Hydraulische Berechnung einer Gasleitung: Methoden und Berechnungsmethoden + Berechnungsbeispiel

Für einen sicheren und störungsfreien Betrieb der Gasversorgung muss diese ausgelegt und berechnet werden.Es ist wichtig, die Leitungen für Leitungen aller Druckarten perfekt auszuwählen, um eine stabile Gasversorgung der Geräte zu gewährleisten.

Um eine möglichst genaue Auswahl der Rohre, Formstücke und Geräte zu gewährleisten, wird eine hydraulische Berechnung der Rohrleitung durchgeführt. Wie man es macht? Geben Sie es zu, Sie kennen sich mit diesem Thema nicht so gut aus, lassen Sie es uns herausfinden.

Wir bieten Ihnen an, sich mit sorgfältig ausgewählten und sorgfältig aufbereiteten Informationen über Möglichkeiten zur Erstellung hydraulischer Berechnungen für Gasleitungssysteme vertraut zu machen. Mithilfe der von uns vorgelegten Daten wird sichergestellt, dass die Geräte mit blauem Kraftstoff mit den erforderlichen Druckparametern versorgt werden. Sorgfältig überprüfte Daten basieren auf den Vorschriften der behördlichen Dokumentation.

Der Artikel beschreibt ausführlich die Prinzipien und Schemata zur Durchführung von Berechnungen. Es wird ein Beispiel für die Durchführung von Berechnungen gegeben. Als sinnvolle informative Ergänzung kommen grafische Anwendungen und Videoanleitungen zum Einsatz.

Besonderheiten der hydraulischen Berechnung

Jede durchgeführte hydraulische Berechnung ist eine Bestimmung der Parameter der zukünftigen Gasleitung. Dieses Verfahren ist obligatorisch und eine der wichtigsten Phasen der Bauvorbereitung. Ob die Gasleitung optimal funktioniert, hängt von der Richtigkeit der Berechnung ab.

Bei jeder hydraulischen Berechnung wird Folgendes ermittelt:

• notwendig RohrdurchmesserDadurch wird ein effizienter und stabiler Transport der erforderlichen Gasmenge gewährleistet.
• Wird der Druckverlust akzeptabel sein, wenn die erforderliche Menge an blauem Kraftstoff in Rohren mit einem bestimmten Durchmesser bewegt wird?

Druckverluste entstehen aufgrund der Tatsache, dass in jeder Gasleitung ein hydraulischer Widerstand vorhanden ist. Bei falscher Berechnung kann es dazu kommen, dass den Verbrauchern nicht genügend Gas für den Normalbetrieb in allen Betriebsarten oder zu Zeiten des maximalen Verbrauchs zur Verfügung steht.

Diese Tabelle ist das Ergebnis einer hydraulischen Berechnung unter Berücksichtigung der angegebenen Werte. Um Berechnungen durchführen zu können, müssen Sie bestimmte Indikatoren in die Spalten eingeben.

Bei einer solchen Operation handelt es sich um ein staatlich standardisiertes Verfahren, das gemäß den in aufgeführten Formeln und Anforderungen durchgeführt wird SP 42-101–2003.

Die Durchführung der Berechnungen obliegt dem Entwickler. Als Grundlage dienen die Angaben zu den technischen Spezifikationen der Rohrleitung, die Sie bei Ihrem städtischen Gasversorger erhalten können.

Gasleitungen, die Berechnungen erfordern

Der Staat verlangt, dass hydraulische Berechnungen für alle Arten von Rohrleitungen im Zusammenhang mit dem Gasversorgungssystem durchgeführt werden. Denn die Prozesse, die bei der Gasbewegung ablaufen, sind immer die gleichen.

Zu diesen Gasleitungen gehören die folgenden Typen:

• niedriger Druck;
• mittlerer, hoher Druck.

Die ersten sind für den Kraftstofftransport zu Wohngebäuden, öffentlichen Gebäuden aller Art und Haushaltsbetrieben bestimmt.Darüber hinaus sollte der Gasdruck in Privathäusern, Mehrfamilienhäusern und Ferienhäusern 3 kPa nicht überschreiten; in Haushaltsbetrieben (nichtgewerblichen Betrieben) ist dieser Wert höher und erreicht 5 kPa.

Die zweite Art von Rohrleitungen dient der Versorgung von Netzen aller Art, Nieder- und Mitteldruck, über Gasregelpunkte sowie der Versorgung einzelner Verbraucher mit Gas.

Dabei kann es sich um Industrie- und Landwirtschaftsbetriebe, verschiedene öffentliche Versorgungsunternehmen, aber auch um freistehende oder an Industriegebäude angebaute Gebäude handeln. In den letzten beiden Fällen wird es jedoch zu erheblichen Druckbeschränkungen kommen.

Experten unterteilen die oben aufgeführten Arten von Gasleitungen bedingt in folgende Kategorien:

• hausintern, im Laden, das heißt, der Transport von blauem Kraftstoff innerhalb eines Gebäudes und dessen Abgabe an einzelne Einheiten und Geräte;
• Abonnentenzweige, wird verwendet, um alle vorhandenen Verbraucher mit Gas aus einem Verteilernetz zu versorgen;
• Verteilung, dient der Gasversorgung bestimmter Gebiete, beispielsweise Städte, deren einzelne Bezirke und Industrieunternehmen. Ihre Konfiguration variiert und hängt von den Layoutmerkmalen ab. Der Druck im Netzwerk kann beliebig sein – niedrig, mittel, hoch.

Darüber hinaus werden hydraulische Berechnungen für Gasnetze mit unterschiedlicher Anzahl an Druckstufen durchgeführt, von denen es viele Varianten gibt.

Um den Bedarf zu decken, können zweistufige Netze verwendet werden, die mit Gas betrieben werden, das bei niedrigem, hohem Druck oder niedrigem, mittlerem Druck transportiert wird. Auch dreistufige und verschiedene mehrstufige Netzwerke haben Anwendung gefunden. Das heißt, alles hängt nur von der Verfügbarkeit der Verbraucher ab.

Der hydraulische Widerstand ist der Hauptgrund dafür, dass diese Art der Berechnung durchgeführt werden muss. Darüber hinaus kommt es auch auf das Rohrmaterial an

Trotz der großen Vielfalt an Möglichkeiten der Gasleitung sind die hydraulischen Berechnungen in jedem Fall ähnlich. Da für die Herstellung Strukturelemente aus ähnlichen Materialien verwendet werden, finden im Inneren der Rohre die gleichen Prozesse statt.

Hydraulischer Widerstand und seine Rolle

Wie oben erwähnt, ist die Berechnungsgrundlage das Vorhandensein eines hydraulischen Widerstands in jeder Gasleitung.

Es betrifft die gesamte Rohrleitungsstruktur sowie deren Einzelteile, Baugruppen – T-Stücke, Stellen mit erheblicher Reduzierung des Rohrdurchmessers, Absperrventile und verschiedene Ventile. Dies führt zu einem Druckverlust im transportierten Gas.

Der hydraulische Widerstand ist immer die Summe von:

• linearer Widerstand, der über die gesamte Länge der Struktur wirkt;
• lokale Widerstände, die an jedem Bauteil der Struktur wirken, wo sich die Gastransportgeschwindigkeit ändert.

Die aufgeführten Parameter beeinflussen ständig und maßgeblich die Leistungsmerkmale jeder Gasleitung. Aufgrund falscher Berechnungen entstehen daher zusätzliche und erhebliche finanzielle Verluste, da das Projekt erneut durchgeführt werden muss.

Regeln zur Durchführung von Berechnungen

Oben wurde darauf hingewiesen, dass das Verfahren für jede hydraulische Berechnung durch das Profil-Regelwerk mit der Nummer geregelt ist 42-101–2003.

Aus dem Dokument geht hervor, dass die Berechnung hauptsächlich in der Verwendung eines Computers mit speziellen Programmen durchgeführt wird, mit denen Sie den geplanten Druckverlust zwischen Abschnitten der zukünftigen Gasleitung oder den erforderlichen Rohrdurchmesser berechnen können.

Jede hydraulische Berechnung wird nach der Erstellung eines Berechnungsdiagramms durchgeführt, das die Hauptindikatoren enthält. Darüber hinaus gibt der Benutzer bekannte Daten in die entsprechenden Spalten ein

Wenn solche Programme nicht vorhanden sind oder eine Person der Meinung ist, dass ihre Verwendung unangemessen ist, können andere im Code of Rules zulässige Methoden verwendet werden.

Die einschließen:

• die Berechnung mit den im SP angegebenen Formeln ist die komplexeste Berechnungsmethode;
• Die Berechnung mit sogenannten Nomogrammen ist eine einfachere Möglichkeit als mit Formeln, da Sie keine Berechnungen durchführen müssen, da die erforderlichen Daten in einer speziellen Tabelle und im Regelwerk angegeben sind und Sie sie nur auswählen müssen .

Jede der Berechnungsmethoden führt zu den gleichen Ergebnissen. Daher kann die neu gebaute Gasleitung auch in den Stunden ihrer maximalen Nutzung eine rechtzeitige und unterbrechungsfreie Versorgung mit der geplanten Brennstoffmenge gewährleisten.

PC-Computing-Option

Die Durchführung von Berechnungen mit einem Computer ist am wenigsten arbeitsintensiv – eine Person muss lediglich die erforderlichen Daten in die entsprechenden Spalten eingeben.

Daher sind hydraulische Berechnungen in wenigen Minuten erledigt und dieser Vorgang erfordert keine großen Kenntnisse, die bei der Verwendung von Formeln erforderlich sind.

Zur korrekten Durchführung ist es notwendig, folgende Daten aus den technischen Spezifikationen zu entnehmen:

• Gasdichte;
• Koeffizient der kinetischen Viskosität;
• Gastemperatur in Ihrer Region.

Die erforderlichen technischen Voraussetzungen werden bei der städtischen Gasabteilung des Ortes eingeholt, in dem die Gasleitung gebaut werden soll.Tatsächlich beginnt der Entwurf einer Rohrleitung mit dem Erhalt dieses Dokuments, da es alle grundlegenden Anforderungen für deren Entwurf enthält.

Die Verwendung spezieller Programme ist die einfachste Methode der hydraulischen Berechnung und macht die Suche und das Studium von Formeln für Berechnungen überflüssig

Als nächstes muss der Entwickler den Gasverbrauch für jedes Gerät ermitteln, das an die Gasleitung angeschlossen werden soll. Wenn beispielsweise Brennstoff in ein Privathaus transportiert werden soll, werden dort am häufigsten Kochherde und Heizkessel aller Art verwendet, deren Pässe immer die erforderlichen Nummern enthalten.

Darüber hinaus müssen Sie die Anzahl der Brenner für jeden Ofen kennen, der an das Rohr angeschlossen wird.

Im nächsten Schritt der Erfassung der erforderlichen Daten werden Informationen über den Druckabfall an den Installationsorten beliebiger Geräte ausgewählt – dies kann ein Messgerät, ein Absperrventil, ein thermisches Absperrventil, ein Filter oder andere Elemente sein .

In diesem Fall ist es einfach, die erforderlichen Nummern zu finden – sie sind in einer speziellen Tabelle enthalten, die dem Reisepass jedes Produkts beigefügt ist. Der Konstrukteur sollte beachten, dass der Druckabfall bei maximalem Gasverbrauch angegeben werden muss.

Informationen zum Druckverlust beim Anschluss von Geräten an das Netzwerk können Sie der speziellen Tabelle im Anhang zum Produktdatenblatt entnehmen

Im nächsten Schritt empfiehlt es sich herauszufinden, wie hoch der blaue Kraftstoffdruck am Einfügepunkt sein wird. Zu diesen Informationen können die technischen Bedingungen Ihres Stadtgases oder ein zuvor erstelltes Diagramm der zukünftigen Gasleitung gehören.

Besteht das Netz aus mehreren Abschnitten, müssen diese nummeriert und die tatsächliche Länge angegeben werden.Darüber hinaus sollten für jeden einzelnen Parameter alle variablen Indikatoren separat notiert werden – dies ist die Gesamtdurchflussrate jedes verwendeten Geräts, der Druckabfall und andere Werte.

Es ist ein Gleichzeitigkeitskoeffizient erforderlich. Es berücksichtigt die Möglichkeit der gemeinsamen Arbeit aller an das Netz angeschlossenen Gasverbraucher. Zum Beispiel alle Heizgeräte, die sich in einem Mehrfamilienhaus oder Privathaus befinden.

Anhand dieser Daten ermittelt ein hydraulisches Berechnungsprogramm die maximale Belastung eines beliebigen Abschnitts oder der gesamten Gasleitung.

Für jede einzelne Wohnung oder jedes einzelne Haus muss der angegebene Koeffizient nicht berechnet werden, da seine Werte bekannt und in der folgenden Tabelle angegeben sind:

Eine Tabelle mit Gleichzeitigkeitskoeffizienten, deren Daten für jede Art von Berechnung verwendet werden. Es reicht aus, die Spalte auszuwählen, die einem bestimmten Haushaltsgerät entspricht, und die gewünschte Nummer einzugeben

Wenn in einer Anlage der Einsatz von mehr als zwei Heizkesseln, Öfen und Warmwasserspeichern geplant ist, beträgt der Gleichzeitigkeitsindikator immer 0,85. Dies müssen Sie in der entsprechenden Spalte angeben, die für die Berechnung des Programms verwendet wird.

Als nächstes sollten Sie angeben RohrdurchmesserAußerdem benötigen Sie deren Rauheitskoeffizienten, die beim Bau der Rohrleitung verwendet werden. Diese Werte sind Standardwerte und können leicht im Regelwerk gefunden werden.

Einfluss des Rohrmaterials auf die Berechnung

Für den Bau von Gasleitungen können Sie Rohre verwenden, die nur aus bestimmten Materialien bestehen: Stahl, Polyethylen. In einigen Fällen werden Kupferprodukte verwendet. Wird bald weit verbreitet sein Metall-Kunststoff-Strukturen.

Jedes Rohr weist eine Rauheit auf, die zu einem linearen Widerstand führt, der den Prozess der Gasbewegung beeinflusst. Darüber hinaus ist dieser Wert bei Stahlprodukten deutlich höher als bei Kunststoffprodukten.

Die notwendigen Informationen können heute nur noch für Stahl- und Polyethylenrohre eingeholt werden. Daher können konstruktive und hydraulische Berechnungen nur unter Berücksichtigung ihrer Eigenschaften durchgeführt werden, was im einschlägigen Regelwerk gefordert wird. Das Dokument enthält auch die für die Berechnung notwendigen Daten.

Der Rauheitskoeffizient entspricht immer den folgenden Werten:

• für alle Polyethylenrohre, unabhängig davon, ob sie neu sind oder nicht, - 0,007 cm;
• für bereits gebrauchte Stahlprodukte - 0,1 cm;
• für neue Stahlkonstruktionen - 0,01 cm.

Für alle anderen Rohrtypen ist dieser Indikator im Verhaltenskodex nicht angegeben. Daher sollten sie nicht für den Bau einer neuen Gasleitung verwendet werden, da die Spezialisten von Gorgaz möglicherweise Anpassungen vornehmen müssen. Und das sind wieder zusätzliche Kosten.

Berechnung des Durchflusses in einem begrenzten Bereich

Besteht die Gasleitung aus einzelnen Abschnitten, muss die Berechnung des Gesamtdurchflusses für jeden Abschnitt separat durchgeführt werden. Dies ist jedoch nicht schwierig, da für die Berechnungen bereits bekannte Zahlen erforderlich sind.

Daten mit dem Programm definieren

Wenn Sie die Anfangsindikatoren kennen und Zugriff auf die Gleichzeitigkeitstabelle und die technischen Datenblätter von Öfen und Kesseln haben, können Sie mit der Berechnung beginnen.

Führen Sie dazu die folgenden Schritte aus (das Beispiel wird für eine hausinterne Niederdruck-Gasleitung gegeben):

1. Die Anzahl der Kessel wird mit der Produktivität jedes einzelnen Kessels multipliziert.
2. Der resultierende Wert wird mit dem Gleichzeitigkeitskoeffizienten multipliziert, der anhand einer speziellen Tabelle für diesen Verbrauchertyp angegeben wird.
3. Die Anzahl der zum Kochen vorgesehenen Öfen wird mit der Produktivität jedes einzelnen Herdes multipliziert.
4. Der nach der vorherigen Operation erhaltene Wert wird mit dem Gleichzeitigkeitskoeffizienten aus einer speziellen Tabelle multipliziert.
5. Die resultierenden Beträge für Heizkessel und Öfen werden aufsummiert.

Ähnliche Manipulationen werden für alle Abschnitte der Gasleitung durchgeführt. Die erhaltenen Daten werden in die entsprechenden Spalten des Programms eingetragen, mit dem die Berechnungen durchgeführt werden. Den Rest erledigt die Elektronik selbst.

Berechnung mit Formeln

Diese Art der hydraulischen Berechnung ähnelt der oben beschriebenen, d. h. es werden dieselben Daten benötigt, das Verfahren ist jedoch langwierig. Da alles manuell erledigt werden muss, muss der Konstrukteur außerdem eine Reihe von Zwischenoperationen durchführen, um die erhaltenen Werte für die endgültige Berechnung zu verwenden.

Sie müssen auch viel Zeit aufwenden, um viele Konzepte und Probleme zu verstehen, auf die eine Person bei der Verwendung eines speziellen Programms nicht stößt. Die Gültigkeit des oben Gesagten kann überprüft werden, indem man sich mit den zu verwendenden Formeln vertraut macht.

Die Berechnung mittels Formeln ist komplex und daher nicht für jedermann zugänglich. Das Bild zeigt Formeln zur Berechnung des Druckabfalls im Hoch-, Mittel- und Niederdrucknetz und des hydraulischen Reibungskoeffizienten

Bei der Anwendung von Formeln, wie bei hydraulischen Berechnungen mit einem speziellen Programm, gibt es Besonderheiten für Gasleitungen mit niedrigem, mittlerem und natürlich hoher Druck. Und es lohnt sich, daran zu denken, denn ein Fehler ist immer mit erheblichen finanziellen Kosten verbunden.

Berechnungen mit Nomogrammen

Jedes spezielle Nomogramm ist eine Tabelle, die eine Reihe von Werten anzeigt, durch deren Untersuchung Sie die gewünschten Indikatoren erhalten können, ohne Berechnungen durchführen zu müssen. Bei hydraulischen Berechnungen der Durchmesser des Rohres und die Dicke seiner Wände.

Nomogramme zur Berechnung sind eine einfache Möglichkeit, die notwendigen Informationen zu erhalten. Es reicht aus, auf die Leitungen zu verweisen, die den angegebenen Netzwerkeigenschaften entsprechen

Für Polyethylen- und Stahlprodukte gibt es separate Nomogramme. Bei der Berechnung wurden Standarddaten verwendet, beispielsweise die Rauheit der Innenwände. Daher müssen Sie sich keine Sorgen um die Richtigkeit der Informationen machen.

Berechnungsbeispiel

Es wird ein Beispiel für die Durchführung hydraulischer Berechnungen mit einem Programm für Niederdruck-Gasleitungen gegeben. In der vorgeschlagenen Tabelle sind alle Daten, die der Designer selbstständig eingeben muss, gelb hervorgehoben.

Diese sind im Abschnitt über computerhydraulische Berechnungen oben aufgeführt. Dies sind die Gastemperatur, der kinetische Viskositätskoeffizient und die Dichte.

In diesem Fall werden Berechnungen für Kessel und Öfen durchgeführt, daher ist es notwendig, die genaue Anzahl der Brenner anzugeben, die 2 oder 4 betragen kann. Genauigkeit ist wichtig, da das Programm den Gleichzeitigkeitskoeffizienten automatisch auswählt.

Im Bild sind die Spalten, in denen die Indikatoren vom Designer selbst eingetragen werden müssen, gelb hervorgehoben. Nachfolgend finden Sie die Formel zur Berechnung der Durchflussrate auf der Baustelle

Es lohnt sich, auf die Nummerierung der Abschnitte zu achten – sie werden nicht unabhängig erfunden, sondern einem zuvor erstellten Diagramm entnommen, in dem ähnliche Nummern angegeben sind.

Als nächstes werden die tatsächliche Länge der Gasleitung und die sogenannte berechnete Länge, die länger ist, notiert. Dies liegt daran, dass in allen Bereichen, in denen lokaler Widerstand vorhanden ist, die Länge um 5-10 % erhöht werden muss. Dies geschieht, um einen unzureichenden Gasdruck bei den Verbrauchern zu verhindern. Das Programm führt die Berechnungen selbstständig durch.

Für jeden Standort wird vorab der Gesamtverbrauch in Kubikmetern berechnet, für den eine eigene Spalte vorgesehen ist. Wenn es sich bei dem Gebäude um ein Mehrfamilienhaus handelt, müssen Sie die Anzahl der Wohnungen angeben, beginnend mit dem Höchstwert, wie in der entsprechenden Spalte ersichtlich.

Es ist zwingend erforderlich, in die Tabelle alle Elemente der Gasleitung einzutragen, bei deren Durchgang Druckverluste auftreten. Das Beispiel zeigt ein thermisches Absperrventil, ein Absperrventil und einen Zähler. Der Schadenswert wurde jeweils dem Produktpass entnommen.

Mit einem Programm können Sie Berechnungen für alle Arten von Gasleitungen durchführen. Das Bild zeigt Berechnungen für ein Mitteldrucknetz

Der Innendurchmesser des Rohrs wird gemäß den technischen Spezifikationen angegeben, sofern das Gasunternehmen entsprechende Anforderungen hat, oder anhand eines zuvor erstellten Diagramms. In diesem Fall ist in den meisten Gebieten eine Größe von 5 cm vorgeschrieben, da der Großteil der Gasleitung entlang der Fassade verläuft und die örtliche Stadtgasversorgung einen Durchmesser von mindestens 5 cm vorschreibt.

Wenn man sich mit dem gegebenen Beispiel zur Durchführung einer hydraulischen Berechnung auch nur oberflächlich vertraut macht, fällt leicht auf, dass es neben den von einer Person eingegebenen Werten noch eine Vielzahl weiterer gibt. Dies alles ist das Ergebnis des Programms, denn nach der Eingabe der Zahlen in die spezifischen gelb hervorgehobenen Spalten ist die Berechnungsarbeit für die Person abgeschlossen.

Das heißt, die Berechnung selbst erfolgt recht schnell, wonach die empfangenen Daten zur Genehmigung an die Stadtgasabteilung Ihrer Stadt gesendet werden können.

Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema

Dieses Video macht es möglich zu verstehen, wo hydraulische Berechnungen beginnen und wo Konstrukteure die notwendigen Daten erhalten:

Das folgende Video zeigt ein Beispiel für eine Art Computerberechnung:

Unten sehen Sie ein Beispiel für eine Berechnung mit einem Computerprogramm:

Um eine hydraulische Berechnung mit einem Computer durchzuführen, wie es der Profilkodex zulässt, reicht es aus, sich ein wenig mit dem Programm vertraut zu machen und die erforderlichen Daten zu sammeln.

Dies alles hat jedoch keine praktische Bedeutung, da die Erstellung eines Projekts ein viel umfangreicherer Vorgang ist und viele andere Themen umfasst. Vor diesem Hintergrund werden die meisten Bürger auf die Hilfe von Spezialisten angewiesen sein.

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