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

  1. K. Bąkowski, J. Bartuś, R. Zajda. Projektowanie instalacji gazowych.
  2. K. Bąkowski. Gazyfikacja.
  3. Centrum Szkolenia i Doskonalenia Zawodowego Gazownictwa PGNiG. Miedź w instalacjach gazowych.