OBLICZANIE SPADKU CIŚNIENIA GAZU W INSTALACJACH WYKONANYCH Z RUR STALOWYCH.
(INSTALACJA GAZOWA NISKIEGO CIŚNIENIA – PONIŻEJ 10kPa)
SPADEK CIŚNIENIA GAZU NA DANYM ODCINKU INSTALACJI GAZOWEJ
gdzie:
Ri - jednostkowe straty liniowe ciśnienia na określonym odcinku, [Pa/m],
li - długość odcinka instalacji, [m]
Zi - miejscowe straty ciśnienia na określonym odcinku (np. kolanka, trójniki, kurki, gazomierze itp.). [Pa]
ΔpHi - strata (odzysk) ciśnienia spowodowana różnicą poziomów i gęstości gazu w stosunku do powietrza na określonym odcinku [Pa].
JEDNOSTKOWE LINIOWE STRATY CIŚNIENIA
- Jednostkowe liniowe straty ciśnienia na danym odcinku instalacji gazowej w rurociągach stalowych wg wzoru Reonuarda zmodyfikowanego (w celu ułatwienia obliczeń) przez A. Osiadacza wyznacza się wg wzoru:
gdzie:
Ri - jednostkowe straty liniowe ciśnienia na określonym odcinku [Pa/m],
ρ- gęstość gazu [kg/m3],
V - przepływ obliczeniowy gazu [m3/h],
Dw - średnica wewnętrzna przewodu [m].
PRZEPŁYW OBLICZENIOWY GAZU NA DANYM ODCINKU INSTALACJI
gdzie:
V - przepływ obliczeniowy gazu [m3/h],
Q - moc odbiornika gazowego, [kW],
η - sprawność odbiornika gazowego,
Wd - wartość opałowa gazu [kWh/m3].
Wartość opałową gazu przyjęto wg danych PGNiG:
Gaz wysokometanowy typu E (GZ-50) Wd=31MJ/m3,
Gaz ziemny zaazotowany typu Lw (GZ-41,5) Wd=27MJ/m3,
Gaz ziemny zaazotowany typu Ls (GZ-35) Wd=24MJ/m3.
(Warunki odniesienia dla procesu spalania i objętości: t1/t2 - 298,15 K (25oC)/273,15 K (0oC), p1=p2=101,325 kPa)
MIEJSCOWE STRATY CIŚNIENIA
- Wartość oporu miejscowego zależy od liczby Reynoldsa, chropowatości wewnętrznej, kształtu elementu wyposażenia instalacji, rozkładu prędkości w przekroju, a dla elementów odcinających również od stopnia otwarcia.
- Miejscowe straty ciśnienia na kolankach, trójnikach, kurkach, itp. oblicza się wg wzoru:
gdzie:
Z - miejscowa strata ciśnienia [Pa],
ξ - współczynnik oporów miejscowych,
ρ - gęstość gazu [kg/m3],
W - prędkość gazu [m/s].
- Aby uprościć obliczenia miejscowych strat ciśnienia wprowadzono pojęcie długości zastępczej.
Długość zastępcza jest to długość rurociągu o średnicy d, która przy średniej prędkości w i współczynniku tarcia l wywołuje stratę ciśnienia równą stracie ciśnienia w elementach kształtowych mających całkowity współczynnik oporów miejscowych równy ∑ξ.
- W poniższej tabeli przedstawiono przybliżone wartości długości zastępczej równoważne oporowi miejscowemu wybranych łączników i armatury:
|
Średnica nominalna rury stalowej [mm] |
Długość zastępcza [m] |
||||
|
Kurek kulowy |
Kolanko |
Zwężka |
Trójnik z głównym przepływem gazu pod kątem |
||
|
0° |
90º |
||||
|
15 |
0,10 |
0,20 |
0,10 |
0,20 |
0,30 |
|
20 |
0,15 |
0,50 |
0,30 |
0,60 |
0,90 |
|
25 |
0,15 |
0,70 |
0,40 |
0,80 |
1,20 |
|
32 |
0,20 |
0,90 |
0,50 |
1,00 |
1,50 |
|
40 |
0,20 |
1,10 |
0,60 |
1,20 |
1,80 |
|
50 |
0,25 |
1,70 |
0,90 |
1,90 |
2,80 |
|
65 |
0,40 |
2,70 |
1,40 |
2,80 |
4,20 |
|
80 |
0,40 |
2,70 |
1,40 |
2,80 |
4,20 |
|
100 |
0,55 |
3,30 |
1,80 |
3,70 |
5,50 |
ODZYSK (STRATA) CIŚNIENIA W PIONOWYCH ODCINKACH INSTALACJI.
- Przy dużych różnicach wysokości poszczególnych odcinków gazociągu niskiego ciśnienia wskazane jest uwzględnienie zmian ciśnienia gazu.
- Wpływ różnicy wysokości można określić za pomocą wzoru:
gdzie:
ΔpHi - strata ciśnienia spowodowana różnicą poziomów [Pa],
g - przyspieszenie ziemskie (9,81 m/s2),
ΔHi - różnica wysokości na określonym odcinku, która ma znak dodatni jeżeli gaz przepływa do góry, a znak ujemny – przy przepływie gazu w dół [m],
ρ - gęstość gazu [kg/m3]
ρp - gęstość powietrza (1,293kg/m3).
DOPUSZCZALNE SPADKI CIŚNIENIA W INSTALACJI GAZOWEJ NISKIEGO CIŚNIENIA
- Obliczony całkowity spadek ciśnienia w wewnętrznej instalacji gazowej powinien być niższy od wartości dopuszczalnych.
- Dopuszczalne wartości spadku ciśnienia w zależności od rodzaju gazu przedstawiono w poniższej tabeli.
|
Rodzaj gazu |
Instalacja zasilana z sieci niskiego ciśnienia |
|
Gaz ziemny GZ-35 |
100 |
|
Gaz ziemny GZ-41,5 |
100 |
|
Gaz ziemny GZ-50 |
150 |
LITERATURA
- K. Bąkowski, J. Bartuś, R. Zajda. Projektowanie instalacji gazowych.
- K. Bąkowski. Gazyfikacja.
- Centrum Szkolenia i Doskonalenia Zawodowego Gazownictwa PGNiG. Miedź w instalacjach gazowych.