Stanovení tlakových ztrát v plynovodech

Základní vzorec technické hydrauliky vztahující se k tlaku P , hustota a rychlost je Darcy-Weisbachův vzorec:

Obrázek 301. (17)

• – tlaková ztráta k překonání hydraulického odporu na úseku plynovodu ;
• — koeficient hydraulického odporu;
• и d – délka a vnitřní průměr potrubí, m;
• — rychlost plynu, m/s;
• – hustota plynu, kg/m3.

Výpočet tlakových ztrát v úsecích plynárenské sítě nízkého, středního a vysokého tlaku lze provést s přihlédnutím k teplotě odpovídající normálním podmínkám podle SP 42-101-2003 a při zohlednění teplot, které se liší od normálních podmínek . V soustavě SI tyto vzorce vypadají takto:

Pro středotlaké a vysokotlaké plynovody

Obrázek 302. (18)

• p_н – absolutní tlak plynu na začátku plynovodu, MPa;
• p_к – absolutní tlak plynu na konci plynovodu, MPa;
• P – 0.101325 MPa;
• – koeficient hydraulického tření;
• G – spotřeba plynu, m 3 /s, za normálních podmínek;
• d – vnitřní průměr plynovodu, m;
• – hustota plynu za normálních podmínek, kg/m3;
• – návrhová délka plynovodu konstantního průměru, m.

Pro nízkotlaké plynovody

Obrázek 303. (19)

• p_н – tlak plynu na začátku plynovodu, Pa;
• p_к – tlak plynu na konci plynovodu, Pa.

Vzorce pro stanovení tlakové ztráty s přihlédnutím k rozdílu teplot plynu od 0 stupňů Celsia mají tvar:

— pro sítě středního a vysokého tlaku

Obrázek 304. (20)

— pro nízkotlaké sítě

Obrázek 305. (21)

• T – teplota plynu, K;
• T – teplota plynu za normálních podmínek, K.

Reynoldsovo číslo, které určuje způsob pohybu plynu plynovodem, se při výpočtu podle SP 42-101-2003 vypočítá pomocí vzorce:

Obrázek 306. (22)

• G – průtok plynu, m 3 /h, při teplotě 0 °C a tlaku 0,10132 MPa (760 mm Hg);
• d – vnitřní průměr plynovodu, cm;
• – koeficient kinematické viskozity plynu, m 2 /s (při teplotě 0 °C a tlaku 0,10132 MPa).

Reynoldsovo číslo, které určuje způsob pohybu plynu plynovodem s přihlédnutím k teplotě plynu, se vypočítá podle vzorce:

Obrázek 307. (23)

• — rychlost proudění plynu, m/s;
• d — vnitřní průměr plynovodu, m;
• – koeficient kinematické viskozity plynu při teplotě T m2/s;
• G — objemový průtok plynu při teplotě, m 3 /s.

Hydraulická hladkost vnitřní stěny potrubí je určena podmínkou:

Obrázek 308. (24)

• — ekvivalentní absolutní drsnost vnitřního povrchu stěny trubky, mm (cm).

V závislosti na hodnotě Re koeficient hydraulického tření lze určit podle vzorce:

V oblasti laminárního proudění plynu at

Obrázek 309. (25)

pro kritické provozní podmínky při

Obrázek 310. (26)

– v závislosti na splnění podmínky * – Pro hydraulicky hladkou stěnu (nerovnost * platí):

Obrázek 311. (27)

Obrázek 312. (28)

Pro hrubé stěny (nerovnost * je nespravedlivá) s

Obrázek 313. (29)

Při výpočtu plynovodů nízká tlak, je třeba vzít v úvahu přídavný hydrostatický tlak vyplývající z rozdílu geodetických výšek koncových a počátečních bodů plynovodu.

Obrázek 314. (30)

• — hustota plynu, kg/m3;
• — rozdíl v geodetických výškách úseku plynovodu, m.

Dodatečný tlak plynu s nadmořskou výškou nastává, protože absolutní tlak v plynovodu klesá v menší míře než barometrický tlak. Při zvedání plynovodu bude pozitivní, a když se sníží – negativní. Pokud je plyn těžší než vzduch (například propan), bude dodatečný tlak negativní (přetlak v plynovodu se sníží).

Dodatečný přetlak je zohledněn v případě výrazně proměnlivého terénu.

Celkovou tlakovou ztrátu s přihlédnutím k místním odporům (kolena, T-kusy, uzavírací ventily, kompenzátory atd.) lze určit zvětšením skutečné délky plynovodu o 5 – 10 % podle vzorce:

Obrázek 315. (31)

• — tlaková ztráta podél délky plynovodu, Pa;
• =(1.05-1.1) – koeficient lokální tlakové ztráty.

V případě, že jsou známy všechny místní odpory, lze odhadovanou délku úseku plynovodu určit podle vzorce:

Obrázek 316. (32)

• — skutečná délka úseku, m;
• – ekvivalentní délka přímého úseku plynovodu m, na kterém se tlaková ztráta rovná tlakové ztrátě v místním odporu s hodnotou součinitele = 1.

Ekvivalentní délku přímého úseku plynovodu lze určit podle vzorce:

Obrázek 317. (33)

• — součet místních koeficientů odporu projektovaného úseku;
• — koeficient hydraulického tření;
• d — vnitřní průměr plynovodu, m.

Zemní plyn se používá v každodenním životě a v průmyslových podnicích. K doručení na místo určení se používají potrubí. Nejdůležitějším ukazatelem je pro ně tlak plynu v plynovodu. Tato charakteristika určuje maximální výkon, který zajišťuje bezpečný provoz systému.

Normy a SNiP pro dodávku plynu

Existují normy, předpisy a hygienická pravidla upravující dodávky plynu. To je důležité, protože přeprava plynu s sebou nese vysoká rizika pro životní prostředí a lidi. Základní je SP62.13330.2011*, „Systémy distribuce plynu“. Stanoví požadavky na projektování a výstavbu, opravy a rekonstrukce plynárenských sítí.

Normy GOST 5542; 20448; 52087 a 27578 regulují kvalitu zemního plynu používaného pro průmyslovou výrobu a každodenní život. SNiP 2.04.08-87* poskytuje tlak plynu v plynovodu domu nebo jednotlivého bytu a klasifikaci potrubí podle tlaku. Regulační dokument specifikuje následující požadavky:

1. Denní normy spotřeby plynu pro potřeby domácnosti (vaření, ohřev vody, topení) se pohybují od 8 do 13 m3.
2. Tlak ve vnitřním plynovodu není vyšší než 0,003 MPa.
3. Nadzemní plynovod by neměl být umístěn v blízkosti pěších nebo dopravních cest.
4. Minimální výška plynového potrubí od země je 35 cm.
5. Odpojovací zařízení při vstupu do domu není umístěno výše než 1,8 metru.
6. Položení plynového potrubí v domě musí být otevřené;

Dodržování požadavků Pravidel pro výstavbu plynovodu je přísné.

Co je zemní plyn a jak se přepravuje plynovodem?

Zemní plyn se těží z podzemí. Jeho chemické složení se v různých ložiskách liší. Tato hořlavá směs se skládá z 80 % metanu. Je bez zápachu, aby bylo možné detekovat únik, do směsi plynů se přidávají odoranty a odoranty.

Metan je přiváděn z místa těžby potrubím. Tlak v potrubí dosahuje 12 MPa. Do domovního plynovodu se dostává přes distribuční stanici, kde se plyn čistí od nečistot a komprese se snižuje na 1,2 MPa. Dalším bodem na dráze pohybu je regulátor plynu. Zde se reguluje tlak v plynovodu, směs se dále čistí a rozvádí ke spotřebitelům.

Klasifikace plynovodů podle tlaku

Třída plynovodu je určena stupněm jeho stlačení v potrubí, k tomuto účelu slouží dokument „Technické předpisy o bezpečnosti sítí pro distribuci a odběr plynu“.
Klasifikace plynovodů podle tlaku je následující:

1. Vysokotlaké plynovody kategorie 1a. indikátor více než 1,2 MPa. Používají se k dodávání plynu do turbín a zařízení s kombinovaným cyklem tepelných elektráren. Ke zvýšení komprese plynu se zde používají pomocné kompresory.
2. Vysokotlaké plynovody kategorie 1. Indikátor – ne více než 0,6 – 1,2 MPa. Používají se k distribuci plynu mezi obytnými sídly nebo k zásobování průmyslových podniků. Označeno G4.
3. Vysokotlaké plynovody kategorie 2. Indikátor – 0,3 – 0,6 MPa. Jedná se o místní sítě továren, distribučních stanic plynu, které dodávají plyn spotřebitelům v domácnostech. Označeno G3.
4. Středotlaký plynovod má indikátory – 0,005 – 0,3 MPa. Navrženo pro přepravu plynu v obydlených oblastech pro výrobní podniky, k regulátorům plynu, které distribuují produkt mezi rezidenční, veřejné a administrativní spotřebitele. Označeno G2.
5. Nízkotlaké plynovody se vyznačují tlakem menším než 0,005 MPa. Zajistit bydlení, nemocnice, restaurace a další zařízení domácnosti. Označení – G1.

Typy plynovodů se mohou lišit podle místa instalace – nadzemní, podzemní, nadvodní, a také podle jejich technického určení – domácí a průmyslové.

Tabulky jednotek měření

Vizuálnější a podrobnější pojetí kategorií plynovodů získáte z tabulky 1.

Jednotka	Indikátory tlaku plynu
	chudý	průměrný	Vysoká 2 kočka.	Vysoká 1 kočka
MPa	na 0,005	z 0,005 0,3 na	z 0,3 0,6 na	z 0,6 1,2 na
kPa	na 5,0	z 5 300 na	z 300 600 na	z 600 1200 na
mbar	na 50	z 50 3000 na	z 3000 6000 na	z 6000 12000 na
bar	na 0,05	z 0,05 3 na	z 3 6 na	z 6 12 na
bankomat	na 0,049	z 0,049 2,96 na	z 2,960 5,921 na	z 5,921 11,843 na
kgf / cm2	na 0,050	z 0,5 3,059 na	z 3,059 6,118 na	z 6,118 12,236 na
n/m2 (Pa)	na 5000	z 5000 300000 na	z 300000 600000 na	z 600000 1200000 na

Zde jsou indikátory v různých systémech měření, které se často používají v technické a regulační literatuře.

Distribuční a regulační zařízení

Systém dodávky plynu se skládá z následujících prvků:

• vysokotlaké, středotlaké a nízkotlaké plynovody;
• distribuční stanice plynu, stanice distribuce plynu, místa hydraulického štěpení a kontrolní zařízení;
• automatický řídicí systém;
• dispečerské služby;
• provozní služba.

Zemní plyn je dopravován na místo spotřeby, tlak v hlavním plynovodu se pohybuje od 6 do 12 atm. Na městské distribuční stanici plynu je snížen automatickými regulátory na 3 atm. Automatická ochrana obsažená v systému zabraňuje zvýšení ukazatele nad normu. GDS distribuuje plyn do spotřebitelských sítí.

Nízkotlaké plynovody dodávají a distribuují plyn do obytných a veřejných budov (0,03 atm) a podnikům spotřebitelských služeb (0,05 atm). V tomto případě se regulátory nepoužívají. Plyn je dodáván průmyslovým a komunálním spotřebitelům prostřednictvím vysokotlakých a středotlakých plynovodů. Zde se ke snížení tlaku používá GRU a hydraulické štěpení, po kterém se tlak sníží na 3 atm.

Pro odpojení úseků plynovodu jsou instalovány ventily. Jsou nezbytné na vjezdu a výjezdu z distribučních míst plynu, odboček do jednotlivých částí města a na křižovatce dálnic a nadjezdů. Jsou umístěny v kanalizačních studnách a chráněny před přístupem nepovolaných osob.

Tlak v plynovodu obytného domu

Pro zajištění pohodlného životního stylu na chatě budete potřebovat od 6 do 13 m3 plynu nebo tlak 0,05 atm. U větší budovy, kde je instalován výkonný topný kotel, se tato hodnota může zvýšit.

Jak skrýt plynové potrubí v kuchyni: 10 možností s fotografiemi, nápady na zdobení plynovodu
Otázka, jak skrýt plynové potrubí v kuchyni a vytvořit stylový a útulný interiér v kuchyni, znepokojuje mnoho majitelů bytů. Je známou skutečností, že komunikace s plynem by měla být řešena.

Až k regulátoru umístěnému na vstupu do objektu je přípustná komprese do 3 atm, to závisí na vzdálenosti k rozvodu plynu, při průchodu, ze kterého dochází ke ztrátám. Tlak v plynovém potrubí v bytě je 0,03 atm.

Střední nebo nízký tlak, co je lepší?

Dříve se pro zásobování soukromých domácností používal plyn stlačený na 0,3 atm, což eliminovalo potřebu instalace drahého redukčního regulátoru u vchodu do budovy. S moderními instalatérskými instalacemi, které vyžadují vysoký výkon k provozu, nebude poslední dům na ulici dostávat dostatek plynu.

Topné kotle pracují v chladném období nepřerušovaně a ke své činnosti vyžadují průměrný tlak, jinak se jejich provoz zastaví.

Pokud nastanou problémy s dodávkou plynu, pomohou kombinované kotle pracující na různá paliva.

Nízkotlaký plynovod (limit 0,005 MPa) se používá v malých obcích s malým počtem spotřebitelů. Překročení kompresního poměru plynné směsi poškodí potrubí.

Požadavky na výběr potrubí

K přepravě plynu se používají potrubí z HDPE, oceli, mědi a polypropylenu. Technické podmínky pro jejich výrobu jsou uvedeny v příslušných GOST. Nejpoužívanějším materiálem pro domovní plynovody jsou vodovodní a plynové potrubí. Určeno pro vnitřní a vnější sítě s kompresí do 1,6 MPa, jmenovitý vrtání 8 mm. Je možné použít kovoplastové výrobky z polyetylenu značky PE-RT.

Podzemní plynovody mohou být vyrobeny z polyetylenových materiálů s rámem z kovové sítě a syntetických vláken, kovoplastových výrobků.

Pro vysokotlaká a středotlaká potrubí se používají bezešvé nebo elektricky svařované ocelové trubky velkých průměrů.

Materiál potrubí a spojovacích částí se volí s ohledem na tlak plynu, teplotu venkovního vzduchu v místech instalace, přítomnost podzemní vody a vibrace.

Výpočet vysokotlakého plynovodu

Výpočet spočívá v určení průměru potrubí v závislosti na tlakových ztrátách a různých provozních režimech.

Postup výpočtu je následující:

1. Vstupní tlak odpovídá provozním údajům rozvodu plynu v místě odběru je určen charakteristikou odběrných zařízení. Každý směr rozvětvené sítě se počítá samostatně.
2. Vybereme nejvzdálenější bod a změříme vzdálenost L.
3. Dále pomocí metody hydraulického výpočtu (SP 42-101-2003) zjistíme požadovaný průměr potrubí.

Proces provádění je složitý a používají ho specialisté na projektování při projektování plynovodů. V současné době se pro zjednodušení procesu používají speciální počítačové programy.

Můžete si vybrat online kalkulačku, která vám umožní provést zjednodušený výpočet plynárenské sítě pro soukromý dům. Zadejte počáteční údaje:

• tlak v síti, v našem případě 0,005 MPa;
• vzdálenost k nejvzdálenějšímu místu spotřeby;
• spotřeba plynu pro soukromý dům je 5 m3/hod.

Na výstupu získáme průměr potrubí potřebný k zajištění požadovaného tlaku. Ztráty pro vnější potrubí jsou: do stoupačky 25 lineárních jednotek, na stoupačkách – 20. Pro vnitřní vedení je akceptováno 450 lineárních ztrát na 1-2 m délky.

Pro plynovod je takový koncept jako bezpečnostní zóna. Jeho hodnota je určena stupněm stlačení plynu v potrubí. Pro potrubí pro různé účely má následující tvar:

• Dálnice I. kategorie jsou 1 metrů;
• pro kategorii 2 – 7 metrů;
• středotlaký plynovod – 4 metry;
• pro vnitřní sítě vesnic, tlak do 0,05 atm – 2 metry.

V chráněném území je zakázáno provádět výkopové práce nebo stavět budovy a jiné stavby.

Jak se zemní plyn přepravuje