OBLICZANIE SPADKU CIŚNIENIA GAZU W INSTALACJACH WYKONANYCH Z RUR MIEDZIANYCH.

(INSTALACJA GAZOWA NISKIEGO CIŚNIENIA - PONIŻEJ 10kPa)

---

SPADEK CIŚNIENIA GAZU NA DANYM ODCINKU INSTALACJI GAZOWEJ

 

 

 gdzie:

R_i - jednostkowe straty liniowe ciśnienia na określonym odcinku, [Pa/m],

l_i - długość odcinka instalacji, [m]

Z_i - miejscowe straty ciśnienia na określonym odcinku (np. kolanka, trójniki, kurki, gazomierze itp.). [Pa]

Δ_pHi - strata (odzysk) ciśnienia spowodowana różnicą poziomów i gęstości gazu w stosunku do powietrza na określonym odcinku [Pa].

 

---

             JEDNOSTKOWE LINIOWE STRATY CIŚNIENIA

• Dla wyznaczenia liniowych strat ciśnienia konieczna jest znajomość przepływu obliczeniowego gazu na danym odcinku instalacji, którą wyznacza się wg wzoru:

 

gdzie:

V - przepływ obliczeniowy gazu [m³/h],

Q - moc odbiornika gazowego, [kW],

η- sprawność odbiornika gazowego,

W_d - wartość opałowa gazu [kWh/m³].

 Wartość opałową gazu przyjęto wg danych PGNiG:

Gaz wysokometanowy typu E (GZ-50)                             W_d=31MJ/m³,

Gaz ziemny zaazotowany typu Lw (GZ-41,5)                  W_d=27MJ/m³,

Gaz ziemny zaazotowany typu Ls (GZ-35)                      W_d=24MJ/m³.

 (Warunki odniesienia dla procesu spalania i objętości: t1/t2 - 298,15 K (25^oC)/273,15 K (0^oC), p1=p2=101,325 kPa)

 

• Liniowe straty ciśnienia R przypadające na 1m rury miedzianej w instalacji gazu ziemnego przedstawiono w poniższej tabeli. Kalkulator umożliwia obliczenie strat również dla pośrednich wartości przepływu.

 

Szczytowy pobór gazu [m3/h]	12x1	15x1	18x1	22x1	28x1,5	35x1,5	42x1,5	54x1,5
	R [Pa/m]
1,0	21,66	4,00	1,74	0,65	-	-	-	-
1,5	43,40	12,51	4,70	1,28	-	-	-	-
2,0	71,43	20,48	7,67	2,46	0,61	-	-	-
2,5	105,51	30,10	11,21	3,88	1,28	-	-	-
3,0	145,39	41,33	15,36	5,40	1,88	0,58	-	-
3,5	-	54,05	20,05	7,01	2,46	0,76	-	-
4,0	-	68,33	25,30	8,76	3,06	0,95	-	-
4,5	-	-	31,08	10,68	3,72	1,16	-	-
5,0	-	-	-	12,82	4,44	1,39	0,55	-
5,5	-	-	-	15,17	5,24	1,64	0,64	-
6,0	-	-	-	17,71	6,09	1,90	0,74	-
6,5	-	-	-	20,38	7,01	2,18	0,85	-
7,0	-	-	-	23,15	7,99	2,47	0,97	0,30
7,5	-	-	-	26,07	9,01	2,79	1,09	0,34
8,0	-	-	-	29,28	10,09	3,11	1,22	0,38
8,5	-	-	-	-	11,21	3,46	1,35	0,42
9,0	-	-	-	-	12,37	3,82	1,49	0,46
9,5	-	-	-	-	13,59	4,19	1,64	0,51
10,0	-	-	-	-	14,86	4,58	1,79	0,55
10,5	-	-	-	-	16,19	4,99	1,95	0,60
11,0	-	-	-	-	17,58	5,41	2,11	0,65
11,5	-	-	-	-	19,02	5,85	2,28	0,70
12,0	-	-	-	-	20,51	6,30	2,46	0,75
12,5	-	-	-	-	22,02	6,77	2,64	0,81
13,0	-	-	-	-	-	7,25	2,82	0,87
13,5	-	-	-	-	-	7,74	3,02	0,93
14,0	-	-	-	-	-	8,25	3,21	0,99
14,5	-	-	-	-	-	8,77	3,42	1,05
15,0	-	-	-	-	-	9,31	3,62	1,11
15,5	-	-	-	-	-	9,86	3,84	1,18
16,0	-	-	-	-	-	10,43	4,06	1,24
16,5	-	-	-	-	-	11,01	4,28	1,31
17,0	-	-	-	-	-	11,60	4,51	1,38
17,5	-	-	-	-	-	12,21	4,74	1,46
18,0	-	-	-	-	-	12,84	4,98	1,53
18,5	-	-	-	-	-	13,47	5,23	1,60
19,0	-	-	-	-	-	14,12	5,48	1,68
19,5	-	-	-	-	-	14,79	5,73	1,76
20,0	-	-	-	-	-	15,47	5,99	1,83
20,5	-	-	-	-	-	-	6,26	1,92
21,0	-	-	-	-	-	-	6,53	2,00
21,5	-	-	-	-	-	-	6,81	2,08
22,0	-	-	-	-	-	-	7,09	2,16
22,5	-	-	-	-	-	-	7,38	2,25
23,0	-	-	-	-	-	-	7,67	2,34
23,5	-	-	-	-	-	-	7,97	2,43
24,0	-	-	-	-	-	-	8,27	2,52
24,5	-	-	-	-	-	-	8,57	2,61
25,0	-	-	-	-	-	-	8,89	2,71
25,5	-	-	-	-	-	-	9,20	2,80
26,0	-	-	-	-	-	-	9,53	2,90
26,5	-	-	-	-	-	-	9,85	3,00
27,0	-	-	-	-	-	-	10,18	3,10
27,5	-	-	-	-	-	-	10,52	3,20
28,0	-	-	-	-	-	-	10,86	3,31
28,5	-	-	-	-	-	-	11,21	3,41
29,0	-	-	-	-	-	-	11,56	3,52
29,5	-	-	-	-	-	-	11,91	3,63
30,0	-	-	-	-	-	-	12,27	3,74
30,5	-	-	-	-	-	-	12,63	3,84
31,0	-	-	-	-	-	-	12,99	3,95

             

---

 

              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].

•  W poniższej tabeli przedstawiono współczynniki oporów miejscowych wybranych łączników i armatury:

 

 

• 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 λ 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 zewnętrzna rury miedzianej [mm]	Długość zastępcza [m]
	Kurek kulowy	Kurek kątowy	Kolanko	Zwężka	Trójnik z głównym przepływem gazu pod kątem
					0°	90º
12	0,10	0,30	0,40	0,10	0,10	0,25
15 lub 18	0,15	0,40	0,55	0,10	0,15	0,40
22	0,30	0,70	1,30	0,10	0,40	0,90
28	0,30	0,70	1,30	0,15	0,40	1,10
35	0,30	0,80	1,50	0,20	0,50	1,40
42	0,40	1,10	1,80	0,25	0,70	1,90
54	0,50	1,70	1,90	0,30	1,00	2,70

 

---

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:

Δp_Hi        - strata ciśnienia spowodowana różnicą poziomów [Pa],

g             - przyspieszenie ziemskie (9,81 m/s²),

ΔH_i         - 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]

ρ_p            - 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.

 

---