreste avere delle sorprese, come ad esempio un forte abbassamento della temperatura nella doccia quando aprite il rubinetto acqua calda SU .

Se l'edificio dispone di una fornitura d'acqua antincendio, alla portata prevista vengono aggiunti 2,5 l/s per ciascun idrante. Per l'alimentazione dell'acqua antincendio, la velocità del flusso è limitata a 3 m/s: In caso di incendio, il rumore idraulico è l'ultima cosa che irriterà i residenti.

Quando si calcola la pressione, di solito si presuppone che nel dispositivo più lontano dall'ingresso ci siano almeno 5 metri, il che corrisponde ad una pressione di 0,5 kgf/cm2. Alcuni impianti idraulici (scaldabagni istantanei, valvole di riempimento automatiche) lavatrici ecc.) semplicemente non funzionano se la pressione nella rete idrica è inferiore a 0,3 atmosfere. Inoltre, è necessario tenere conto delle perdite idrauliche sul dispositivo stesso.

Sull'immagine - scaldabagno istantaneo Atmor Basic. Accende il riscaldamento solo ad una pressione di 0,3 kgf/cm2 e superiore.

Portata, diametro, velocità

Ti ricordo che sono legati tra loro da due formule:

1. Q = SV. Il flusso d'acqua in metri cubi al secondo è uguale all'area della sezione trasversale in metri quadrati, moltiplicato per la velocità del flusso in metri al secondo;
2. S = πr^2. L'area della sezione trasversale viene calcolata come il prodotto di pi greco e il quadrato del raggio.

Dove posso ottenere i valori del raggio per la sezione interna?

• U tubi di acciaio con un errore minimo è pari a metà del telecomando(foro condizionale utilizzato per contrassegnare i tubi);
• Per polimero, metallo-polimero, ecc. il diametro interno è pari alla differenza tra quello esterno, che serve per marcare i tubi, e il doppio dello spessore della parete (solitamente è presente anche nella marcatura). Il raggio, di conseguenza, è la metà del diametro interno.

1. Il diametro interno è 50-3*2=44 mm, ovvero 0,044 metri;
2. Il raggio sarà 0,044/2=0,022 metri;
3. L'area della sezione trasversale interna sarà pari a 3,1415*0,022^2=0,001520486 m2;
4. Ad una portata di 1,5 metri al secondo, la portata sarà 1,5*0,001520486=0,002280729 m3/s, ovvero 2,3 litri al secondo.

Perdita di pressione

Come calcolare quanta pressione si perde in una tubazione idrica con parametri noti?

La formula più semplice per calcolare la caduta di pressione è H = iL(1+K). Cosa significano le variabili in esso contenute?

• H è la caduta di pressione desiderata in metri;
• io - pendenza idraulica di un contatore della tubazione dell'acqua;
• L è la lunghezza della condotta idrica in metri;
• K- coefficiente, che permette di semplificare il calcolo delle perdite di carico valvole di intercettazione E . È legato allo scopo della rete di approvvigionamento idrico.

Dove posso ottenere i valori di queste variabili? Ebbene, a parte la lunghezza del tubo, nessuno ha ancora cancellato il metro a nastro.

Il coefficiente K è considerato pari a:

Con una pendenza idraulica il quadro è molto più complicato. La resistenza offerta da un tubo al flusso dipende da:

• Sezione interna;
• Rugosità della parete;
• Portate.

Un elenco di valori per 1000i (pendenza idraulica per 1000 metri di fornitura d'acqua) può essere trovato nelle tabelle di Shevelev, che, di fatto, servono per i calcoli idraulici. Le tabelle sono troppo grandi per questo articolo perché forniscono valori 1000i per tutti i possibili diametri, portate e materiali, adeguati alla durata.

Ecco un piccolo frammento del tavolo di Shevelev per un tubo di plastica di 25 mm.

L'autore delle tabelle fornisce i valori delle perdite di carico non per la sezione interna, ma per dimensioni standard, che vengono utilizzati per contrassegnare i tubi, adattati allo spessore della parete. Le tabelle furono però pubblicate nel 1973, quando ancora non si era formato il segmento di mercato corrispondente.
Nel calcolo, tenere presente che per metallo-plastica è meglio prendere valori corrispondenti a un tubo un gradino più piccolo.

Usiamo questa tabella per calcolare la perdita di carico tubo in polipropilene con un diametro di 25 mm e una lunghezza di 45 metri. Concordiamo che stiamo progettando un sistema di approvvigionamento idrico per scopi domestici.

1. Ad una velocità di flusso quanto più vicina possibile a 1,5 m/s (1,38 m/s), il valore di 1000i sarà pari a 142,8 metri;
2. La pendenza idraulica di un metro di tubazione sarà pari a 142,8/1000=0,1428 metri;
3. Il fattore correttivo per gli impianti di approvvigionamento idrico domestico è 0,3;
4. La formula nel suo complesso assumerà la forma H=0,1428*45(1+0,3)=8,3538 metri. Ciò significa che alla fine dell'impianto idrico, con una portata d'acqua di 0,45 l/s (valore dalla colonna di sinistra della tabella), la pressione scenderà di 0,84 kgf/cm2 e a 3 atmosfere all'ingresso sarà abbastanza accettabile 2,16 kgf/cm2.

Questo valore può essere utilizzato per determinare consumo secondo la formula di Torricelli. Il metodo di calcolo con un esempio è riportato nella sezione corrispondente dell'articolo.

Inoltre, per calcolare la portata massima attraverso un sistema di approvvigionamento idrico con caratteristiche note, è possibile selezionare nella colonna "portata" della tabella completa di Shevelev un valore al quale la pressione all'estremità del tubo non scende al di sotto 0,5 atmosfera.

Conclusione

Caro lettore, se le istruzioni fornite, pur essendo estremamente semplificate, ti sembrano ancora noiose, utilizzane una delle tante calcolatori on-line. Come sempre, maggiori informazioni possono essere trovate nel video in questo articolo. Apprezzerei le vostre aggiunte, correzioni e commenti. Buona fortuna, compagni!

31 luglio 2016

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