Расчет внутридомового газопровода производится после выбора и размещения бытовых газовых аппаратов и составления схемы газопровода.
Расчетный перепад давления газа увязывается с перепадом давления в распределительной сети.
Определяется расчетный расход для всех участков по формуле 3.1.
Определяется расчетная длина участков и потери давления на них по формуле 5.1.
Определяется дополнительное избыточное давление, зависящее от высоты располагаемого газопровода по формуле:
∆Ргидр. = g ∙ h (ρв-ρг), Па(5.6)
где, ∆Ргидр. – гидростатическое давление, Па;
h – геометрическая разница отметок конца и начала участка, считая по ходу движения газа, м;
ρв – 1,293 кг/м3;
ρг – плотность газового топлива применяемого в системе, кг/м3.
Расчет выполняется в табличной форме – таблица 5.1
Последовательность выполнения расчета:
1. Вычерчивается расчетная схема;
2. На схеме обозначается расчетные участки, их длины;
3. Выбирается главная расчетная ветка – самая удаленная, самая загруженная ветка в сети;
4. Определяется расчетный расход для всех участков сети:
0-1 плита с расходом Qdh = 1,37 (м3/ч);
1-2 плита, водонагреватель, отопительный котел с расходом Qdh = 1,37+2,1++2,35 = 5,8 (м3/ч);
3-4 отопительный котел с расходом Qdh = 2,35 (м3/ч);
3-1 отопительный котел, водонагреватель с расходом Qdh = 2,35+2,1=4,5(м3/ч)
3-5 водонагреватель с расходом Qdh = 2,1 (м3/ч).
5. Задаются диаметры участков газопроводов в соответствии с присоединительными размерами газовых приборов и условиями увязки внутридомовой сети, например для участка 0-1 принимается диаметр равный 15 мм. по размеру присоединительного патрубка ПГ4-ВК и диаметр равный 20 мм., для гидравлической увязки, в таком случае с изменением сечения изменяется и номер участка 0-1 1-1’;
6. Определяются удельные потери на трения и эквивалентные длины по [10] т.3.;
7. Определяется сумма местных коэффициентов по [11] т.6.1.:
0-1 для d=15:
пробковый кран ζ=4;
1-1’ для d=20: 10 отводов и сужение в пределах перехода на следующий диаметр, отвод гнутый – 0,3; ∑ζ = 10 ∙ 0,3 + 0,35 = 3,35;
1-2 для d=25: 6 отводов и пробочный кран, ∑ζ = 6 ∙ 0,3 + 2 = 3,8;
3-4 для d=20: 1 отвод и пробочный кран, ∑ζ = 1 ∙ 0,3 + 2 = 2,3;
3-1 для d=20: сужение в пределах перехода на следующий диаметр, тройник проходной, ∑ζ = 0,35 + 1 = 1,35;
3-5 для d=20: пробочный кран и тройник проходной, ∑ζ = 2,3 + 1 = 3,3;
8. Определяется расчетная длина участков:
0-1 для d=15: lр = lф + ∑ζ ∙ lэкв = 0,8 + 4 ∙ 0,35 = 2,2 (м);
1-1’ для d=20: lp = 23,7 + 3,35 ∙ 0,45 = 25,2 (м);
1-2 для d=25: lp = 2,6 + 3,8 ∙ 0,74 = 5,4 (м);
3-4 для d=20: lp = 2,2 + 2,3 ∙ 0,5 = 3,35 (м);
3-1 для d=20: lp = 1,7 + 1,35 ∙ 0,59 = 2,5 (м);
3-5 для d=20: lр = 1,7 + 3,3 ∙ 0,48 = 3,3 (м).
9. Определяется дополнительное избыточное давление:
0-1 ∆Ргидр = g ∙ h ∙ (ρв - ρг) = 9,8 ∙ 0,8 ∙ (1,293-0,735) = 4,4;
1-2 ∆Ргидр = -9,8 ∙ 1,1 ∙ (1,293-0,735) = -6;
3-4 ∆Ргидр = 9,8 ∙ 1,7 ∙ (1,293-0,735) = 9,3;
3-5 ∆Ргидр = 9,8 ∙ 1,7 ∙ (1,293-0,735) = 9,3.
10. Определяются потери давления на участках:
0-1 для d=15: ∆Р = ∆P/l ∙ lp = 4,5 ∙ 2,2 = 9,9 (Па);
1-1’ для d=20: ∆Р = 1,25 ∙ 24,5 = 30,6 (Па);
1-2 ∆Р = 4,25 ∙ 5,4 = 23 (Па);
3-4 ∆Р = 2,75 ∙ 3,35 = 9,2 (Па);
3-1 ∆Р = 8,75 ∙ 2,5 = 21,9 (Па);
3-5 ∆Р = 2,25 ∙ 3,3 = 7,43 (Па).
8. Определяются суммарные потери давления на газопроводе:
0-1 ∆Р + ∆Ргид = 8,6+30,6+4,4 = 43,6 (Па);
1-2 ∆Р + ∆Ргид = 23-6 = 17 (Па);
3-4 ∆Р + ∆Ргид = 9,2+9,3 = 18,5 (Па);
3-1 ∆Р + ∆Ргид = 21,9 (Па);
3-5 ∆Р + ∆Ргид = 7,43+9,3 = 16,7 (Па).
9. Выполняется увязка ответвлений или участка, которая заключается в равенстве сопротивлений схода допустимое различие сопротивлений ±10%.
Участок (0-1) увязать с участком (3-4) + (3-1) = (43,6-40,4)/43,6∙100% = 7,3%;
Участок (5-3) увязать с участком (3-4) = (18,5-16,7)/18,5∙100% = 9,7%.
Результаты расчета заносятся в таблицу 5.2
Таблица 5.2 Гидравлический расчет внутридомового газопровода
| N | Q, м3/ч | Dн*S, м | Lф | ∑ζ | Lэкв | Lрас | Потери Р | Н | ∆Ргид | Р+Ргид | |
| ∆Р/l | ∆Р,Па | ||||||||||
| 0-1 1-1’’ | 1,37 | 21,3*2,8 26,8*2,8 | 0,5 23 | 4 3,35 | 0,35 0,45 | 1,9 24,5 | 4,5 1,25 | 8,6 30,6 | 0,8 - | 4,4 - | 43,6 |
| 1’-2 | 5,8 | 33,5*3,2 | 2,6 | 3,8 | 0,74 | 5,4 | 4,25 | 23 | -1,1 | -6 | 17 |
| 4-3 | 2,35 | 26,8*2,8 | 2,2 | 2,3 | 0,5 | 3,35 | 2,75 | 9,2 | 1,7 | 9,3 | 18,5 |
| 3-1’ | 4,5 | 26,8*2,8 | 1,7 | 1,35 | 0,59 | 2,5 | 8,75 | 21,9 | - | - | 21,9 |
| 5-3 | 2,1 | 26,8*2,8 | 1,7 | 3,3 | 0,48 | 3,3 | 2,25 | 7,43 | 1,7 | 9,3 | 16,7 |
1.8 Подбор оборудования ШРП
Подбор регулятора давления.
Подбор регулятора давления следует производить из расчета расхода газа, для котельных при максимальной производительности установленных котлов с учетом входного и выходного давления.
Методика подбора:
1. задается типоразмер регулятора давления;
2. выясняется входное давление в регулятор, пренебрегая потерями в отключающих устройствах и в фильтре.
3. если давление на входе меньше 10 кПа, расчет ведется по п.4, в противном случае по п.5.
4. Определяется пропускная способность регулятора давления по формуле:
Qрег = 360 ∙ fc ∙ kv ∙ √2∆P/ρ, (м3/ч)(6.1)
где, fc – площадь седла клапана (см2), определяется по паспортным данным или по формуле:
fc = π ∙ dc2/4, (см2)(6.2)
где, π – 3,14;
dс – диаметр седла (см);
kv – коэффициент расхода, принимается по справочным данным в зависимости от конструкции клапана (0-1):
- для двухседельных клапанов: (0,4-0,5);
- для односедельных клапанов, при которых начальное давление давит на клапан: (0,6-0,65);
- для односедельных клапанов, при которых первоначальное давление давит под клапан: (0,7-0,75);
- для односедельного клапана, в котором клапан отключается от седла и газ проходит через седло почти без соприкосновения с клапаном: (0,75-0,8).
∆P – перепад давления, определяется по формуле:
∆P = Pвх – Pвых , МПа(6.3)
gг – плотность газа (кг/м3),
360 – приводит во взаимодействие.
5. Определяется пропускная способность регулятора давления:
Qрег = 1595 ∙ fc ∙ kv ∙ Pвх ∙ φ ∙ √1/ρ , (м3/ч)(6.4)
где, Pвх – применяется Рабс,
Рабс = Ризб + Ратм,
Ратм = 0, 10132 (МПа).
φ – коэффициент, зависящий от вида газа и входного и выходного давления:
φ = √(2∙γ)/(γ-1) ∙ [(Рвых/Рвх)2/γ – (Рвых/Рвх)(γ+1)/γ](6.5)
где, γ – 1,31 (для природного газа), γ – 1,44 (для СУГ).
6. Определяется отношение расхода регулятора и расчет расходного:
0,1 ≤ Qp/Qрег ≤ 0,8(6.6)
- если данное отношение получилось меньше 0,1 , то типоразмер регулятора давления нужно уменьшить и перейти к п.4 или п.5;
- если данное отношение больше 0,8 , то типоразмер регулятора давления нужно увеличить и перейти к п.4 или п.5;
- если данное отношение получилось удовлетворительным, то выбранный типоразмер регулятора давления принимается.
Подбор газовых фильтров.
Подбор газовых фильтров осуществляется по пропускной способности с учетом предельных потерь давления, которые не должны превышать для сетчатых фильтров 5000 Па, для волосяных – 10000 Па, а до начала эксплуатации или после очистки и промывки фильтра этот перепад должен составлять соответственно 200-2500 Па и 4000-5000 Па.
Определение пропускной способности фильтров:
Q = Qт ∙ √(gот ∙ ∆ρ ∙ ρ2)/(gо ∙ ∆ρт ∙ ρ2т), (м3/ч)(6.7)
где, Qт – пропускная способность фильтра при табличных условиях, м3/ч;
gот – плотность газа табличная, кг/м3;
gо – плотность газа при использовании другого газа, кг/м3;
∆ρт – перепад давлений на фильтре при табличных условиях, МПа;
∆ρ – перепад давлений на фильтре при работе в режиме, отличном от табличного, МПа;
ρ2 – давление газа после фильтра при работе в режиме, отличном от табличного, МПа;
ρ2т – давление газа после фильтра табличное, МПа.
Подбор предохранительно-запорного клапана (ПЗК).
1. Выбор типа ПЗК определяется исходя из параметров газа, проходящего через регулятор давления, а именно: максимального давления на входе регулятора; выходного давления газа из регулятора и подлежащего контролю; диаметр входного патрубка в регулятор.