Калькулятор гидравлического расчёта газопровода

Расчёт нужен, чтобы проверить, хватит ли выбранного диаметра трубы до газовых приборов: при слишком тонкой трубе давление на плите или котле упадёт. Калькулятор показывает потери давления на участке, а сравнивать их нужно с допустимыми, которые задают проект и газоснабжающая организация. Диаметр по расходу напрямую не подбирается: введите несколько диаметров и выберите наименьший, при котором потери укладываются в допуск.

Расход газа - сумма расходов приборов на участке в куб. м/ч, берётся из паспортов оборудования. Ориентиры из подсказки поля: плита на 4 конфорки - около 1,2 куб. м/ч, котёл 24 кВт - около 2,7 куб. м/ч. Длину участка измерьте по трассе в метрах.

Диаметр вводится внутренний и в сантиметрах: стальная труба 3/4'' - около 2,1 см, 1'' - 2,7 см. Выберите материал: сталь или полиэтилен. Плотность газа при нормальных условиях (по умолчанию 0,73 кг/куб. м) и кинематическую вязкость (по умолчанию 14,3*10^-6 кв. м/с - значение для природного газа по СП 42-101) для природного газа можно не менять.

Надбавка на местные сопротивления учитывает повороты, краны и другие фасонные элементы. Подсказка поля по СП 42-101: 5-10% для наружных и до 20-25% для внутренних газопроводов; по умолчанию стоит 10%.

Типичные ошибки: ввести диаметр в миллиметрах вместо сантиметров или наружный диаметр вместо внутреннего. Диаметр входит в формулу в пятой степени, поэтому такая ошибка меняет результат на порядки.

Калькулятор считает только сети низкого давления. Расчёт справочный и не заменяет проект газоснабжения.

Сначала по числу Рейнольдса определяется режим течения газа, затем коэффициент гидравлического трения коэффициент трения и потери давления по формуле для сетей низкого давления.

Число Рейнольдса = 0,0354 * Расход / (Диаметр * ню)
коэффициент трения = 64 / Число Рейнольдса, если оно <= 2000 (ламинарный режим)
коэффициент трения = 0,0025 * Число Рейнольдса в степени 0,333, если оно больше 2000 и <= 4000 (критический режим)
коэффициент трения = 0,11 * (Шероховатость / Диаметр + 68 / Число Рейнольдса) в степени 0,25, если оно больше 4000 (турбулентный режим)
Потери давления = 626,1 * коэффициент трения * Расход^2 * плотность0 * Длина * (1 + Надбавка / 100) / Диаметр^5
Удельные потери = Потери давления / Длина

Расход - расход газа, куб. м/ч; Диаметр - внутренний диаметр трубы, см; Длина - длина участка, м; Надбавка - надбавка на местные сопротивления, %; плотность0 - плотность газа при нормальных условиях, кг/куб. м; ню - кинематическая вязкость (вводится в единицах 10^-6 кв. м/с и умножается на 10^-6); Шероховатость - эквивалентная шероховатость стенки, зависит от материала:

• сталь - 0,01 см;
• полиэтилен - 0,0007 см.

Потери давления - в паскалях, удельные потери - в Па/м. Коэффициент 626,1 получается из формулы Дарси-Вейсбаха при переводе расхода в куб. м/ч и диаметра в сантиметры.

Методика - СП 42-101-2003 "Общие положения по проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб", раздел 3 "Гидравлический расчёт газопроводов" (пп. 3.21-3.32, формула (5) для низкого давления, формулы для числа Рейнольдса и коэффициент трения, значения шероховатости и ню).

Округление: число Рейнольдса - до целого, коэффициент трения - 5 знаков, потери - 1 знак, удельные потери - 3 знака после запятой.

Упрощения: только сети низкого давления; местные сопротивления учтены процентной надбавкой (умножение потерь на 1 + надбавка равносильно удлинению участка на тот же процент). Для газопроводов среднего и высокого давления формула другая (через разность квадратов давлений) - калькулятор её не считает. Допустимые потери давления не проверяются. При нулевом диаметре расчёта нет.

Пример: стальная труба, внутренний диаметр 2,5 см, расход 5 куб. м/ч, длина 30 м, надбавка 10%, плотность0 = 0,73 кг/куб. м, ню = 14,3*10^-6 кв. м/с.

Число Рейнольдса = 0,0354 * 5 / (2,5 * 14,3*10^-6) примерно 4951 - турбулентный режим
коэффициент трения = 0,11 * (0,01 / 2,5 + 68 / 4951) в степени 0,25 примерно 0,04014
Потери давления = 626,1 * 0,04014 * 25 * 0,73 * 30 * 1,1 / 2,5^5 примерно 155,0 Па
Удельные потери примерно 5,166 Па/м