Скорость газа в газопроводе: как считать
Скорость газа — v = Q_раб/(3600·πd²/4), где Q_раб — объёмный расход при рабочем давлении и температуре: Q_раб = Q₀·P₀/P_абс·T/273,15. При низком давлении рабочий расход почти равен нормальному, при среднем и высоком он в разы меньше — газ сжат. П. 3.38 СП 42-101-2003 ограничивает скорость по шуму: 7 м/с в газопроводах низкого давления, 15 — среднего, 25 — высокого; для надземных и внутренних газопроводов это второе после потерь условие подбора диаметра.
Пример: 20 м³/ч природного газа во внутреннем газопроводе 51 мм при 2 кПа изб. — 2,67 м/с, запас до 7 м/с двукратный; минимальный диаметр под 7 м/с при этом расходе — 31 мм. Среднее давление: 500 м³/ч при 0,2 МПа изб. в трубе 98 мм — рабочий расход 168 м³/ч и скорость 6,19 м/с при пределе 15 м/с; тот же расход в той же трубе при низком давлении дал бы 18,1 м/с — именно поэтому магистрали ведут под средним и высоким давлением, а не толстыми трубами низкого.
Скорость влияет и на потери: они пропорциональны v², и при 7 м/с на низком давлении потери на метр уже велики для лимита 180 даПа, так что диаметр внутренних газопроводов обычно определяет всё-таки перепад, а скорость — газопроводы среднего давления и участки после ГРП. Для жидкой фазы СУГ действуют свои пределы (3.33): не более 1,2 м/с во всасывающих и 3 м/с в напорных трубопроводах.
Скорость газа по трубам и режимам давления
✗ — выше предела для категории (7 м/с при низком, 15 при среднем, 25 при высоком).
Пределы скорости и потерь по категориям
П. 3.38 СП 42-101 и границы категорий по СП 62.
Расчётные суммарные потери давления газа в газопроводах низкого давления (от источника газоснабжения до наиболее удалённого прибора) принимаются не более 180 даПа, в том числе в распределительных газопроводах 120 даПа, в газопроводах-вводах и внутренних газопроводах — 60 даПа.— СП 42-101-2003, п. 3.25
Как считать и что проверить
- Пересчитывайте расход на рабочее давление: при 0,3 МПа изб. рабочий объём в 4 раза меньше нормального, и скорость падает вчетверо.
- Температуру газа берите реальную: зимой в надземном газопроводе она ниже 0 °C, и рабочий объём меньше нормального ещё на несколько процентов.
- При скоростях, близких к пределу, проверяйте шум на арматуре и сужениях — там скорость выше средней по трубе в разы.
- Минимальный диаметр под предельную скорость d = √(4·Q_раб/(3600·π·v_max)) — быстрая оценка перед подбором по потерям.
Остальные режимы — на страницах серии ниже и в полном калькуляторе газопровода; водяные сети считаются в гидравлическом расчёте трубопровода, арматура — в расчёте Kv для газа и пара.
- СП 42-101-2003 «Общие положения по проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб» — расчётные расходы (3.18–3.20, табл. 2–5), допустимые потери (3.25), формулы падения давления (3.27–3.31), скорости (3.38), предварительный диаметр (3.39), сортамент и номограммы (прил. Б). Госстрой России. 2003. ↗ ссылка
- СП 62.13330.2011 «Газораспределительные системы» (актуализированный СНиП 42-01-2002) — категории давления газопроводов, требования к трубам и прокладке. Минрегион России. 2011.
- СНиП 2.04.08-87* «Газоснабжение» — исходные формулы гидравлического расчёта и коэффициентов одновременности, унаследованные СП 42-101. Госстрой СССР. 1987.
- Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям — коэффициенты местных сопротивлений отводов, тройников, арматуры. Машиностроение. 1992.
