Nomograma para gasoductos de baja presión. Cálculo hidráulico de gasoductos.

El consumo de gas se caracteriza por una gran desigualdad entre meses del año, días, semanas y horas del día.

El modo de funcionamiento del sistema de suministro de gas para edificios depende de muchos factores: en edificios residenciales: del número y tipo de aparatos de gas instalados, del grado de mejora de los edificios, de las condiciones climáticas, de la época del año, del número de personas que viven en los edificios; en edificios municipales, públicos e industriales, además de los factores enumerados, sobre la naturaleza del trabajo Equipo tecnológico Y procesos tecnológicos, modo de funcionamiento de los talleres y de la empresa en su conjunto.

Los sistemas de suministro de gas están diseñados para suministrar el caudal de gas máximo estimado por hora, que está determinado por la demanda anual de gas.

Consumo máximo de gas por hora para necesidades económicas y de producción en condiciones normales(presión 0,1 MPa a 0°C) está determinada por la fórmula

¿Dónde está el consumo anual de gas, m 3 /año? − coeficiente de transición del consumo anual de gas al máximo horario (coeficiente de consumo máximo horario de gas).

Para edificios residenciales y públicos, el consumo de gas estimado por hora se determina teniendo en cuenta numero total aparatos de gas del mismo tipo n, el número de sus tipos o grupos del mismo tipo m, el consumo nominal de gas de un aparato de gas, según el pasaporte o las especificaciones técnicas, m 3 / h, y el coeficiente de funcionamiento simultáneo de dispositivos, según la fórmula

Para el cálculo de los gasoductos se realiza un cálculo hidráulico en base a las condiciones de suministro ininterrumpido de gas durante las horas de máximo consumo de gas.

El cálculo de las tuberías de la red de gas se reduce a seleccionar los diámetros de las tuberías en función de los caudales calculados y las pérdidas de presión del gas.

La determinación preliminar de los diámetros de las secciones calculadas individuales de los gasoductos se lleva a cabo de acuerdo con la fórmula

¿Dónde está el consumo de gas por hora, m 3, en condiciones iniciales normales de presión y temperatura del gas (0,1 MPa y 0°C)? − presión absoluta del gas en la sección de diseño del gasoducto, MPa; – velocidad del gas, m/s.

A continuación, se determina la caída de presión del gas a lo largo del gasoducto y en las resistencias locales: en las vueltas, en las conexiones, en los accesorios, accesorios, etc. Teniendo en cuenta la presión hidrostática adicional del gas, esta caída de presión se compara con el permitido. Si la caída de presión excede el valor permitido, los diámetros en las secciones calculadas individuales se recalculan en la dirección de su aumento.

La caída de presión del gas a lo largo de un gasoducto de baja presión se determina según el modo de movimiento del gas, que se caracteriza por el número de Reynolds:

Para el modo laminar de movimiento de gas en Re ≤ 2000, la caída de presión del gas debido a la fricción a lo largo es:


para modo turbulento en Re > 4000

¿Dónde está la caída de presión, Pa? – consumo de gas, m 3 /h, en condiciones normales (presión 0,1 MPa y temperatura 0°C); d – diámetro interior del gasoducto, cm; – coeficiente de viscosidad cinemática del gas, m 2 /s, en condiciones iniciales normales del estado del gas; – densidad del gas, kg/m 3 , también en condiciones iniciales normales del gas; – rugosidad absoluta equivalente de las tuberías: para tubos de acero= 0,01, polietileno = 0,005; – longitud estimada de un tramo de gasoducto del mismo diámetro, cm.

Para gasoductos internos y externos, la longitud estimada se determina teniendo en cuenta la longitud reducida, dependiendo de la longitud equivalente de la tubería, teniendo en cuenta la resistencia local:

¿Dónde está la longitud estimada del gasoducto, m? – longitud real del gasoducto, m; − longitud reducida del gasoducto, m, igual a:

– longitud equivalente a lo largo de la cual la caída de presión del gas debida a la fricción es igual a la caída de presión en las resistencias locales en = 1; ∑ζ – la suma de los coeficientes de resistencia local en la sección calculada del gasoducto con una longitud de .

La longitud equivalente está determinada por las fórmulas:

para movimiento laminar de gas

para movimiento turbulento de gas

Para edificios residenciales en gasoductos de baja presión, las pérdidas de presión de gas locales se determinan como parte de las pérdidas a lo largo, es decir, pérdidas lineales,%:

desde la entrada hasta el elevador…………………………………………………… 25

en contrahuellas………………………………………………………………………………20

en cableado dentro del apartamento dependiendo de la longitud, %:

hasta 2 m………………450 hasta 7 m…………………………120

» 4 metros………………300 » 12 metros………………50

Se acepta el valor permitido de pérdida de presión:

en gasoductos internos y de patio………………60 daPa (60 mm)

en gasoductos de calle y dentro de manzana…….120 daPa (120 mm)

Por tanto, la pérdida de presión total permitida en las redes de distribución de baja presión (desde la estación de distribución de gas hasta el consumidor de gas más distante) es de 180 daPa.

Al calcular hidráulicamente la red de gasoductos de un edificio, es necesario tener en cuenta la presión hidrostática natural del gas, que surge debido al hecho de que la densidad del gas es menor que la densidad del aire y, como resultado, el gas sube por el gasoducto.

La cabeza hidrostática, Pa, está determinada por la fórmula

¿Dónde está la altura del ascenso del gas, es decir? diferencia entre marcas geodésicas de inicial y

tramo final del gasoducto, m;

Y – densidad del aire y del gas, kg/m 3, en condiciones iniciales normales

estado del gas (presión 0,1 MPa y temperatura 0°C).

Como resultado del cálculo hidráulico, se deben verificar las condiciones para garantizar el suministro de gas a los consumidores, es decir, de modo que la presión del gas en la entrada no sea inferior a la presión requerida, teniendo en cuenta la altura hidrostática:

La presión requerida es:

¿Dónde está la presión de gas requerida en el dispositivo de control de gas, Pa o daPa? − cabeza hidrostática, Pa;

∑ – la suma de las pérdidas de presión a lo largo y en las resistencias locales en la red desde la entrada al aparato de gas dictador, Pa.

Si no se cumple la desigualdad, entonces se deben aumentar los diámetros de las tuberías para reducir la pérdida de presión general.

Para el funcionamiento normal de los electrodomésticos de gas, siempre se indica una presión nominal de gas de 2 (200 mm) o 1,3 kPa (130 mm), por lo que después de la fractura hidráulica en la red de gas, la presión del gas se establece en 3 (300 mm). o 2 kPa (200 mm), respectivamente.

Así, a la hora de calcular las redes de gas en edificios se deben tener en cuenta las siguientes condiciones:

1. En la entrada, se crea una presión de gas disponible igual a la presión efectiva (real) más la presión adicional del gas natural (presión hidrostática), es decir

2. La presión disponible no deberá ser siempre inferior a la requerida:

3. La presión requerida consiste en las pérdidas longitudinales y en las resistencias locales y la presión nominal para aparatos de gas sin presión hidrostática natural.

4. El cálculo de la red de gas debe realizarse correctamente de modo que la cantidad de pérdidas de presión permitidas en las redes de gas no sea menor que las pérdidas reales:

Se da el valor permitido de pérdida de presión en redes de gas.

en mesa 25.1.

I. Tipos de cálculos de red:

1) La optimización y los cálculos técnicos y económicos resuelven el problema de seleccionar los principales parámetros incluidos en la tarea de diseño, en particular: elegir la dirección y condiciones óptimas para el tendido de la tubería, determinar la más efectiva. esquema tecnológico parámetros de transporte y ductos, determinando el nivel apropiado de redundancia en elementos del sistema y otros

2) Los cálculos tecnológicos incluyen la elección de la tecnología y el esquema tecnológico de transporte, la justificación de la estructura tecnológica del oleoducto, la determinación de la composición y tipo de equipo utilizado, sus modos de operación, etc.

3) Los cálculos hidráulicos implican determinar la presión y la velocidad del medio que se mueve a través de la tubería en varias secciones de la tubería, así como la pérdida de presión del flujo en movimiento.

4) Los cálculos térmicos incluyen la determinación de la temperatura del producto transportado, la evaluación de la temperatura de las paredes de las tuberías y equipos, así como la pérdida de calor por las tuberías y sus resistencias térmicas.

5) Los cálculos mecánicos implican evaluar la resistencia, estabilidad y deformación de tuberías, estructuras, instalaciones y equipos bajo la influencia de la temperatura, presión y otras cargas y seleccionar valores de parámetros que aseguren un funcionamiento confiable en determinadas condiciones.

6) Cálculo Influencias externas el proceso de transporte incluye la determinación de la temperatura ambiente externo, viento, nieve y otras cargas mecánicas, evaluación de sismicidad y otras

7) El cálculo de las propiedades del medio transportado implica la determinación de las características físicas, químicas, termodinámicas y otras necesarias para el diseño de tuberías y la predicción de sus modos de funcionamiento.

II. Propósito del cálculo hidráulico.

La tarea directa al diseñar gasoductos es determinar el diámetro interno de las tuberías cuando pasa la cantidad requerida de gas con pérdidas de presión aceptables para condiciones específicas.

El problema inverso consiste en determinar la pérdida de presión para un caudal, un diámetro y una presión del gasoducto determinados.

III. Ecuaciones que son la base para derivar fórmulas de cálculo hidráulico.

Para la mayoría de los problemas de cálculo de gasoductos, el movimiento del gas puede considerarse isotérmico; se supone que la temperatura de la tubería es igual a la temperatura del suelo. Por tanto, los parámetros determinantes serán: la presión del gas p, su densidad ρ y la velocidad ω. Para determinarlos necesitamos un sistema de 3 ecuaciones:

1) Ecuación de Darcy en forma diferencial, que determina la pérdida de presión para vencer la resistencia:

¿Dónde está el coeficiente de fricción, d es el diámetro interno?

2) Ecuación de estado para tener en cuenta cambios de densidad debidos a cambios de presión:

3) Ecuación de continuidad:

Donde M es el flujo másico, Q 0 es el flujo volumétrico reducido a condiciones normales.

Resolviendo el sistema obtenemos la ecuación básica para el cálculo de gasoductos de alta y media presión:

Para calcular los gasoductos urbanos T≈T 0, por tanto:

Para calcular la baja presión, sustituyamos , y como ≈P 0, la fórmula tomará la forma:

IV. Los principales componentes de la resistencia al movimiento del gas.

· Resistencia a la fricción lineal a lo largo de toda la longitud del gasoducto.

· Resistencia local en lugares donde cambian las velocidades y la dirección del movimiento.

Según la relación entre pérdidas locales y pérdidas de presión a lo largo de la red, se distinguen:

Corto: pérdidas locales proporcionales a las pérdidas a lo largo

Largo: las pérdidas locales son insignificantes en relación con la pérdida a lo largo (5-10%)

V. Fórmulas básicas para cálculos hidráulicos según
SP 42-101-2003

1. La caída de presión en un tramo de la red de gas se puede determinar mediante las fórmulas:

a) Para media y alta presión:

P n - presión absoluta al inicio del gasoducto, MPa;

P k - presión absoluta al final del gasoducto, MPa;

P0 = 0,101325 MPa;

Coeficiente de fricción hidráulica;

l es la longitud estimada de un gasoducto de diámetro constante, m;

d - diámetro interior del gasoducto, cm;

Densidad del gas en condiciones normales, kg/m 3 ;

Q 0 - caudal de gas, m 3 / h, en condiciones normales;

b) Para baja presión:

r n - presión demasiada al inicio del gasoducto, Pa;

P k - exceso de presión al final del gasoducto, Pa

c) En ductos de la fase líquida de GLP:

V – velocidad media de movimiento de los gases licuados, m/s: en tuberías de aspiración – no más de 1,2 m/s; en tuberías a presión – no más de 3 m/s

2. Modo de movimiento del gas a través de un gasoducto, caracterizado por el número de Reynolds:

donde ν es el coeficiente de viscosidad cinemática del gas en condiciones normales, 1,4 · 10 -6 m 2 /s

Condición de suavidad hidráulica de la pared interior del gasoducto:

n es la rugosidad absoluta equivalente de la superficie interior de la pared de la tubería, tomada igual para acero nuevo - 0,01 cm, para acero usado - 0,1 cm, para polietileno, independientemente del tiempo de funcionamiento - 0,0007 cm/

3. El coeficiente de fricción hidráulica λ se determina en función del valor de Re:

a) para movimiento laminar de gas Re ≤ 2000:

b) para el modo crítico de movimiento de gas 2000≤ Re ≤ 4000:

c) para Re > 4000 - dependiendo del cumplimiento de la condición de suavidad hidráulica de la pared interior del gasoducto:

Para una pared hidráulicamente lisa:

· a 4000< Re < 100000:

· en Re > 100000:

Para paredes rugosas:

4. Selección preliminar de diámetros de secciones de red.

, Dónde

· d p - diámetro de diseño [cm]

· A, B, m, m1 - coeficientes determinados según las tablas 6 y 7 SP 42-101-2003 según la categoría de la red (presión) y el material del gasoducto

· - consumo de gas de diseño, m 3 /h, en condiciones normales;

· ΔPsp - pérdida de presión específica (Pa/m - para redes de baja presión, MPa/m - para redes de media y alta presión)

El diámetro interno del gasoducto se toma del rango estándar de diámetros internos de tuberías: el más grande más cercano es para gasoductos de acero y el más pequeño más cercano es para los de polietileno.

5. Al calcular los gasoductos de baja presión se tiene en cuenta la altura hidrostática Hg, daPa, determinada por la fórmula:

donde g es la aceleración de la gravedad, 9,81 m/s 2 ;

h es la diferencia en las elevaciones absolutas de los tramos inicial y final del gasoducto, m;

ρ a - densidad del aire, kg/m 3, a una temperatura de 0°C y presión
0,10132 MPa;

ρ 0 - densidad del gas en condiciones normales, kg/m 3

6. Resistencias locales:

Para gasoductos externos e internos, la longitud estimada de los gasoductos está determinada por la fórmula:

donde l 1 es la longitud real del gasoducto, m;

Σξ – suma de los coeficientes de resistencia locales de la sección del gasoducto

Caída de presión en resistencias locales (codos, tes, válvulas de cierre etc.) se puede tener en cuenta aumentando la longitud real del gasoducto entre un 5 y un 10%.

Al calcular tuberías internas de gas de baja presión para edificios residenciales, se permite determinar las pérdidas de presión del gas debido a la resistencia local en la cantidad de:

En gasoductos desde las entradas al edificio:

· a la contrahuella – 25% de las pérdidas lineales

· en contrahuellas – 20% de pérdidas lineales

En cableado interno:

· con una longitud de cableado de 1 - 2 m – 450% de pérdidas lineales

· con una longitud de cableado de 3 - 4 m – 300% de pérdidas lineales

· con una longitud de cableado de 5 - 7 m – 120% de pérdidas lineales

· con una longitud de cableado de 8 - 12 m – 50% de las pérdidas lineales

Se proporcionan datos más detallados sobre el valor de ξ en el libro de referencia de S.A. Rysin:

7. El cálculo de las redes anulares de gasoductos debe realizarse relacionando las presiones de gas en los puntos nodales de los anillos de cálculo. La discrepancia entre las pérdidas de presión en el anillo se permite hasta un 10%. Al realizar cálculos hidráulicos de gasoductos aéreos e internos, teniendo en cuenta el grado de ruido creado por el movimiento del gas, la velocidad de movimiento del gas debe tomarse como máximo 7 m/s para gasoductos de baja presión, 15 m/s para gasoductos de media -gasoductos a presión, 25 m/s para gasoductos de alta presión.

VI. Según la configuración de red existen:

1) Sencillo: tuberías de diámetro constante y sin ramificaciones.

2) Complejo: tener al menos una rama

a) Callejón sin salida (normalmente redes de baja presión, permiten ahorrar en tuberías porque tienen una longitud mínima)

b) Redes en anillo (normalmente redes de alta y media presión, tienen posibilidad de redundancia, es decir, suministro continuo de gas a las instalaciones en caso de accidente en alguno de los tramos mediante redistribución de flujos)

c) Mixto (combina las capacidades de las redes stub y en anillo, generalmente obtenidas de redes stub al crear un bucle, agregando un puente entre puntos estratégicamente importantes)

Preguntas de autoevaluación

11. Tipos de cálculos de red

12. Finalidades del cálculo hidráulico

13. El concepto de resistencia al movimiento del gas.

14. Determinación de las principales constantes y variables incluidas en las fórmulas de cálculo hidráulico

15. Teniendo en cuenta la resistencia local en el cálculo hidráulico de gasoductos.

16. Residuos aceptables y velocidades de gas en redes.

17. Clasificación de redes por configuración.

B2L10 SGRGP

Conferencia 10

Para un funcionamiento seguro y sin problemas del suministro de gas, es necesario diseñarlo y calcularlo. Es importante seleccionar perfectamente las tuberías para redes de todo tipo de presión, asegurando un suministro estable de gas a los dispositivos.

Para garantizar que la selección de tuberías, accesorios y equipos sea lo más precisa posible, se realiza un cálculo hidráulico de la tubería. ¿Como hacerlo? Admítelo, no tienes demasiado conocimiento sobre este tema, averigüémoslo.

Le ofrecemos familiarizarse con información cuidadosamente seleccionada y procesada minuciosamente sobre las opciones para realizar cálculos hidráulicos para sistemas de gasoductos. El uso de los datos que presentamos garantizará que los dispositivos reciban combustible azul con los parámetros de presión requeridos. Los datos cuidadosamente verificados se basan en las regulaciones de la documentación reglamentaria.

El artículo describe con gran detalle los principios y esquemas para realizar cálculos. Se da un ejemplo de cómo realizar cálculos. Se utilizan aplicaciones gráficas e instrucciones en vídeo como complemento informativo útil.

Cualquier cálculo hidráulico realizado es una determinación de los parámetros del futuro gasoducto. Este trámite es obligatorio, así como una de las etapas más importantes de preparación para la construcción. El funcionamiento óptimo del gasoducto depende de la exactitud del cálculo.

Al realizar cada cálculo hidráulico se determina lo siguiente:

  • necesario, lo que garantizará un transporte eficiente y estable cantidad requerida gas;
  • ¿Será aceptable la pérdida de presión al mover el volumen requerido de combustible azul en tuberías de un diámetro determinado?

Las pérdidas de presión se producen debido a que existe resistencia hidráulica en cualquier gasoducto. Si se calcula incorrectamente, puede provocar que los consumidores no tengan suficiente gas para el funcionamiento normal en todos los modos o en los momentos de máximo consumo.

Esta tabla es el resultado de un cálculo hidráulico realizado teniendo en cuenta los valores indicados. Para realizar cálculos, deberá ingresar indicadores específicos en las columnas.

Comienzo de la secciónFin de la secciónCaudal estimado m³/hLongitud del gasoductoDiámetro interior, cmPresión inicial, PaPresión final, PaCaída de presión, Pa
1 2 31,34 120 9,74 2000,00 1979,33 20,67
2 3 31,34 150 9,74 1979,33 1953,48 25,84
3 4 31,34 180 7,96 1953,48 1872,52 80,96
4 5 29,46 90 7,96 1872,52 1836,2 36,32
5 6 19,68 120 8,2 1836,2 1815,45 20,75
6 7 5,8 100 8,2 1815,45 1813,95 1,5
4 8 9,14 140 5 1872,52 1806,38 66,14
6 9 4,13 70 5 1815,45 1809,83 5,62

Dicha operación es un procedimiento estandarizado por el estado que se realiza de acuerdo con las fórmulas y requisitos establecidos en SP 42-101-2003.

El desarrollador está obligado a realizar los cálculos. Los datos se toman como base. especificaciones técnicas tuberías, que se pueden obtener del gas de su ciudad.

Gasoductos que requieren cálculos.

El estado exige que se realicen cálculos hidráulicos para todo tipo de tuberías relacionadas con el sistema de suministro de gas. Dado que los procesos que ocurren cuando el gas se mueve son siempre los mismos.

Estos gasoductos incluyen los siguientes tipos:

  • baja presión;
  • presión media, alta.

Los primeros están destinados al transporte de combustible a instalaciones residenciales, todo tipo edificios públicos, negocios domésticos. Además, en privado Edificio de apartamentos, en las casas de campo, la presión del gas no debe exceder los 3 kPa; en las empresas domésticas (no industriales), esta cifra es mayor y alcanza los 5 kPa.

El segundo tipo de gasoductos está destinado al abastecimiento de redes de todo tipo, de baja y media presión a través de puntos de control de gas, así como al suministro de gas a consumidores individuales.

Pueden ser empresas industriales, agrícolas, de diversos servicios públicos e incluso independientes o adosadas a edificios industriales. Pero en los dos últimos casos habrá importantes restricciones de presión.

Los expertos dividen condicionalmente los tipos de gasoductos enumerados anteriormente en las siguientes categorías:

  • dentro de la casa, en el mercado, es decir, transportar combustible azul dentro de un edificio y entregarlo a unidades y dispositivos individuales;
  • sucursales de suscriptores, utilizado para suministrar gas desde alguna red de distribución a todos los consumidores existentes;
  • distribución, utilizado para el suministro de gas ciertos territorios, por ejemplo, ciudades, sus distritos individuales, empresas industriales. Su configuración varía y depende de las características del diseño. La presión dentro de la red puede ser cualquiera: baja, media, alta.

Además, se realizan cálculos hidráulicos para redes de gas con diferentes cantidades niveles de presión, de los cuales hay muchas variedades.

Así, para satisfacer las necesidades, se pueden utilizar redes de dos etapas, operando con gas transportado a baja, alta presión o baja, media presión. También se han utilizado redes de tres etapas y varias de varias etapas. Es decir, todo depende únicamente de la disponibilidad de los consumidores.

A pesar de la gran variedad de opciones para gasoductos, los cálculos hidráulicos son similares en cualquier caso. Dado que para la fabricación se utilizan elementos estructurales de materiales similares, los mismos procesos ocurren dentro de las tuberías.

Resistencia hidráulica y su papel.

Como se mencionó anteriormente, la base para el cálculo es la presencia de resistencia hidráulica en cada gasoducto.

Afecta a toda la estructura de la tubería, así como a sus partes individuales, conjuntos: tees, lugares de reducción significativa del diámetro de la tubería, válvulas de cierre y varias válvulas. Esto provoca una pérdida de presión en el gas transportado.

La resistencia hidráulica es siempre la suma de:

  • resistencia lineal, es decir, que actúa a lo largo de toda la estructura;
  • Resistencias locales que actúan en cada parte componente de la estructura donde cambia la velocidad de transporte del gas.

Los parámetros enumerados influyen de manera constante y significativa en las características de rendimiento de cada gasoducto. Por lo tanto, como resultado de cálculos incorrectos, se producirán pérdidas financieras adicionales e importantes debido al hecho de que será necesario rehacer el proyecto.

Reglas para realizar cálculos.

Se indicó anteriormente que el procedimiento para cualquier cálculo hidráulico está regulado por el Código de Reglas del perfil con el número 42-101–2003.

El documento indica que la principal forma de realizar el cálculo es utilizar para ello una computadora con programas especiales que permitan calcular la pérdida de presión planificada entre tramos del futuro gasoducto o el diámetro requerido de la tubería.

Cualquier cálculo hidráulico se realiza previa creación de un diagrama de cálculo que incluye los principales indicadores. Además, el usuario ingresa datos conocidos en las columnas apropiadas.

Si no existen tales programas o una persona cree que su uso es inadecuado, se pueden utilizar otros métodos permitidos por el Código de Reglas.

Que incluye:

  • El cálculo utilizando las fórmulas dadas en la empresa conjunta es la forma más el camino difícil cálculo;
  • El cálculo utilizando los llamados nomogramas es una opción más sencilla que el uso de fórmulas, porque no es necesario realizar ningún cálculo, ya que los datos necesarios se indican en una tabla especial y en el Código de Reglas, y solo hay que seleccionarlos. .

Cualquiera de los métodos de cálculo conduce a los mismos resultados. Por lo tanto, el gasoducto recién construido podrá garantizar el suministro oportuno e ininterrumpido de la cantidad planificada de combustible incluso durante las horas de máximo uso.

Opción de computación con PC

Realizar cálculos usando una computadora es lo que requiere menos mano de obra: todo lo que se requiere de una persona es insertar los datos necesarios en las columnas correspondientes.

Por tanto, los cálculos hidráulicos se realizan en pocos minutos, y esta operación no requiere grandes conocimientos, necesarios a la hora de utilizar fórmulas.

Para realizarlo correctamente es necesario tomar de las especificaciones técnicas los siguientes datos:

  • densidad del gas;
  • coeficiente de viscosidad cinética;
  • temperatura del gas en su región.

Las condiciones técnicas necesarias se obtienen de Gorgaz. asentamiento, donde se construirá el gasoducto. En realidad, el diseño de cualquier tubería comienza con la recepción de este documento, ya que contiene todos los requisitos básicos para su diseño.

Cada tubería tiene una rugosidad, lo que conduce a una resistencia lineal, lo que afecta el proceso de movimiento del gas. Además, esta cifra es significativamente mayor para los productos de acero que para los de plástico.

Hoy en día, la información necesaria sólo se puede obtener para el acero y tubos de polietileno. Como resultado, los cálculos hidráulicos y de diseño sólo pueden realizarse teniendo en cuenta sus características, como exige el Código de prácticas correspondiente. El documento también contiene los datos necesarios para el cálculo.

El coeficiente de rugosidad es siempre igual a los siguientes valores:

  • para todas las tuberías de polietileno, independientemente de que sean nuevas o no, - 0,007 cm;
  • para productos de acero ya usados: 0,1 cm;
  • para los nuevos estructuras de acero- 0,01 centímetros.

Para cualquier otro tipo de tubería, este indicador no está indicado en el Código de Prácticas. Por lo tanto, no deben utilizarse para la construcción de un nuevo gasoducto, ya que los especialistas de Gorgaz pueden exigir que se realicen ajustes. Y estos son nuevamente costos adicionales.

Cálculo del flujo en un área limitada.

Si el gasoducto consta de secciones separadas, el cálculo del caudal total para cada una de ellas deberá realizarse por separado. Pero esto no es difícil, ya que los cálculos requerirán números ya conocidos.

Definición de datos usando el programa.

Conociendo los indicadores iniciales, teniendo acceso a la tabla de simultaneidad y fichas técnicas de estufas y calderas, se puede iniciar el cálculo.

Para hacer esto, siga los siguientes pasos (el ejemplo se da para un gasoducto interno de baja presión):

  1. El número de calderas se multiplica por la productividad de cada una de ellas.
  2. El valor resultante se multiplica por el coeficiente de simultaneidad especificado mediante una tabla especial para este tipo de consumidor.
  3. El número de fogones destinados a cocinar se multiplica por la productividad de cada uno de ellos.
  4. El valor obtenido tras la operación anterior se multiplica por el coeficiente de simultaneidad extraído de una tabla especial.
  5. Se suman las cantidades resultantes para calderas y estufas.

Se llevan a cabo manipulaciones similares para todos los tramos del gasoducto. Los datos obtenidos se ingresan en las columnas correspondientes del programa con el que se realizan los cálculos. La electrónica hace todo lo demás por sí misma.

Cálculo usando fórmulas

Este tipo de cálculo hidráulico es similar al descrito anteriormente, es decir, se requerirán los mismos datos, pero el procedimiento será largo. Dado que todo tendrá que hacerse manualmente, además, el diseñador deberá realizar una serie de operaciones intermedias para poder utilizar los valores obtenidos en el cálculo final.

También tendrá que dedicar bastante tiempo a comprender muchos conceptos y cuestiones que una persona no encuentra cuando utiliza un programa especial. La validez de lo anterior se puede verificar familiarizándose con las fórmulas a utilizar.


El cálculo mediante fórmulas es complejo y, por tanto, no accesible para todos. La imagen muestra fórmulas para calcular la caída de presión en la red de alta, media y baja presión y el coeficiente de fricción hidráulica.

En la aplicación de fórmulas, como en el caso de los cálculos hidráulicos mediante un programa especial, existen características para gasoductos de baja, media y, por supuesto, gasoductos. Y vale la pena recordarlo, ya que un error siempre conlleva importantes costes financieros.

Cálculos utilizando nomogramas.

Cualquier nomograma especial es una tabla que muestra una serie de valores, al estudiarlos se pueden obtener los indicadores deseados sin realizar cálculos. En el caso de cálculos hidráulicos, el diámetro de la tubería y el espesor de sus paredes.


Los nomogramas para el cálculo son de una manera sencilla obtener la información necesaria. Basta con hacer referencia a las líneas que cumplan con las características de red especificadas.

Existen nomogramas separados para productos de polietileno y acero. Al calcularlos se utilizaron datos estándar, por ejemplo, la rugosidad de las paredes internas. Por lo tanto, no tienes que preocuparte por la exactitud de la información.

Ejemplo de cálculo

Se da un ejemplo de cómo realizar cálculos hidráulicos utilizando un programa para gasoductos de baja presión. En la tabla propuesta amarillo Se resaltan todos los datos que el diseñador debe ingresar de forma independiente.

Estos se enumeran en el párrafo anterior sobre cálculos hidráulicos por computadora. Estos son la temperatura del gas, el coeficiente de viscosidad cinética y la densidad.

EN en este caso Los cálculos se realizan para calderas y estufas, por lo que es necesario registrar el número exacto de quemadores, que puede ser 2 o 4. La precisión es importante, porque el programa seleccionará automáticamente el coeficiente de simultaneidad.


En la imagen, las columnas en las que el propio diseñador debe introducir los indicadores están resaltadas en amarillo. A continuación se muestra la fórmula para calcular el caudal en el sitio.

Vale la pena prestar atención a la numeración de las secciones: no se inventan de forma independiente, sino que se toman de un diagrama previamente elaborado, donde se indican números similares.

A continuación se anota la longitud real del gasoducto y la denominada longitud calculada, que es más larga. Esto sucede porque en todas las zonas donde hay resistencia local, es necesario aumentar la longitud entre un 5 y un 10%. Esto se hace para evitar una presión de gas insuficiente entre los consumidores. El programa realiza los cálculos de forma independiente.

El consumo total en metros cúbicos, para el cual se proporciona una columna separada, en cada sitio se calcula de antemano. Si el edificio es de varios apartamentos, entonces es necesario indicar el número de viviendas, partiendo del valor máximo, como se puede ver en la columna correspondiente.

Es obligatorio ingresar en la tabla todos los elementos del gasoducto, durante cuyo paso se pierde presión. El ejemplo muestra una válvula de cierre térmico, una válvula de cierre y un contador. El valor de la pérdida en cada caso se tomó del pasaporte del producto.

El diámetro interior de la tubería se indica según especificaciones técnicas, si Gorgaz tiene algún requerimiento, o de un esquema previamente elaborado. En este caso, en la mayoría de las zonas se prescribe un tamaño de 5 cm, porque la mayor parte del gasoducto discurre a lo largo de la fachada y el gas urbano local requiere que el diámetro no sea menor.

Si se familiariza aunque sea superficialmente con el ejemplo dado de cómo realizar un cálculo hidráulico, es fácil notar que, además de los valores ingresados ​​​​por una persona, hay un gran número de otros. Todo esto es resultado del programa, ya que luego de ingresar los números en las columnas específicas resaltadas en amarillo, se completa el trabajo de cálculo para la persona.

Es decir, el cálculo en sí se realiza con bastante rapidez, después de lo cual los datos recibidos se pueden enviar para su aprobación al departamento de gas urbano de su ciudad.

Conclusiones y vídeo útil sobre el tema.

Este video permite comprender dónde comienzan los cálculos hidráulicos y de dónde obtienen los diseñadores los datos necesarios:

El siguiente vídeo muestra un ejemplo de un tipo de cálculo por computadora:

Para realizar un cálculo hidráulico mediante ordenador, como lo permite el Código de Reglas del perfil, basta con dedicar un poco de tiempo a familiarizarse con el programa y recopilar los datos necesarios.

Pero todo esto no tiene importancia práctica, ya que la elaboración de un proyecto es un procedimiento mucho más extenso e incluye muchas otras cuestiones. En vista de esto, la mayoría de los ciudadanos tendrán que buscar ayuda de especialistas.

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DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE GASODUCTOS A PARTIR DE TUBERÍAS DE POLIETILENO DE HASTA 300 MM DE DIÁMETRO - SP 42-101-96 (2020) Vigente en 2018

CÁLCULO HIDRÁULICO DE GASODUCTOS

1. Los cálculos hidráulicos de gasoductos deben realizarse, por regla general, en computadoras electrónicas utilizando la distribución óptima de las pérdidas de presión calculadas entre las secciones de la red.

Si es imposible o poco práctico realizar cálculos en una computadora electrónica (falta de un programa apropiado, separado áreas pequeñas gasoductos, etc.) Los cálculos hidráulicos se pueden realizar utilizando las fórmulas que figuran a continuación o los nomogramas compilados utilizando estas fórmulas.

2. Las pérdidas de presión calculadas en gasoductos de alta y media presión deben tomarse dentro de los límites de presión aceptados para el gasoducto.

La pérdida de presión calculada en tuberías de distribución de gas de baja presión no debe superar los 180 daPa (mm de columna de agua), incl. en gasoductos de calle y dentro del bloque - 120, en gasoductos de patio y internos - 60 daPa (mm de columna de agua).

3. Los valores de la pérdida de presión del gas calculada al diseñar gasoductos de todas las presiones para empresas industriales, agrícolas y municipales se toman en función de la presión del gas en el punto de conexión, teniendo en cuenta características técnicas aceptado para la instalación, quemadores de gas, dispositivos automáticos de seguridad y control automático del régimen tecnológico de las unidades térmicas.

4. Los cálculos hidráulicos de los gasoductos de media y alta presión en toda el área de movimiento turbulento del gas deben realizarse según la fórmula:

donde: P_1 - presión máxima de gas al inicio del gasoducto, MPa;

P_2 - lo mismo, al final del gasoducto, MPa;

l es la longitud estimada de un gasoducto de diámetro constante, m;

d_i - diámetro interno del gasoducto, cm;

theta - coeficiente de viscosidad cinemática del gas a una temperatura de 0°C y una presión de 0,10132 MPa, m2/s;

Q - consumo de gas en condiciones normales (a una temperatura de 0°C y una presión de 0,10132 MPa), m3/h;

n es la rugosidad absoluta equivalente de la superficie interior de la pared de la tubería, tomada para tuberías de polietileno igual a 0,002 cm;

po - densidad del gas a una temperatura de 0°C y una presión de 0,10132 MPa, kg/m3.

5. La caída de presión en las resistencias locales (te, válvulas de cierre, etc.) se puede tener en cuenta aumentando la longitud de diseño de los gasoductos entre un 5 y un 10%.

6. Al realizar cálculos hidráulicos de gasoductos utilizando las fórmulas dadas en esta sección, así como al utilizar varios métodos y programas para computadoras electrónicas compilados sobre la base de estas fórmulas, primero se debe determinar el diámetro del gasoducto utilizando la fórmula:

(2)

donde: t - temperatura del gas, °C;

P_m - presión promedio del gas (absoluta) en la sección de diseño del gasoducto, MPa;

V - velocidad del gas m/s (aceptada como 7 m/s para gasoductos de baja presión, 15 m/s para gasoductos de media presión y 25 m/s para gasoductos de alta presión);

d_i, Q: las designaciones son las mismas que en la fórmula (1).

El valor obtenido del diámetro del gasoducto debe tomarse como valor inicial al realizar cálculos hidráulicos de gasoductos.

7. Para simplificar los cálculos para determinar las pérdidas de presión en gasoductos de polietileno de media y alta presión, se recomienda utilizar el que se muestra en la Fig. 1 nomograma desarrollado por los institutos VNIPIGazdobycha y GiproNIIGaz para tuberías con un diámetro de 63 a 226 mm inclusive.

Ejemplo de cálculo. Se requiere diseñar un gasoducto con una longitud de 4500 m, un caudal máximo de 1500 m3/h y una presión en el punto de conexión de 0,6 MPa.

Usando la fórmula (2), primero encontramos el diámetro del gasoducto. Será:

Aceptamos el diámetro mayor más cercano según el nomograma: 110 mm (di=90 mm). Luego, usando el nomograma (Fig. 1), determinamos la pérdida de presión. Para hacer esto, dibuje una línea recta a través del punto de un caudal dado en la escala Q y el punto del diámetro resultante en la escala d_i hasta que se cruce con el eje I. El punto resultante en el eje I está conectado a. punto de una longitud dada en el eje l y la línea recta continúa hasta que se cruza con el eje. Dado que la escala l determina la longitud del gasoducto de 10 a 100 m, para el ejemplo considerado reducimos la longitud del gasoducto 100 veces (de 9500 a 95 m) y el aumento correspondiente en la caída de presión resultante es también 100 veces. En nuestro ejemplo, el valor 106 será:

0,55 100 = 55 kgf/cm2

Determinamos el valor de P_2 usando la fórmula:

Recibió resultado negativo significa que las tuberías con un diámetro de 110 mm no permitirán el transporte de un caudal determinado de 1500 m3/h.

Repetimos el cálculo para el siguiente diámetro mayor, es decir 160 milímetros. En este caso, P2 será:

= 5,3 kgf/cm2 = 0,53 MPa

El resultado positivo obtenido significa que el proyecto requiere tender una tubería con un diámetro de 160 mm.

Arroz. 1. Nomograma para la determinación de pérdidas de presión en gasoductos de polietileno de media y alta presión.

8. La caída de presión en los gasoductos de baja presión debe determinarse mediante la fórmula:

(3)

donde: N - caída de presión, Pa;

n, d, theta, Q, rho, l: las designaciones son las mismas que en la fórmula (1).

Nota: para cálculos agregados, se puede omitir el segundo término indicado entre paréntesis en la fórmula (3).

9. Al calcular los gasoductos de baja presión se debe tener en cuenta la cabeza hidrostática Hg, mm de columna de agua, determinada por la fórmula:

donde: h es la diferencia en las elevaciones absolutas de los tramos inicial y final del gasoducto, m;

po_a - densidad del aire, kg/m3, a una temperatura de 0°C y una presión de 0,10132 MPa;

ro_o: la designación es la misma que en la fórmula (1).

10. Los cálculos hidráulicos de las redes de gasoductos en anillo deben realizarse vinculando las presiones del gas en los puntos nodales de los anillos de cálculo con el máximo aprovechamiento de la pérdida de presión del gas permitida. La discrepancia entre las pérdidas de presión en el anillo se permite hasta un 10%.

Al realizar cálculos hidráulicos de gasoductos aéreos e internos, teniendo en cuenta el grado de ruido creado por el movimiento del gas, las velocidades de movimiento del gas deben tomarse dentro de 7 m/s para gasoductos de baja presión, 15 m/s para gasoductos de media presión, 26 m/s para gasoductos de alta presión.

11. Teniendo en cuenta la complejidad y la intensidad de mano de obra del cálculo de los diámetros de los gasoductos de baja presión, especialmente las redes en anillo, se recomienda realizar este cálculo en una computadora o utilizando nomogramas conocidos para determinar las pérdidas de presión en los gasoductos de baja presión. En la figura 1 se muestra un nomograma para determinar las pérdidas de presión en gasoductos de baja presión para gas natural con rho = 0,73 kg/m3 y theta = 14,3 · 106 m2/s. 2.

Debido a que los nomogramas indicados se compilaron para el cálculo de gasoductos de acero, los valores de diámetro obtenidos, debido al menor coeficiente de rugosidad de los tubos de polietileno, deben reducirse en un 5-10%.

Arroz. 2. Nomograma para determinar las pérdidas de presión en gasoductos de acero de baja presión.

APÉNDICE 11
(informativo)

La tarea principal de los cálculos hidráulicos es determinar los diámetros de los gasoductos. Desde el punto de vista de los métodos, los cálculos hidráulicos de gasoductos se pueden dividir en los siguientes tipos:

· cálculo de redes anulares de alta y media presión;

· cálculo de redes sin salida de alta y media presión;

· cálculo de redes multianillos de baja presión;

· cálculo de redes sin salida de baja presión.

Para realizar cálculos hidráulicos se debe disponer de los siguientes datos iniciales:

· esquema de diseño del gasoducto indicando el número y longitud de los tramos;

· costes horarios del gas para todos los consumidores conectados a esta red;

· caídas de presión de gas permitidas en la red.

El esquema de diseño del gasoducto se elabora de forma simplificada según el plano de la zona gasificada. Todas las secciones de los gasoductos están, por así decirlo, enderezadas y se indican sus longitudes totales con todas las curvas y giros. La ubicación de los consumidores de gas en la tabla está determinada por la ubicación de las estaciones de distribución de gas o unidades de distribución de gas correspondientes.

12.1 Cálculo hidráulico de redes de anillos de alta y media presión.

El modo de funcionamiento hidráulico de los gasoductos de alta y media presión se asigna en función de las condiciones de consumo máximo de gas.

El cálculo de dichas redes consta de tres etapas:

· cálculo en modos de emergencia;

· cálculo de la distribución normal del flujo;

· cálculo de los ramales del gasoducto circular.

El diagrama de diseño del gasoducto se muestra en la Fig. 2. Las longitudes de las secciones individuales se indican en metros. El número de zonas de asentamiento se indica mediante números dentro de círculos. El consumo de gas de los consumidores individuales se designa con la letra V y tiene la dimensión m 3 /h. Los lugares donde cambia el flujo de gas en el anillo se indican con los números 0, 1, 2, ....., etc. La fuente de alimentación de gas (GDS) está conectada al punto 0.

El gasoducto de alta presión tiene exceso de presión de gas en el punto de partida 0 Р Н =0,6 MPa. Presión final del gas R K = 0,15 MPa. Esta presión debe mantenerse igual para todos los consumidores conectados a este anillo, independientemente de su ubicación.

Los cálculos utilizan la presión absoluta del gas, por lo que el valor calculado Р Н =0,7 MPa y R K = 0,25 MPa. Las longitudes de los tramos se convierten a kilómetros.

Para comenzar el cálculo, determinamos la diferencia de presión específica promedio al cuadrado:

Un CP = (P 2 n - P 2 k) / 1,1 å l yo

Dónde å l yo- la suma de las longitudes de todos los tramos en la dirección calculada, km.

Un multiplicador de 1,1 significa un aumento artificial en la longitud del gasoducto para compensar diversas resistencias locales (espiras, válvulas, compensadores, etc.).



A continuación, utilizando el promedio un SR y el consumo de gas calculado en la zona correspondiente, según el nomograma de la Fig. 11.2 determinamos el diámetro del gasoducto y, utilizando el mismo nomograma, especificamos el valor A para el diámetro estándar de gasoducto seleccionado. Luego, según el valor especificado A y longitud estimada, determinamos el valor exacto de la diferencia R 2 norte - R 2 k Ubicación activada. Todos los cálculos están tabulados.

12.1.1 Cálculo en modos de emergencia.

Los modos de operación de emergencia de un gasoducto ocurren cuando fallan las secciones del gasoducto adyacentes al punto de suministro 0. En nuestro caso, estas son las secciones 1 y 18. El suministro de energía a los consumidores en modos de emergencia debe realizarse a través de una red sin salida. con la condición de que se debe mantener la presión del gas en el último consumidor R K = 0,25 MPa.

Los resultados del cálculo se resumen en la tabla. 2 y 3.

El consumo de gas en las áreas está determinado por la fórmula:

VP = 0,59 S (K OB i vi)(m3/h),

Dónde A OB yo- coeficiente de oferta de varios consumidores de gas;

vi yo- consumo horario de gas del consumidor correspondiente, m 3 / h.

Para simplificar, se supone que el coeficiente de oferta es 0,8 para todos los consumidores de gas.

La longitud estimada de los tramos del gasoducto está determinada por la ecuación:

lP = 1,1 l G(kilómetros),

La diferencia cuadrática de presión específica promedio en el primer modo de emergencia será:

un SR = (0,7 2 - 0,25 2) / 1,1 6,06 = 0,064 (MPa2/km),

å l i = 6,06(kilómetros),

Sección 1 rechazada
Número de cuenta. d У mm l Р km V R m 3 / h R 2 norte-R 2 k l P R 2 norte-R 2 k, MPa 2
0,077 10053,831 0,045 0,003465
1,848 9849,4501 0,04 0,07392
0,407 9809,2192 0,04 0,01628
0,726 9796,579 0,04 0,02904
0,077 9787,3632 0,19 0,01463
0,473 9785,6909 0,19 0,08987
0,253 9745,46 0,18 0,04554
0,044 2566,8403 0,1 0,0044
0,121 2554,2002 0,1 0,0121
0,22 1665,1787 0,053 0,01166
0,121 1663,5064 0,053 0,006413
0,176 1459,1257 0,045 0,00792
0,154 1449,9099 0,045 0,00693
0,913 1437,2697 0,045 0,041085
0,451 903,3339 0,045 0,020295
0,154 901,6616 0,2 0,0308
0,363 12,64016 0,031 0,011253
ål Р =6.578 å(P 2 n-P 2 k)=0,425601


PAQUETE= Ö(0,7 2 - 0,425601) - 0,1 = 0,1537696 Error: 1,5 % <5 %

Procedemos al cálculo en el segundo modo de emergencia.

Estación 18 rechazada
Número de cuenta. d У mm l Р km V R m 3 / h R 2 norte-R 2 k l P R 2 norte-R 2 k, MPa 2
0,22 10053,831 0,045 0,0099
0,231 10041,191 0,045 0,010395
0,154 9152,1692 0,038 0,005852
0,451 9150,4969 0,038 0,017138
0,913 8616,5611 0,1 0,0913
0,154 8603,9209 0,1 0,0154
0,176 8594,7051 0,1 0,0176
0,121 8390,3244 0,1 0,0121
0,22 8388,6521 0,1 0,022
0,121 7499,6307 0,085 0,010285
0,044 7486,9905 0,085 0,00374
0,253 308,37082 0,085 0,021505
0,473 268,1399 0,06 0,02838
0,077 266,4676 0,06 0,00462
0,726 257,2518 0,06 0,04356
0,407 244,61169 0,06 0,02442
1,903 204,38072 0,045 0,085635
ål Р =6.644 å(P 2 n-P 2 k)=0,42383

PAQUETE= Ö(0,7 2 - 0,42383) - 0,1 = 0,1572353 Error: 2,9 % <5 %

De ello se deduce que el cálculo se realizó correctamente.

Con esto concluye el cálculo en el segundo modo de emergencia.

Conociendo la pérdida de carga en cada tramo, determinamos la presión absoluta en cada punto en ambos modos de emergencia:

P yo = Ö P 2 N - S(P 2 N - P 2 K) yo,

Dónde S(P 2 N - P 2 K)- la suma de la diferencia de los cuadrados de presión en los tramos anteriores al punto de determinación de la presión.

Todos los cálculos para determinar presiones en varios puntos del anillo se pueden resumir en una tabla.

Número de punto en el anillo. Sección 1 rechazada Estación 19 rechazada
Presión de gas, MPa Presión de gas, MPa
0,7 0,7
0,2537696 0,6928925
0,2750491 0,6853503
0,3262698
0,3560154 0,6683674
0,409673 0,5961669
0,418055 0,5831081
0,4274131 0,567816
0,4348505 0,5570592
0,4480569 0,5369497
0,4613621 0,5272855
0,4661062 0,523727
0,5126353 0,5027773
0,593856 0,473714
0,6060487 0,4688123
0,6295514 0,4197916
0,6423512 0,3896216
0,6975206 0,2572353

Es necesario conocer la presión del gas en los puntos de conexión al anillo consumidor para determinar los diámetros de los ramales durante el cálculo hidráulico de este último.

12.1.2 Cálculo de sucursales.

En este cálculo se determinan los diámetros de los gasoductos que suministran gas desde el gasoducto circular a los consumidores V 1, V 2, ....., etc. Para ello, se calcula la presión en los puntos de cambio de flujo 1. , 2, 3, ... se utiliza .17 tabulado? . La diferencia de presión en el punto de conexión del gasoducto derivado al gasoducto circular y la presión final especificada en el consumidor.

Para determinar la presión inicial de la Tabla 2.3 para el mismo punto, seleccionamos la presión absoluta de gas más baja. A continuación, se determina la diferencia de presión al cuadrado específica en el área:

A = (P 2 N - P 2 K) / 1,1 l G yo, (MPa 2 / km),

Según el nomograma Fig. 11.2 de determinamos el diámetro del gasoducto.

Todos los cálculos para determinar los diámetros de las ramas se resumen en la tabla:

A19 = 0,0145;

A20 = 0,1085;

A21 = 0,4997;

A22 = 0,3649;

A23 = 2,3944;

A24 = 0,8501;

A25 = 1,5606;

A26 = 1,1505;

A27 = 0,8376;

A28 = 0,9114;

A29 = 2,3447;

A30 = 2,4715;

A31 = 0,8657;

A32 = 1,7872;

A 33 = 1,2924;

A34 = 1,3528;

A35 = 0,0664;

Número de sucursal. Presión inicial, MPa Presión final, MPa Longitud del tramo, km Consumo de gas, m3/h Diámetro convencional, mm
0,2538 0,25 0,12 26,78
0,275 0,25 0,11 1883,52
0,3263 0,25 0,08 3,543
0,356 0,25 0,16 1131,22
0,4097 0,25 0,04 26,78
0,418 0,25 0,12 19,525
0,4274 0,25 0,07 433,01
0,4348 0,25 0,1 3,543
0,448 0,25 0,15 1883,52
0,4614 0,25 0,15 26,78
0,4661 0,25 0,06 15208,94
0,5028 0,25 0,07 85,235
0,4737 0,25 0,17 3,543
0,4688 0,25 0,08 19,525
0,4198 0,25 0,08 26,78
0,3896 0,25 0,06 85,235
0,2572 0,25 0,05 433,01

12.1.3 Cálculo para distribución normal de flujo.

La distribución normal del flujo implica el movimiento de gas desde el suministro del anillo en ambas direcciones.

El punto de convergencia de ambos flujos de gas debería estar en algún lugar del anillo. Este punto se determina a partir de las siguientes condiciones: los flujos de gas en ambas direcciones del anillo deben ser aproximadamente iguales.

Se recomienda resumir los cálculos para la distribución normal del flujo en una tabla.

Tabla 6.

N Sobre el sitio. Consumo en obra, m 3 / h Diámetro del gasoducto, mm Longitud del tramo, km P 2 N -P 2 K /l, MPa 2 /km R 2 N -R 2 K, MPa 2 R 2 N -R 2 K /V Unidad Central del Habitáculo, 10 -6
-10650,2445 0,2 0,052 0,0104 0,976
-10623,4645 0,21 0,052 0,01092 1,026
-8739,9445 0,14 0,034 0,00476 0,545
-8736,4015 0,41 0,034 0,01394 1,596
-7605,1815 0,83 0,085 0,07055 9,277
-7578,4015 0,14 0,085 0,0119 1,57
-7558,8765 0,16 0,085 0,0136 1,799
-7125,8665 0,11 0,075 0,00825 1,158
-7122,3235 0,2 0,075 0,015 2,106
-5238,8035 0,11 0,039 0,00429 0,819
-5212,0235 0,04 0,039 0,00156 0,299
+9996,9165 0,23 0,122 0,02806 2,807
+10082,1515 0,43 0,122 0,05246 5,203
+10085,6945 0,07 0,122 0,00854 0,847
+10105,2195 0,66 0,045 0,0297 2,939
+10131,9995 0,37 0,045 0,01665 1,643
+10217,2345 1,68 0,045 0,0756 7,399
+10650,2445 0,07 0,05 0,0035 0,329
S= 0,37968 S= 42,34·10-6
+0,04934

* Los signos “+” y “-” significan la división condicional de los flujos de gas en positivo (en el sentido de las agujas del reloj) y negativo (en el sentido contrario a las agujas del reloj).

Para determinar el error, debe sumar en módulo todos los números de la columna 6 y estimar la diferencia entre los números positivos y negativos en la misma columna usando la siguiente fórmula.

El error es: 0,04934 100 / 0,5 0,37968 = 25,99 %

Los diámetros de las secciones del gasoducto en este modo se seleccionan de la tabla de cálculos en modos de emergencia. Para cada sección se toma el mayor de los dos diámetros. En este caso, los tamaños de diámetro en las secciones de la cabeza del anillo serán los más grandes. Además, los tamaños de los diámetros disminuirán monótonamente en la dirección del punto de convergencia del flujo.

Para determinar la diferencia de presión cuadrada específica en una sección, use el nomograma de la Fig. 11.2. . Se determinan por el diámetro y el caudal conocidos y se ingresan en la columna 5 de la tabla. Conociendo las longitudes estimadas de las secciones, calcule las diferencias en los cuadrados de presión en las secciones e introdúzcalas en la columna 6 de la tabla.

El criterio para la exactitud del cálculo es la igualdad de las sumas de los valores positivos y negativos P 2 n - P 2 k. Si no hay igualdad, entonces la diferencia entre estos valores no debe exceder el 10% de la mitad. el valor absoluto de la suma de números en la columna 6 de la tabla. En nuestro ejemplo, esta diferencia es del 25,99%, lo cual es demasiado.

Por tanto, es necesario repetir el cálculo.

DV = å(P 2 n - P 2 k) 10 6 / 2 å(P 2 n - P 2 k) / Vi.

VD = 0,04934 10 6 / 2 42,34 = 582,66 » 600(m 3 / h),

El monto en el denominador de esta fórmula se toma de la columna 7 del cuadro 6.

Aumentemos todos los costos positivos en 600 m 3 /h y reduzcamos todos los costos negativos en 600 m 2 /h. Repitamos el cálculo con nuevos valores de caudales en las áreas

Tabla 7.

N Acerca del sitio. Consumo en obra, m 3 / h Diámetro del gasoducto, mm Longitud del tramo, km P 2 N -P 2 K /l, MPa 2 /km R 2 N -R 2 K, MPa 2 R 2 N -R 2 K /V Unidad Central del Habitáculo, 10 -6
-11250,2445 0,2 0,06 0,012 0,976
-11223,4645 0,21 0,06 0,0126 1,026
- 9339,9445 0,14 0,037 0,00518 0,545
-9336,4015 0,41 0,037 0,01517 1,596
-8205,1815 0,83 0,1 0,083 9,277
-8178,4015 0,14 0,1 0,014 1,57
-8158,8765 0,16 0,1 0,016 1,799
-7125,8665 0,11 0,085 0,00935 1,158
-7725,3235 0,2 0,085 0,017 2,106
-5838,8035 0,11 0,048 0,00528 0,819
-5812,0235 0,04 0,048 0,00192 0,299
+9396,9165 0,23 0,117 0,02691 2,807
+9482,1515 0,43 0,117 0,05031 5,203
+9485,6945 0,07 0,117 0,00819 0,847
+9505,2195 0,66 0,038 0,02508 2,939
+9531,9995 0,37 0,038 0,01406 1,643
+9617,2345 1,68 0,038 0,06384 7,399
+10050,2445 0,07 0,045 0,00315 0,329
S= 0,38304 S= 43,5 10-6
+0,00004

El error es: 0.00004 100 / 0.5 0.38304 = 0,02 %,

Después de introducir el flujo circular, el error disminuyó al 0,02%, lo cual es aceptable.

Con esto concluye el cálculo hidráulico del gasoducto de alta presión.

12.2. Cálculo hidráulico de redes multianillos de gas de baja presión.

El cálculo hidráulico de gasoductos de baja presión (hasta 5 kPa) se reduce a solucionar el problema del transporte con su posterior optimización.

Datos iniciales para el cálculo:

1. Flujo total de gas a través del sistema de fracturamiento hidráulico que alimenta la red de baja presión:

V0 = 1883,52(m3/h).

2. Diagrama de diseño: fig. 3.

3. Caída de presión estimada en la red:

PD = 1200(Pensilvania).

La tarea del cálculo hidráulico de una red de baja presión es determinar los diámetros de todas sus secciones manteniendo los especificados. DP. El diámetro mínimo de las tuberías de la red debe ser igual a 50 mm.

Los costos de viaje de gasolina en los sitios están determinados por la fórmula:

V PUT = l PR i V 0 / Sl PR i

Dónde l PR yo- longitud reducida de la sección, m

l PR yo = l RK E K Z

l r - longitud estimada de la sección ( l P = 1,1 l G), metro;

l G- longitud geométrica del tramo según el plano del área de gasificación, m;

KE- coeficiente de número de plantas, teniendo en cuenta la presencia de edificios de diferente número de plantas;

KZ- coeficiente de desarrollo, teniendo en cuenta la densidad de desarrollo residencial a lo largo del recorrido del gasoducto.

Resumimos el cálculo de los costos de viaje en gasolina en la Tabla 8.

Número gráfico Geométrico Longitud, metros Longitud estimada, m Coef. Pisos Coef. Desarrollos Longitud dada, m
0-1
1-2 48,29538
2-3 96,59077
1-4 144,8862
4-5 144,8862
2-6 144,8862
3-7 144,8862
5-6 193,1815
6-7 96,59077
7-8 96,59077
6-9 96,59077
4-10 144,8862
3-12 144,8862
10-14 96,59077
10-11 96,59077
12-13 96,59077
12-14 96,59077
Caudal de desplazamiento, m3/h

SL PR = 5940

Determinamos los costos nodales del gas: V Nudo i = 0,5 S V PUT i

Dónde , (m 3 / h), S V poner yo -

suma de los costos de viaje del gas en áreas adyacentes al nodo, (m 3 /h),= 96,59077 Nudo V 1

(m3/h),(m3/h),

V KZL 2 = 144,8862(m3/h),

Nudo V 3 = 193,1815(m3/h),

V KZL 4 = 217,3292(m3/h),

V KZL 5 = 169,0338(m3/h),

Nudo V 6 = 265,6246(m3/h),

V KZL 7 = 169,0338(m3/h),

Nudo V 8 = 48,0338(m3/h),

V KZL 9 = 48,29538(m3/h),

V KZL 10 = 169,0338(m3/h),

V KZL 11 = 48,29538(m3/h),

V KZL 12 = 169,0338(m3/h),

Nudo V 13 = 48.29538(m3/h),

V KZL 14 = 96,59077

Determinamos el consumo estimado de gas en los sitios.

Al calcular el flujo de gas estimado se utiliza la primera regla de Kirchhoff para redes, que se puede formular de la siguiente manera: la suma algebraica de todos los flujos de gas en un nodo es igual a cero.

El valor mínimo del consumo de gas calculado en el sitio debe ser igual a la mitad del consumo de viaje. Para garantizar la eficiencia del sistema, se deben identificar las direcciones principales por las que se transporta la mayor parte del gas.

Estas direcciones serán:

1-2; 2-6; 2-3; 3-12; 1-4; 4-10.

En estas direcciones, es posible identificar áreas a lo largo de las cuales ocurren los flujos de gas en tránsito. Estas son las áreas:

En este caso, el caudal calculado se determina según la regla de Kirchhoff.

En zonas donde no existen flujos de gas de tránsito:(m 3 / h),

VP = 0,5 V PUESTA = 1786,929 VP 0-1

(m3/h) = 1134,942 V P 1-2

(m3/h) = 531,2492 V P 1-2

V R 2-3 = 555,3969 V P 1-2

V P 1-4 = 72,44308 V P 1-2

V P 4-5 = 458,8062 V P 1-2

V P 2-6 = 72,44308 V P 1-2

V P 3-7 = 96,59077 V P 1-2

V P 5-6 = 48,29538 V P 1-2

V P 6-7 = 48,29538 V P 1-2

V P 7-8 = 48,29538 V P 1-2

V P 6-9 = 265,6246 V P 1-2

V P 4-10 = 265,6246 V P 1-2

VP 3-12 = 48,29538 V P 1-2

V R 10-14 = 48,29538 VP 0-1

V R 10-11 = 48,29538 VP 0-1

V R 12-13 = 48,29538 VP 0-1

V R 12-14

Para hacer esto, utilizando la caída de presión dada DP, calcule la pérdida de presión específica inicial promedio en las direcciones principales:

A = DP / S l Р yo(Pa/m)

Dónde S l Р yo - la suma de las longitudes calculadas de las secciones incluidas en una dirección principal determinada.

Con base en el valor de A y el caudal de gas estimado en cada sección, los diámetros del gasoducto se determinan utilizando el nomograma de la figura 11.4. El valor real de la pérdida de presión específica en la zona se determina eligiendo el valor estándar del diámetro nominal según el mismo nomograma. El valor real de la pérdida específica en la sección se multiplica por la longitud estimada de la sección y así se calcula la pérdida de presión en esta sección. La pérdida de presión total en todas las secciones de la dirección principal no debe exceder el valor especificado PD.

Todos los cálculos para determinar los diámetros de las secciones de gasoductos de baja presión se resumen en una tabla.

Número gráfico Calc. caudal, m 3 / h Longitud de cálculo, m Pérdida de presión promedio, Pa/m Diámetro convencional, mm Válido pérdida de presión específica, Pa/m Pérdida de presión en la zona, Pa
0-1 1786,92 1,33 Davl. Al final del sitio, Pa 1,1 24,2 4975,8
1-2 1134,94 1,33 325´8 4865,8
2-3 531,25 1,33 273´7 0,7 4711,8
3-7 72,44 1,33 219´6 0,9 4414,8
7-8 48,29 1,33 108´4 1,38 303,6 4111,2
2-6 458,81 1,33 273´7 0,47 155,1 4710,7
6-7 48,29 1,33 108´4 1,38 303,6 4407,1
88,5´4
3-12 265,62 1,33 Residual en el nodo 7: (4414,8-4407,1) / 4414,8 100% = 0,17% 1,1 4348,8
12-14 48,29 1,33 108´4 1,3 4062,8
1-4 555,4 1,33 273´7 0,75 247,5 4728,3
4-10 265,62 1,33 Residual en el nodo 7: (4414,8-4407,1) / 4414,8 100% = 0,17% 1,1 4365,3
10-14 48,29 1,33 108´4 1,38 303,6 4061,7
159´4
5-6 96,59 1,33 Residual en el nodo 14: (4062,8-4061,7)/4062,8 100% =0,03% 1,2 4182,7
4-5 72,44 1,76 114´4 1,8 4117,8
89´3
6-9 48,29 1,76 108´4 1,38 303,6 4407,1
10-11 48,29 1,33 108´4 1,38 303,6 4061,7
12-13 48,29 1,33 108´4 1,38 303,6 4045,2

Residual en el nodo 5: (4182,7-4117,8)/4182,7 100% =1,55%

El primer criterio para la exactitud del cálculo es la discrepancia de presión en los puntos nodales, que no debe ser superior al 10%. La presión en los puntos nodales se determina restando la pérdida de presión en las áreas de la presión inicial de la unidad de fracturación hidráulica cuando el flujo de gas se mueve hacia el nodo en cuestión a lo largo de la distancia más corta. La diferencia de presión se forma debido a las diferentes direcciones de aproximación del gas al nodo.

El segundo criterio es la evaluación de las pérdidas de presión provocadas por la fracturación hidráulica hasta los consumidores más distantes. Esta pérdida no debe ser mayor que la caída de presión calculada igual a 1200 Pa y no diferir de ella en más del 10%.

12.3 Se cumplen las condiciones para la corrección del cálculo y aquí termina el cálculo de redes de baja presión multianillo.

Cálculo hidráulico de gasoductos sin salida de baja presión.

Los gasoductos de baja presión sin salida se colocan dentro de edificios residenciales, dentro de talleres de producción y en pequeños asentamientos rurales.

Los cálculos hidráulicos de gasoductos sin salida se realizan según el nomograma de la Fig. 11.4. de .La peculiaridad del cálculo aquí es que al determinar las pérdidas de presión en secciones verticales, es necesario tener en cuenta el exceso de presión adicional debido a la diferencia en las densidades del gas y el aire, es decir

DP D = ± h (r B - r G) g,

Dónde h-

r B, r G -

gramo

Para el gas natural, que es más ligero que el aire, cuando asciende a través de un gasoducto, el valor PD será negativo, y al moverse hacia abajo será positivo.

La resistencia local se puede tener en cuenta introduciendo recargos por fricción.

l P = l G * (1 + a/100), (metro),

Dónde A- aumento porcentual.

en contrahuellas - 20%;

con una longitud de 1-2 m - 450%,

con una longitud de 3-4 m - 200%,

con una longitud de 5-7 m - 120%,

con una longitud de 8-12 m - 50%.

Caída de presión PD en gasoductos de baja presión sin salida está determinado por la presión inicial después de la fracturación hidráulica o la distribución de gas, que es igual a 4-5 kPa, y la presión necesaria para el funcionamiento de las instalaciones de quemadores de gas o aparatos de gas. Caída de presión PD, según las recomendaciones de la tabla 11.10. tomar igual 350 Pensilvania.

1. Cree un diagrama de diseño del gasoducto: Fig. 4.

2. Asignamos una dirección principal.

3. Determinamos el consumo estimado de gas para cada tramo de la ruta principal mediante la fórmula,

V R = V HORA A OD, (m 3 / h),

¿Dónde está el consumo máximo de gas por hora del consumidor correspondiente, m 3 / h,

V HORA = 1,17 (m 3 / h),

CÓDIGO- coeficiente de simultaneidad, teniendo en cuenta la probabilidad de funcionamiento simultáneo de todos los consumidores.

4. Determine la longitud estimada de las secciones de la línea principal ( l Р yo) según la fórmula,

l P = l GRAMO (1+a/100), (metro),

Dónde A- aumento porcentual.

en gasoductos desde la entrada al edificio hasta el tubo ascendente: 25%;

en contrahuellas - 20%;

en el cableado interno del apartamento:

con una longitud de 1-2 m - 450%,

con una longitud de 3-4 m - 200%,

con una longitud de 5-7 m - 120%,

con una longitud de 8-12 m - 50%.

5. Calculamos la longitud estimada de la línea principal en metros, sumando todas las longitudes estimadas de sus tramos ( S l Р i).

6. Determine la caída de presión específica en la dirección principal.

A = DP / S l Р yo, (Pa/m).

A = 8,1871345(Pa/m).

7. Usando el diagrama de la Fig. 11.4. , determinamos los diámetros de las secciones principales del gasoducto y especificamos la caída de presión específica en cada sección de acuerdo con el diámetro estándar seleccionado.

8. Determinamos la caída de presión de gas real en cada sección multiplicando la caída de presión específica por la longitud estimada de la sección.

9. Resumamos todas las pérdidas en secciones individuales de la línea principal.

10. Determinar el exceso de presión adicional en el gasoducto,

DP D = ± h (r B - r G) g,

DP D = 110,26538

Dónde h- diferencia de marcas geométricas al final y al inicio del gasoducto, m;

r B, r G - densidad del aire y del gas en condiciones normales, kg/m 3 ;

gramo- aceleración de caída libre, m/s 2 .

h = 20,7(metro) ,

11. Calculamos la suma algebraica de la pérdida de presión en el gasoducto y el exceso de presión adicional y la comparamos con la pérdida de presión permitida en el gasoducto. DР.

El criterio para la exactitud del cálculo será la condición.

(SР i ± DP Ä + DP ARR) £ DP,

Dónde SDP yo- la suma de las pérdidas de presión en todos los tramos de la tubería, Pa;

DP D- exceso de presión adicional en el gasoducto, Pa;

LLEGADA DP- pérdida de presión de gas en un dispositivo que utiliza gas, Pa;

PD- caída de presión especificada, Pa.

(SDP i ± DP D + DP ARR) = 338,24462 El residual es 3,36%.

Desviación (SDP i ± DP D + DP ARR) de PD no debe ser más del 10%.

El cálculo se realizó correctamente.

Resumimos todos los cálculos para determinar los diámetros de los gasoductos en una tabla.

Sin trama Consumo de gas, m 3 / h Coef. una vez Cálculo. caudal, m 3 / h Longitud de la sección m Nadb. por un mes resistencia Cálculo. longitud, metros Condicional
diámetro. milímetros Pérdida de presión Pa
10-15 1,17 0,65 1,17 13,2 a 1 metro 2,2 29,04
9-10 0,34 0,45 1,521 3,6 a 1 metro 14,4
8-9 3,51 0,35 1,5795 3,6 a 1 metro 4,2 15,12
7-8 4,68 0,29 1,638 3,6 a 1 metro 4,5 16,2
6-7 5,85 0,26 1,6965 8,75 a 1 metro 43,75
1-6 11,7 0,255 3,042 a 1 metro
0-1 17,55 4,47525 a 1 metro
en la escuela 21.3´2.8

S42.75

S388.51

Finalmente aceptamos los siguientes diámetros de gasoducto en los tramos principales:

10-15: 21,3´2,8 mm

9-10: 21,3´2,8 mm

8-9: 21,3´2,8mm

7-8: 21,3´2,8mm

6-7: 21,3´2,8mm

1-6: 21,3´2,8mm

0-1: 21,3´2,8mm

Los otros dos elevadores soportan una carga similar y tienen un diseño idéntico al de diseño. Por lo tanto, consideramos que los diámetros del gasoducto en estos elevadores son los mismos que los calculados.

Las únicas excepciones serán los tramos del gasoducto 1-2, 6-11. Determinamos los diámetros de los gasoductos en estos tramos:

1. Las longitudes estimadas de las ramas: 0-1-6-11-12-13-14, 0-1-2-3-4-5, respectivamente, serán L P 6-11 = 40,25, L P 1-2 = 41,5 (metros). 2. Costos estimados del gas: Sección 1-2

V R 2. Costos estimados del gas:= 1,6965 (m3/h)

Sección 6-11