(2.9)

За формулою, рекомендованою ДБН В.2.5 – 20, визначаємо внутрішній діаметр харатерної ділянки газової мережі, що має усереднене значення витрати газу ,

, (2.10)

де - середнє значення температури газу в газовій мережі.

Обчислюємо гідравлічний нахил на характерній ділянці при прийнятій швидкості руху газу

, (2.11)

де - абсолютна еквівалентна шорсткість внутрішньої поверхні труб

- кінематична в’язкість газу за нормальних умов

- густина газу за нормальних умов.

Порівнюємо розрахований гідравлічний нахил з максимально допустимим . Якщо різниця між ними перевищує задану точність розрахунку, тобто виконується умова

(2.12)

то зменшуємо швидкість руху газу за умовою

(2.13)

де - крок зміни швидкості руху газу на ділянці.

У результаті послідовних наближень одержуємо середню швидкість руху газу, пристосовану для газової мережі, що проектується.

Розрахунок передбачає виконання однотипних операцій для кожної ділянки газової мережі. Тому для проведення цих розрахунків у програмі організовуються цикли.

У мережах перших двох циклів, зовнішнього за індексом k і внутрішнього за індексом і, виконуються такі операції.

Для кожної ділянки газової мережі визначаємо необхідний внутрішній діаметр труби за формулою

(2.14)

Одержане значення діаметра заокруглюємо до найближчого більшого стандартного значення.

У межах наступних двох циклів проводяться такі розрахунки. Для кожної ділянки газової мережі знаходимо число Рейнольдса за формулою

(2.15)

Для

(2.16)

для

(2.17)

при турбулентному режимі

(2.18)

У формулах (2.16-2.18) числові коефіцієнти враховують додаткові втрати тиску в місцевих опорах газових мереж.

Для виконання гідравлічної ув’язки кілець витраті газу на ділянці і втратам тиску від терта присвоюємо знай «плюс», якщо рух газу на ділянці відбувається за годинниковою стрілкою, і знак «мінус», якщо газ на ділянці рухається проти стрілки годинника.

Далі виконується гідравлічна ув’язка кілець. Для кожного контуру знаходимо суму втрат тиску з врахуванням знаків і за абсолютною величиною

(2.19)

(2.20)

Для всіх контурів газовох мережі обчислюємо значення похибки , величина якої показує ступінь виконання другого закону Кірхгофа

(2.21)

Якщо хоча би для одного контуру похибка перевищує задану точність розрахунку , то необхідно виконати гідравлічну ув’язку шляхом введення поправочних витрат газу.

Гідравлічна ув’язка реалізується таким чином. Для всіх ділянок знаходимо відношення втрат тиску до витрати газу, а потім обчислюємо суму цих відношень для кожного контуру

(2.22)

Для всіх контурів визначаємо поправочну витрату газу, що враховує нев’язку у своєму контурі,

, (2.23)

де 1,75 – числовий коефіцієнт для випадку роботи газових мереж низького тиску у зоні гідравлічно гладких труб тербулентного режиму.

Знаходимо поправочну витрату, що враховує нев’язку у сусідніх контурах,

, (2.24)

де - перше наближення поправочної витрати газу для сусідніх кілець, що мають спільні ділянки з кільцем, що розглядається;

- відношення зазначених параметрів для ділянок, що є спільними для двох відповідних кілець.

Обчислюємо загальні поправочні витрати газу для всіх контурів газової мережі

(2.25)

Для кожної ділянки газової мережі обчислюємо уточнені витрати газу за формулою

(2.26)

Уточнені витрати газу підставляються у формулу (3.14) і розрахунок повторється до тих пір, поки похибка Кірхгофа для всіх контурів не стане меншою від заданої точності розрахунку.

2.3 Характеристика стандартної програми для проектного розрахунку кільцевої газової мережі низького тиску

Описаний вище обчислювальний алгоритм реалізований у програмі GMN1, яка написана на мові BASIC. Текст програми GMN1 наведений у додатку . Програма, за структурою циклічна, розгалужена, у ній реалізується метод послідовних наближень. Параметри ділянок вводиться і виводиться у вигляді двовимірних масивів.

Перелік вхідних ідентифікаторів програми GMN1 оформлені у таблиці 2.3.

До комплекту вхідних даних для проектного гідравлічного розрахунку кільцевої газової мережі низького тиску входить витрата газу на характерній ділянці . Її величина визначає середнє значення швидкості руху газу в елементах газової мережі. Змінюючи знечення витрати газу у широких межах, можна адаптувати методику розрахунку до конкретних умов газопостачання населених пунктів.

При проектуванні газових мереж населеного пункту, використовуючи програму GMN1, виконуємо не один, а декілька гідравлічних розрахунків при різних значеннях характерної витрати газу на її ділянках. У результаті одержуємо кілька варіантів структури кільцевої газової мережі низького тиску які суттєво відрізня.ться значеннями діаметрів окремих ділянок.

Аналізуємо одержані варіанти і відбираємо технологічно допустимі, в яких фактичний перепад тиску не перевищує максимально допустимого значення . Для остаточного вибору варіанта структури газової мережі, який може бути рекомендований до практичної реалізації, необхідно за певною методикою виконати техніко-економічні розрахунки і вибрати той варіант системи газопостачання населеного пункту, що характеризується найкращими економічними показниками. Текст програми наведено у додатку В

Таблиця 2.3 – Перелік вхідних ідентифікаторів програми GMN1

Назва параметра | Позначення | Одиниці вимірювання

в алгоритмі | в програмі

Абсолютний тиск газу на початку газової мережі | Pn | PN | Па

Допустимі втрати тиску в мережі | Pдоп | DPS | Па

Середня температура газу в газових мережах | T | T | К

Максимальна швидкість руху газу на ділянках мережі | Wmax | WM | м/с

Коефіцієнт кінематичної в’язкості за нормальних умов | н | NU | м2/с

Густина газу за нормальних умов | н | RO | кг/м3

Абсолютна еквівалентна шорсткість | ke | KE | см

Точність розрахунку гідравлічного нахилу | EPSI | Па/м

Довжина основного напрямку руху газу | Lo | LO | м

Витрата на характерній ділянці | Qcp | QN | м3/год

Точність гідравлічної ув’язки контурів | k | EPS | %

Кількість контурів | nk | NK | -

Кількість ділянок у контурі | nдк | NM(K) | -

Масив індексів, що вказують номер сусіднього контуру | jk,i | J(K,I) | -

Масив довжин ділянок | lk,i | L(K,I) | м

Масив розрахункових витрат газу на ділянках | Qk,i | Q(K,I) |