Lực cản của dòng chảy trong ống góp tác dụng lên kết cấu của đường ống ở những nơi thu hẹp và mở rộng đường kính, các nút nối và nút quay, do đó áp suất trong đường ống bị mất đi. Việc tính toán thủy lực của đường ống được thực hiện ở giai đoạn thiết kế để đảm bảo hoạt động bình thường của các hộ tiêu thụ và cung cấp khối lượng khí cần thiết.
- Định nghĩa và sự cần thiết của tính toán thủy lực
- Dữ liệu nguồn cơ bản
- Đề án tính toán
- Phương pháp luận
- Ảnh hưởng của vật liệu ống đến tính toán
- Các chương trình đặc biệt
- Chuyên nghiệp
- Miễn phí
- Các chương trình trực tuyến miễn phí
- Ví dụ về thực hiện tính toán thủy lực của đường ống
- Tính toán đường ống dẫn khí áp suất thấp
- Tính toán đường ống dẫn khí cao áp
Định nghĩa và sự cần thiết của tính toán thủy lực
Lực cản bao gồm vật cản tuyến tính dọc theo toàn bộ chiều dài và vật cản cục bộ tại mỗi phần tử kết cấu của hệ thống trong vùng thay đổi tốc độ. Tính toán thủy lực xác định các thông số của đường ống dẫn khí. Thủ tục là bước bắt buộc trong giai đoạn chuẩn bị thi công đường ống.
Do đó, đường kính ống được chấp nhận có thể chấp nhận được để truyền khí ổn định cao trên một khoảng cách xa. Tính toán xác định lượng tổn thất đầu và khả năng tiếp nhận của chúng khi chuyển nhiên liệu.
Định mức nhà nước quy định quy trình tính toán cho bất kỳ loại hệ thống đường ống dẫn khí nào, vì các quy trình khi cung cấp khí được đặc trưng bởi sự đồng nhất.
Các đường ống được kiểm tra xem có mất áp suất không:
- áp lực thấp;
- đầu vừa;
- cao.
Đường dây hạ áp vận chuyển nhiên liệu đến các công trình dân cư, xí nghiệp hộ gia đình, có ý nghĩa xã hội, áp suất ở mức 3-5 kPa được coi là bình thường. Đường cao tốc áp suất cao và trung bình bao gồm các nhánh giao hàng khối lượng lớn, mạng lưới công nghiệp, đường ống chung cho các vùng và thành phố.
Dữ liệu nguồn cơ bản
Các thông số ban đầu phụ thuộc vào sơ đồ đường ống dẫn khí, có thể hỗn hợp, vòng xuyến và đường cụt. Áp suất trong mạng giảm dần theo khoảng cách từ điểm khai thác hoặc phân phối.
Các thông số ban đầu được trình bày bằng thông tin:
- đứng đầu ở vị trí của cà vạt;
- thông tin chi tiết về khách hàng như số lượng, vị trí, tốc độ dòng chảy và áp suất danh nghĩa yêu cầu;
- sơ đồ đường ống dẫn khí.
Các khu vực cuối phân nhánh từ khu vực chính đến người tiêu dùng và đề cập đến các khu vực có độ tin cậy thấp và khó phục hồi trong trường hợp xảy ra tai nạn, nhưng yêu cầu chi phí lắp đặt thấp hơn. Hệ thống vòng đệm hoạt động đáng tin cậy hơn, nhưng việc lắp đặt đòi hỏi chi phí tăng lên.
Đề án tính toán
Áp suất được xác định có tính đến đường kính của ống, ảnh hưởng của ăn mòn bên trong, vật liệu của bộ thu gom, hình dạng hình học của mặt cắt được tính đến. Vỏ ống bị hỏng khi ứng suất của thành ống đạt đến độ bền kéo cho phép.
Trong quá trình thử nghiệm thủy lực, chất lỏng có nhiệt độ từ +5 đến + 40 ° C được sử dụng, trừ khi nhiệm vụ kỹ thuật của thử nghiệm không đề xuất thông số khác. Khi tính toán độ bền, nhiệt độ của bài kiểm tra và môi trường không giảm xuống dưới + 5 ° C.
Thời gian giữ dưới áp lực thiết kế được chỉ định bởi nhà thiết kế, nhưng nó luôn mất hơn 5 phút. Trong trường hợp không có khuyến nghị, thời gian tác dụng của áp suất cao được thiết lập theo các bảng tiêu chuẩn và phụ thuộc vào độ dày của vỏ ống.
Phương pháp luận
Quy trình chọn đường kính và sơ đồ thiết kế của đường ống dẫn khí thấp áp được nêu trong tài liệu Mã thực hành 42. 101 - 2003. Các chương trình máy tính được sử dụng để tìm giá trị của tổn thất áp suất ước tính giữa các đoạn đường ống, đường kính của các nhà sưu tập.
Các phương pháp được áp dụng:
- tính toán theo công thức từ liên doanh (quy trình phức tạp);
- việc tính toán theo nomogram dễ dàng hơn, kỹ thuật lựa chọn theo bảng với sự thay thế của các tham số cần thiết được sử dụng.
Bất kỳ kỹ thuật nào cũng dẫn đến kết quả như nhau để đảm bảo việc vận chuyển nhiên liệu khí đến người tiêu dùng không bị gián đoạn.
Ảnh hưởng của vật liệu ống đến tính toán
Đường ống dẫn khí đốt được xây dựng từ thép, polyetylen, đồng được sử dụng ở những khu vực xung yếu. Kết cấu nhựa chịu lực đang chinh phục thị trường tiêu dùng. Thông tin trong các bảng và bộ sưu tập chuyên môn chỉ áp dụng cho các ống nhựa và ống kim loại, do đó việc tính toán được thực hiện cho các đường cao tốc làm bằng vật liệu đó.
Đường ống cấp khí được tính toán có tính đến hệ số nhám:
- polyetylen (mới và cũ) - 0,007 cm;
- thép, đã qua sử dụng - 0,1 cm;
- kim loại mới - 0,01 cm.
Nếu đường ống được làm bằng vật liệu khác, các chuyên gia khí đốt sẽ không chấp nhận tính toán cho kim loại và nhựa, sẽ phải điều chỉnh, điều này sẽ kéo theo chi phí bổ sung.
Các chương trình đặc biệt
Các phần nhánh của đường ống dẫn khí với các dữ liệu ban đầu khác nhau được tính toán riêng biệt, nhưng quy trình được thực hiện theo cách giống nhau cho từng khu vực. Vận tốc dòng chảy thay đổi ở những nơi có lực cản và thay đổi theo hướng chuyển động Các chỉ số tuyến tính được tính toán trên độ dài tính toán của các đoạn đường thẳng.
Hướng được chọn tùy thuộc vào sự khác biệt về áp suất ở cuối và ở đầu khu vực nghiên cứu. Dòng chảy đi từ điểm có áp suất lớn hơn đến nơi có lực cản nhỏ hơn. Các chương trình giúp giảm bớt công sức của các nhà thiết kế bằng cách đưa các giá trị ban đầu vào chương trình và các thiết bị điện tử thực hiện các phép tính.
Biểu đồ danh nghĩa được thiết kế để tóm tắt thông tin bằng cách sử dụng các bảng, trong đó mỗi hàng tương ứng với các tham số mạng được chỉ định.
Chuyên nghiệp
Tính toán chuyên nghiệp không chỉ bao hàm việc sử dụng các công thức và biểu thức số, mà còn là sở hữu kiến thức đặc biệt. Kỹ năng sẽ không có ích khi sử dụng các chương trình tính toán miễn phí có thể tìm thấy trên Internet.
Miễn phí
Các chương trình được cài đặt để sử dụng trên các thiết bị cá nhân. Các phương pháp xác định đường kính, hình dạng mặt cắt ngang của đường ống dẫn khí có tính đến tổn thất cho phép và tốc độ dòng chảy. Người sử dụng sẽ cần tổng lượng gas tiêu thụ, được nêu trong tài liệu kỹ thuật cho lò hơi, bếp gas, bình đun nước nóng và các thiết bị khác.
Sau đó, những nơi có thể giảm áp suất được xác định. Các số liệu đặc trưng trong bảng hộ chiếu, chúng cho thấy áp lực giảm ở mức tiêu thụ cao nhất. Lượng rơi tại điểm tiến dao được tìm thấy. Hệ số đồng thời tính đến hoạt động kết hợp của các thiết bị và được chứa trong các bảng.
Đường kính ống và hệ số độ nhám được chỉ định ở giai đoạn cuối. Chương trình cung cấp các tính toán khác nhau cho các áp suất khác nhau trong đường ống, điều này phải được tính đến khi đưa vào dữ liệu.
Các chương trình trực tuyến miễn phí
Trong trường hợp này, người dùng thay thế thông tin cần thiết trong các cột của bảng để tính toán trực tuyến.Việc tính toán thủy lực của một đường ống dẫn khí áp suất thấp mất vài phút và người tiêu dùng không yêu cầu kiến thức chuyên môn và kỹ năng tính toán.
Dữ liệu được lấy từ các điều kiện kỹ thuật:
- khối lượng riêng của hỗn hợp khí;
- chỉ số độ nhớt động học;
- biên độ nhiệt độ khí hậu của vùng cư trú.
Các điều kiện kỹ thuật được ban hành bởi dịch vụ khí quyết toán, việc chuẩn bị tài liệu dự án bắt đầu từ việc nhận nhiệm vụ này.
Ví dụ về thực hiện tính toán thủy lực của đường ống
Số lượng chính xác các bếp điện của thiết bị được kết nối được đưa ra để lựa chọn hệ số đồng thời. Việc đánh số các đoạn ống không được chọn tùy tiện mà được lấy từ sơ đồ kỹ thuật.
Chiều dài thực của đoạn thẳng được chỉ ra và chiều dài tính toán được chỉ ra, lớn hơn. Khi tính toán, thông số này tăng 7% do sự hiện diện của các vùng cản. Bảng chỉ ra tất cả các yếu tố cấu trúc của đường ống, nơi mà tổn thất áp suất được giả định.
Tính toán đường ống dẫn khí áp suất thấp
Khi tính toán đường ống dẫn khí bên trong nhà, số lượng thiết bị lò hơi được nhân với sản lượng của mỗi tổ máy. Kết quả thu được nhân với chỉ số về hoạt động đồng thời của các đơn vị, được xác định từ bảng tương ứng trong sách tham khảo.
Số lượng tấm trong tất cả các căn hộ được nhân với năng suất của mỗi căn hộ, tích của kết quả thu được và hệ số đồng thời cho các thiết bị được kết nối. Cuối cùng, tổng áp suất cho các thiết bị sưởi và các bếp gas được kết nối sẽ được cộng lại.
Tính toán đường ống dẫn khí cao áp
Việc tính toán được thực hiện trên cơ sở sơ đồ phân phối, có tính đến các chi nhánh đến các khu vực tiêu thụ. Nguồn phân tách là trạm biến áp phân phối khí. Đường kính của đường ống dẫn khí chung và các nhánh dựa trên áp suất khí ở cuối đường dẫn khi đi vào hộ tiêu thụ.
Chiều dài tính toán của mỗi nhánh được xác định, áp suất được tìm thấy có tính đến tổn thất và lực cản ở một số nơi. Các đoạn cuối được xem xét theo chiều dài, mức tiêu thụ khí và áp suất nhiên liệu ước tính tại điểm kết nối với bộ tiêu thụ.
Việc tính toán được coi là đạt yêu cầu nếu các giá trị tính toán của áp suất tiêu thụ không vượt quá đầu của mạng.
