Obliczenia i interpretacja wyników

Obliczenia

Po wykonaniu sprawdzenia poprawności zbudowanego modelu instalacji oraz wstępnego dobrania średnic można wykonać obliczenia przez naciśnięcie w pasku narzędzi  programu ikony:

Program ArCADia: Wstążka Gaz⇒Grupa logiczna Instalacje Gazowe⇒  

Program AutoCAD lub ArCADia-INTELLICAD: Pasek narzędzi Instalacje Gazowe obliczenia.bmp 

lub napisz IGAS_CALC

Po jej naciśnięciu wyświetla się okno z tabelą obliczeniową.

 

Okno zawiera dwie tabele.

Tabela górna służy do wyboru przez użytkownika drogi obliczeniowej, na której będą przeprowadzane obliczenia strat ciśnienia oraz ciśnienia przed odbiornikiem gazu.

Użytkownik poprzez zaznaczenie haczyka  w polu wyboru przy danym odbiorniku dokonuje wyboru ścieżki, na której będzie przeprowadzał obliczenia.

Użytkownik otrzymuje informację o całkowitej długości odcinka obliczeniowego jak również
o maksymalnym, dopuszczalnym,  jednostkowym spadku ciśnienia. Spadek ciśnienia dopuszczalny jednostkowy  jest tak wyznaczony, że na drodze do odbiornika całkowity spadek ciśnienia nie będzie przekraczał wartości określonej dla danego rodzaju przyłącza.

 

Po zaznaczeniu pola wyboru wypełnia się tabela obliczeniowa. Obliczenia wykonane zostają
na drodze od wyznaczonego odbiornika do szafki  głównej.

Program oblicza starty ciśnienia liniowe oraz miejscowe na odcinkach obliczeniowych oraz podaje całkowitą stratę ciśnienia na drodze do odbiornika gazu.

Pod tabelą podane są wielkości:

-    Suma strat ciśnienia (Pa)  – suma wszystkich strat ciśnienia na drodze obliczeniowej

-    Odzysk/ubytek ciśnienia  - zmiana ciśnienia ze względu na różnicę gęstości gazu i powietrza oraz wysokość zamontowanego odbiornika gazowego. W przypadku gazu lżejszego od powietrza występuje odzysk, natomiast w przypadku gazu cięższego od powietrza występuje ubytek ciśnienia wówczas wartość ze znakiem „-‘’.

-    Całkowitą stratę ciśnienia – strata z uwzględnieniem odzysku lub ubytku

-    Ciśnienia minimalne i maksymalne przed urządzeniem gazowym.

 

Rys. 47.        Widok tabeli obliczeniowych.

 

 

W kolumnach tabeli zamieszczone są:

Kolumna  1 – Nazwa odcinka obliczeniowego stanowiącego trasę od źródła gazu do odbiornika.

Oznaczenie odcinka obliczeniowego. Numery węzłów początkowego i  końcowego odcinka obliczeniowego. Po wyborze odcinka obliczeniowego i przeprowadzeniu obliczeń na rzucie oraz na rozwinięciu pojawiają się oznaczenia odcinków obliczeniowych. Zmiana wyboru trasy obliczeniowej powoduje przebudowę oznaczeń odcinków obliczeniowych dla nowej trasy.

 

 Kolumna 2 –Rzeczywisty przepływ gazu

 

Posiadając wielkość mocy cieplnej M urządzenia gazowego oraz wielkość wartości opałowej wyznaczonej w oknie parametrów szafki gazowej głównej obliczony zostaje

Rzeczywisty przepływ gazu - Qr = (M/Hi) x 3,6    (m3/h)

Gdzie:

M- moc odbiornika wyrażona w kilowatach (kW)

Hi – wartość opałowa gazu (kW/m3)

W przypadku, gdy odcinek obliczeniowy prowadzi gaz dla n odbiorników wtedy otrzymuje on informację o sumie mocy odbiorników obsługiwanych

Rzeczywisty przepływ gazu - Qr = (ΣM /Hi) x 3,6    (m3/h)

 

Kolumna 3 – Współczynnik jednoczesności

Przypisywana jest dla odcinka obliczeniowego wartość współczynnika jednoczesności.

 

Wyznaczany ze wzoru  wg wzoru R. Zajdy: f=1/n0,52, gdzie n jest liczbą grup jednoczesności

2 Druga współczynniki jednoczesności wg zestawień wg K. Bąkowskiego

Kolumna 4- Obliczeniowy przepływ gazu

Obliczenie wartości  „Przepływu obliczeniowego” jest iloczynem przepływu rzeczywistego i współczynnika jednoczesności

 

Qobl = Qr x f, gdzie f jest współczynnikiem jednoczesności

Jeżeli odcinek obliczeniowy prowadzi gaz dla m  odbiorników gazowych (m – liczba odbiorników)

skupionych w n  grupach jednoczesności (n – liczba grup jednoczesności) oraz dla  k odbiorników gazowych nie zaliczanych do grupy jednoczesności to wzór na wyznaczenie obliczeniowego przepływu gazu odcinka i-tego odcinka będzie się przedstawiał:

 

Qobl-i = (Q1xfn + Q2xfn+ Q3xfn+…….+ Qmxfn) + Qa + Qb +Qc +……….+ Qk

 

Q1……….. Qm – rzeczywiste zużycie gazu dla odbiorników przynależnych do n grup jednoczesności

Qa……….. Qk – rzeczywiste zużycie gazu dla k odbiorników nie przynależnych do  grup jednoczesności

Kolumna 5

 

W kolumnie 5 sczytują się średnice z rysunku lub jeżeli użytkownik wybierze automatyczny dobór średnic  dobiorą się automatycznie średnice rurociągów. Do dalszych obliczeń będzie brana pod uwagę średnica wewnętrzna rury.

 

 

Kolumna 6-10- Długości zastępcze oporów miejscowych

 

Na danym odcinku zamontowana może być armatura odcinająca (zawory) oraz kształtki

Wstawiona na rurociąg armatura będzie przejmowała jego średnicę od rurociągu, również kształtki będą przejmowały średnicę od rurociągów.

W programie musi być wprowadzony mechanizm rozpoznawania kształtek.

Każdy element armatury oraz kształtka powoduje stratę ciśnienia miejscową. Straty miejscowe przeliczane są na tzw. długości zastępcze Lz dla danej średnicy. Długości zastępcze elementów na odcinku obliczeniowym będą dodawane do siebie, a ich suma będzie następnie dodawana do długości danego odcinka obliczeniowego. Inaczej mówiąc rzeczywista długość odcinka obliczeniowego będzie powiększana o sumę długości zastępczych.

tabela strat zastępczych

Tab 5.            Długości zastępcze dla armatury i kształtek w metrach rurociągu danej średnicy

 

 

 

Kolumna 11 – Długość całkowita odcinka

W kolumnie tej zaczytywana jest z rysunku długość rzeczywista odcinka obliczeniowego . Inaczej mówiąc długość od punktu węzłowego do punktu węzłowego lub od długość odcinka o stałej średnicy.

 

Kolumna 14 – Długość całkowita

Całkowita długość odcinkowa stanowiąca sumę długości rzeczywistej oraz długość długości zastępczych na tym odcinku.

Lco  =  ΣLz + Lo (m)

Gdzie:

ΣLz – suma długości zastępczych

Lo – długość odcinka

 

Kolumna 13 – Jednostkowa strata ciśnienia

Wyznaczenie spadku ciśnienia jednostkowego (przypadającego na 1 m długości rurociągu)

Jednostkowy spadek ciśnienia wyznacza się ze wzoru:

 

 

Δhj- jednostkowy spadek ciśnienia (Pa/m)

H min i  – minimalne ciśnienie na wejściu do instalacji (Pa)

λ     -  współczynnik tarcia o ścianki rurociągu

d – średnica wewnętrzna rurociągu (mm)

Qobl – przepływ obliczeniowy (m3/h)

 

 

Wyznaczenie współczynnika tarcia

 

 

Prędkość rzeczywistą obliczeniową

    (m/s)

 

Gdzie A – pole powierzchni wewnętrznego przekroju rury  liczymy ze wzoru:

                                                      

Dla gazu ziemnego grupy E lepkość kinematyczną przyjąć 14,3 x 10-6 m2/s

Współczynnik k dla rur stalowych wyniesie 0,045 (mm), dla rur miedzianych 0,0015 (mm)

Przy wyborze funkcji automatycznego doboru średnic wielkość strat ciśnienia na danym odcinku przypadająca na 1 m rurociągu nie powinna przekraczać  wielkości  Δhmax. = Δhd / 1,3 Lc  (Pa/m)

Kolumna 14.

W kolumnie tej obliczane są straty ciśnienia na armaturze dodatkowej Δhd

Kolumna 15.

Obliczanie straty jednostkowej [Pa/m]

K

Kolumna 16

Całkowita strata ciśnienia

Δh = Lco x Δhj (Pa)

 

Wielkości spadków odcinkowych zamieszczone w kolumnie 15 będą sumowane dając  sumę strat  ciśnienia na trasie obliczeniowej ΣΔh

Obliczenie odzysku/ubytku ciśnienia.

W instalacjach gazowych ma miejsce zjawisko zmiany ciśnienia ze względu na różnicę wysokości pomiędzy źródłem gazu (końcówka rurociągu przy szafce gazowej głównej), a odbiornikiem gazu  najwyżej położonym dla danej trasy obliczeniowej. Jest to tzw. odzysk lub ubytek ciśnienia

Jeżeli paliwo gazowe posiada gęstość właściwa mniejszą od gęstości powietrza w tych samych warunkach ciśnienia i temperatury to wówczas będzie występował odzysk ciśnienia – wartość dodatnia.

Natomiast w przypadku, gdy gaz będzie posiadał gęstość większą od gęstości powietrza wówczas będzie występował ubytek ciśnienia – wartość  ujemna

Δhod = (ρp  - ρg) x (Wo – Ws) x 9,81 (Pa)

 

Ws – wysokość najniższego punktu przy szafce gazowej (m)

W o – wysokość najwyżej położonego punktu instalacji przy odbiorniku gazu (m)

ρp – gęstość powietrza (w warunkach normalnych 1,293 kg/m3)

ρg – gęstość gazu w tych samych warunkach ciśnienia i temperatury co dla powietrza

 

Całkowita strata ciśnienia

Całkowita stratę ciśnienia liczy się jako różnicę sumy strat ciśnienia i wielkości odzysku ciśnienia

ΔH = ΣΔh - Δhod (Pa)

 Ciśnienie minimalne przed odbiornikiem  gazu obliczane jest ze wzoru:

Pmin = Ppmin – (ΔH x 1000) kPa

Ciśnienie maksymalne  przed  odbiornikiem gazu obliczane jest ze wzoru:

Pmax = Ppmax – (ΔH x 1000) kPa

Kryteria oceny prawidłowości zaprojektowanych średnic instalacji.

Przyjęte średnice na poszczególnych trasach obliczeniowych muszą spełniać warunki do porównania z wartościami dopuszczalnymi

Kryterium dopuszczalnego spadku ciśnienia na trasie krytycznej

ΣΔh≤Δhd – suma odcinkowych strat ciśnienia powinna być mniejsza bądź równa dopuszczalnej stracie ciśnienia na trasie krytycznej od najniekorzystniej położonego odbiornika do szafki gazowej

Kryterium minimalnego ciśnienia przed odbiornikiem gazowym – na każdej trasie obliczeniowej

Pmin ≥Pd min

Kryterium minimalnego ciśnienia przed odbiornikiem gazowym – na każdej trasie obliczeniowej

Pmax ≤Pd max

 

Jeżeli na danej drodze obliczeniowej projektant nie uzyskuje wartości spełniających kryterium lub możliwe jest lepsze zoptymalizowanie średnic,  wówczas można zmienić  średnice  zespołu rurociągów tworzących dany odcinek obliczeniowy.