Расход газа – это количество газа, прошедшего через поперечное сечение трубопровода за единицу времени. Вопрос в том, что принять за меру количества газа. В этом качестве традиционно выступает объем газа, а получаемый расход называют объемным. Не случайно чаще всего расход газа выражают в объемных единицах (см3/мин, л/мин, м3/ч и т.д.). Другой мерой количества газа является его масса, а соответствующий расход называется массовым. Он измеряется в массовых единицах (например, г/с или кг/ч), которые на практике встречаются значительно реже.

Как объем связан с массой, так и объемный расход связан с массовым через плотность вещества: , где – массовый расход, – объемный расход, – плотность газа в условиях измерения (рабочие условия). Пользуясь этим соотношением, для массового расхода переходят к использованию объемных единиц (см3/мин, л/мин, м3/ч и т.д.), но с указанием условий (температуру и давление газа), определяющих плотность газа. В России применяют «стандартные условия» (ст.): давление 101,325 кПа (абс) и температура 20°С. Помимо «стандартных», в Европе используют «нормальные условия» (н.): давление 101,325 кПа (абс) и температура 0°С. В результате, получаются единицы массового расхода н.л/мин, ст.м3/ч и т.д.

Итак, расход газа бывает объемным и массовым. Какой из них следует измерять в конкретном применении? Как наглядно увидеть разницу между ними? Давайте рассмотрим простой эксперимент, где три расходомера последовательно установлены в магистраль. Весь газ, поступающий на вход схемы, проходит через каждый из трех приборов и выбрасывается в атмосферу. Утечек или накопления газа в промежуточных точках системы не происходит.

Источником сжатого воздуха является компрессора, от которого под давлением 0,5…0,7 бар (изб) газ подаётся на вход поплавкового ротаметра. Выход ротаметра подключен ко входу теплового регулятора расхода газа серии EL-FLOW, производства компании Bronkhorst. В нашей схеме именно он регулирует количество газа, проходящее через систему. Далее газ подаётся на вход второго поплавкового ротаметра, абсолютно идентичного первому. При задании расхода 2 н.л/мин с помощью расходомера EL-FLOW первый поплавковый ротаметр дает показания 1,65 л/мин, а второй – 2,1 л/мин. Все три расходомера дают различные показания, причем разница достигает 30%. Хотя через каждый прибор проходит одно и то же количество газа.

Попробуем разобраться. Какая мера количества газа в данной ситуации остается постоянной: объем или масса? Ответ: масса. Все молекулы газа, попавшие на вход в систему, проходят через нее и выбрасываются в атмосферу после прохождения второго поплавкового ротаметра. Молекулы как раз и являются носителями массы газа. При этом удельный объем (расстояние между молекулами газа) в разных частях системы изменяется вместе с давлением.

Здесь следует вспомнить, что газы сжимаемы, чем выше давление, тем меньше объем занимает газ (закон Бойля-Мариотта). Характерный пример: цилиндр емкостью 1 литр, герметично закрытый подвижным поршнем малого веса. Внутри него содержится 1 литр воздуха при давлении порядка 1 бар (абс). Масса такого объема воздуха при температуре равной 20°С составляет 1,205 г. Если переместить поршень на половину расстояния до дна, то объем воздуха в цилиндре сократится наполовину и составит 0,5 литра, а давление повысится до 2 бар (абс), но масса газа не изменится и по-прежнему составит 1,205 г. Ведь общее количество молекул воздуха в цилиндре не изменилось.

Возвратимся к нашей системе. Массовый расход (количество молекул газа, проходящих через любое поперечное сечение в единицу времени) в системе постоянен. При этом давление в разных частях системы отличается. На входе в систему, внутри первого поплавкового ротаметра и в измерительной части расходомера EL-FLOW давление составляет порядка 0,6 бар (изб). В то время, как на выходе EL-FLOW и внутри второго поплавкового ротаметра давление практически атмосферное. Удельный объем газа на входе ниже, чем на выходе. Получается, что и объемный расход газа на входе ниже, чем на выходе.

Эти рассуждения подтверждаются и показаниями расходомеров. Расходомер EL-FLOW измеряет и поддерживает массовый расход воздуха на уровне 2 н.л/мин. Поплавковые ротаметры измеряют объемный расход при рабочих условиях. Для ротаметра на входе это: давление 0,6 бар (изб) и температура 21°С; для ротаметра на выходе: 0 бар (изб), 21°С. Также понадобится атмосферное давление: 97,97 кПа (абс). Для корректного сравнения показаний объемного расхода, все показания должны быть приведены к одним и тем же условиям. Возьмем в качестве таковых «нормальные условия» расходомера EL-FLOW: 101,325 кПа (абс) и температура 0°С.

Пересчет показаний поплавковых ротаметров в соответствии с методикой поверки ротаметров ГОСТ 8.122-99 осуществляется по формуле:

, где Q – расход при рабочих условиях; Р и Т – рабочие давление и температура газа; QС – расход при условиях приведения; Рс и Тс – давление и температура газа, соответствующие условиям приведения.

Пересчет показаний ротаметра на входе к нормальным условиям по этой формуле даёт значение расхода 1,985 л/мин, а ротаметра на выходе – 1,990 л/мин. Теперь разброс показаний расходомеров не превышает 0,75%, что при точности ротаметров 3% ВПИ является отличным результатом.

Из приведенного примера видно, что объемный расход сильно зависит от рабочих условий. Мы показали зависимость от давления, но в той же мере объемный расход зависит и от температуры (закон Гей-Люссака). Даже в технологической схеме, имеющей один вход и один выход, где отсутствуют утечки и накопление газа, показания объемного расходомера будут сильно зависеть от конкретного места установки. Хотя массовый расход будет одним и тем же в любой точке такой схемы.

Хорошо понимать физику процесса. Но, все же, какой расходомер выбрать: объемного расхода или массового? Ответ зависит от конкретной задачи. Каковы требования технологического процесса, с каким газом необходимо работать, величина измеряемого расхода, точность измерений, рабочие температура и давление, особые правила и нормы, действующие в Вашей сфере деятельности, и, наконец, отведенный бюджет. Также следует учитывать, что многие расходомеры, измеряющие объемный расход, могут комплектоваться датчиками температуры и давления. Они поставляются вместе с корректором, который фиксирует показания расходомера и датчиков, а затем приводит показания расходомера к стандартным условиям.

Но, тем не менее, можно дать общие рекомендации. Массовый расход важен тогда, когда в центре внимания находится сам газ, и необходимо контролировать количество молекул, не обращая внимания на рабочие условия (температура, давление). Здесь можно отметить динамическое смешение газов, реакторные системы, в том числе каталитические, системы коммерческого учета газов.

Измерение объемного расхода необходимо в случаях, когда основное внимание уделяется тому, что находится в объеме газа. Типичные примеры – промышленная гигиена и мониторинг атмосферного воздуха, где необходимо проводить количественную оценку загрязнений в объеме воздуха в реальных условиях.

Влияние на расход газа

На расход газа влияет мощность котла и качество смеси

Потребление газа зависит от различных факторов. В больших домах ставятся котлы, которые расходуют больше топливной смеси, чем агрегаты в маленьких строениях или квартирах.

На расход топлива влияет:

  • мощность котла;
  • температура на улице;
  • качество газовой смеси.

Некоторые газораспределительные компании подают в трубопровод неосушенные газовые смеси, которые содержат влагу и примеси. Калорийность снижается и увеличивается потребляемый объем.

Расчет расхода сжиженного газа

Расчет газа с применением пропана или бутана имеет свои особенности, но не представляет особых сложностей. Имеет значение плотность горючего вещества, которая изменяется с повышением или понижением температуры и зависит от состава газовой смеси. Постоянным остается только вес сжиженного топлива.

Объем используемого газа отличается зимой и летом, поэтому нет смысла применять единицы м³ для определения расхода сжиженного газа на 1 кВт тепла, для обозначения берутся килограммы, которые не меняются при смене сезонов.

Расчет на 1 кВт тепла

Количество рассчитывается на отопление дома и подогрев воды в системе. Если на газе готовится еда, это нужно учитывать дополнительно.

Используется формула Q = (169.95 / 12.88) · F, где:

  • Q — масса топлива;
  • 169,95 — годовая сумма кВт на обогрев 1 м² дома;
  • 12,88 — теплотворная способность пропана;
  • F — квадратура строения.

Полученное значение умножается на стоимость 1 кг сжиженной смеси, чтобы посчитать расход на закупку требуемого количества. Цена обычно дается за 1 кг, а не за 1 м³, что следует учитывать.

Какое количество тепла отдает сжиженный газ и природный

Состав природного вида топлива (метан) определяется местом его залегания в земле. Теплота сгорания вещества — от 7 тыс. 600 до 8 тыс. 500 ккал/м³, т. е. такое количество тепла отдает при сжигании 1 м³ газа.

В качестве конденсированного топлива используется смесь бутана и пропана. Аналогичный показатель вещества составляет 9 тыс. 500 ккал/м³. Паровая фаза смеси (сгораемая взвесь в м³) считается при испарении жидких литров (в килограммах или литрах).

Уменьшение потребления газа

Экономия газа напрямую связана с уменьшением потерь тепла. Ограждающие конструкции, такие как стены, потолок, пол в доме обязательно защищаются от влияния холодного воздуха или грунта. Применяется автоматическая регулировка работы отопительного оборудования для результативного взаимодействия наружного климата и интенсивности работы газового котла.

Утепление стен, кровли, потолков

Уменьшить расход газа можно с помощью утепления стен

Наружный теплозащитный слой создает преграду для охлаждения поверхностей, чтобы потребить наименьшее количество топлива.

Статистика показывает, что часть нагретого воздуха уходит через конструкции:

  • крыша — 35 – 45%;
  • неутепленные оконные проемы — 10 – 30%;
  • тонкие стены — 25 – 45%;
  • входные двери — 5 – 15%.

Полы защищаются материалом, который имеет допустимую влагопроницаемость по норме, т. к. при намокании теряются теплоизоляционные характеристики. Стены лучше изолировать снаружи, потолок утепляется со стороны чердака.

Замена окон

Пластиковые окна пропускают меньше тепла зимой

Современные металлопластиковые рамы с двух- и трехконтурными стеклопакетами не пропускают воздушных потоков и препятствуют сквознякам. Это ведет к уменьшению потерь через щели, которые были в старых деревянных рамах. Для проветривания предусматриваются поворотно-откидные механизмы створок, способствующие экономному расходованию внутреннего тепла.

Стекла в конструкциях оклеиваются специальной энергосберегающей пленкой, которая пропускает внутрь ультрафиолетовые и инфракрасные лучи, но препятствует обратному их проникновению. Стекла снабжаются сетью элементов, подогревающих площадь для оттаивания снега и льда. Существующие конструкции рам дополнительно утепляются полиэтиленовой пленкой снаружи или используются плотные шторы.

Другие способы

Выгодно применять современные конденсационные котлы на газовом топливе и ставить автоматизированную координационную систему. На все радиаторы устанавливаются термоголовки, а на обвязке агрегата монтируется гидрострелка, что экономит 15 – 20% тепла.

В отопительной системе ставятся детекторы, регуляторы температуры, которые регулируют мощность котла в зависимости от состояния наружного климата. Если на улице теплая погода, результативнее и экономичнее перейти на отопление кондиционерами.

Расход природного газа в быту

В расчете объемов потребляемого газа нуждаются владельцы всех квартир и домов, многие предприятия. Данные по потребности в топливных ресурсах включают в проекты индивидуальных домов и их частей. Чтобы платить по действительным цифрам, используют газовые счетчики.

Уровень потребления зависит от оборудования, теплоизоляции здания, времени года. В квартирах без централизованного отопления и горячего водоснабжения нагрузка уходит на водонагревательный бойлер. Прибор потребляет до 3—8 раз больше газа, чем плита.

Газовые водонагреватели (бойлеры, котлы) бывают настенными и напольными: применяют их одновременно и для отопления, и для нагрева воды, а менее функциональные модели в основном только для подогрева

Максимальный расход плитой зависит от количества конфорок и мощности каждой из них:

  • пониженная — менее 0,6 кВт;
  • обычная — около 1,7 кВт;
  • повышенная — более 2,6 кВт.

По другой классификации, низкая мощность у горелок соответствует 0,21—1,05 кВт, нормальная — 1,05—2,09, повышенная — 2,09—3,14, а высокая — более 3,14 кВт.

Обычная современная плита использует по меньшей мере 40 литров газа в час во включенном состоянии. Обычно плита расходует около 4 м³ в месяц на 1 жильца, и примерно такую же цифру потребитель увидит, если пользуется счетчиком. Сжатого газа в баллонах в плане объема требуется намного меньше. Семье из 3 человек емкости на 50 литров хватит примерно на 3 месяца.

В квартире с плитой на 4 конфорки и без водонагревателя можно поставить счетчик маркировки G1,6. Прибор с типоразмером G2,5 используют, если есть также бойлер. Для измерения расхода газа устанавливают и большие газомеры, на G4, G6, G10 и G16. Счетчик с параметром G4 справится с расчетом потребления газа 2 плитами.

Водонагреватели бывают 1- и 2-контурными. Для котла на 2 ветки и мощной газовой плиты есть смысл ставить 2 счетчика. Одна из причин состоит в том, что бытовые газомеры плохо справляются с большой разницей между мощностью оборудования. Слабая плита на минимальных оборотах использует во много раз меньше топлива, чем водонагреватель на максимуме.

У классической плиты есть 1 крупная конфорка, 2 средние и 1 маленькая, использование самой большой — экономически наиболее выгодно

Абоненты без счетчиков платят за объем, исходя из потребления на 1 жителя, умноженного на их количество, и расхода на 1 м², умноженного на отапливаемую площадь. Нормативы действуют круглый год — в них заложили усредненный показатель на разные периоды.

Норма на 1 человека:

  1. Расход газа на приготовление пищи и нагрев воды с помощью плиты при наличии централизованного горячего водоснабжения (ГВС) и центрального отопления — около 10 м³/месяц на человека.
  2. Применение одной только плиты без бойлера, централизованного ГВС и отопления — примерно 11 м³/месяц на человека.
  3. Использование плиты и водонагревателя без централизованного отопления и ГВС — около 23 м³/месяц на человека.
  4. Нагрев воды водонагревателем — около 13 м³/месяц на человека.

В разных регионах точные параметры расхода не совпадают. Индивидуальное отопление с помощью водонагревателя обходится примерно в 7 м³/м² для отапливаемых жилых помещений и около 26 м³/м² для технических.

На извещении от предприятия по установке счетчиков можно увидеть, насколько разнятся показатели потребления с газомером и без него

Зависимость в потреблении газа указали в СНиП 2.04.08-87. Пропорции и показатели там другие:

  • плита, центральное ГВС — 660 тыс. ккал на человека в год;
  • есть плита, нет ГВС — 1100 тыс. ккал на человека в год;
  • есть плита, водонагреватель и нет ГВС — 1900 тыс. ккал на человека в год.

На потребление по нормативам влияет площадь, количество жильцов, уровень благоустроенности бытовыми коммуникациями, наличие скота и его поголовье.

Параметры дифференцируют исходя из года постройки (до 1985 и после), привлечения энергосберегающих мероприятий, в том числе утепления фасадов и других наружных стен.

Подробнее о нормах потребления газа на одного человека можно прочесть в этом материале.

Пропускная способность – важный параметр для любых труб, каналов и прочих наследников римского акведука. Однако, далеко не всегда на упаковке трубы (или на самом изделии) указана пропускная способность. Кроме того, от схемы трубопровода тоже зависит, сколько жидкости пропускает труба через сечение. Как правильно рассчитать пропускную способность трубопроводов?

Примечания

1 Расчет расхода газа производится для низшей теплоты сгорания газа 8000 ккал/нм³ и КПД котла 96 %.

2 Внутренний диаметр газопровода определяется из условия газоснабжения в часы максимального потребления газа (в соответствии с СП 42-101-2003 п. 3.39).

При заказе проекта котельной — техническое задание в подарок! Требуется котельная? При заказе проекта котельной по акционной цене заказчик получает техническое задание (ТЗ) в подарок! Сформируем ТЗ для разработки котельной без визита в офис. Для этого требуется оплатить счет и заполнить опросный лист по котельной для вашего объекта.

Этим онлайн-калькулятором можно поделиться в сетях, блогах и где-нибудь еще:

Рубрики: Статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *