Постановка задачи. Расчетные формулы, номограммы, таблицы.
В зависимости от того: рассматривается существующая или проектируется новая газовая сеть, различают обратную и прямую задачи гидравлического расчета.
При решении прямой задачи, как правило, известны длины участков газопроводов и их нагрузки (расходы газа). Кроме того, известен общий перепад давления и задан закон его распределения по длине сети. Решение задачи сводиться к определению требуемого диаметра газопровода.
Суть обратной задачи гидравлического расчёта сводиться к определению потерь давления при его движении по существующему газопроводу с известными диаметром, длиной и расходом газа.
В связи с тем, что решение прямой задачи имеет смысл только на уровне дискретных значений стандартных диаметров труб, то при проектировании новых газовых сетей возникает необходимость многократного решения прямой и обратной задач при соответствующем варьировании переменных диаметров в целях выполнения условия - потери давления не должны превышать располагаемый перепад давления, который задан, то есть
Гидравлический расчет реконструируемых газовых сетей сводиться к оценке ее пропускной способности, а в случае неудовлетворения возросших нагрузок - поиску лучших вариантов замены трубопроводов при заданных перепадах давления в сетях.
Потери давления при движении газа складываются из потерь давления на трение (потери давления по длине) и в местных сопротивлениях.
Потери давления на трение определяются по формуле
. Па,
где l - коэффициент трения;
l - длина трубопровода, м;
d - внутренний диаметр трубопровода, м;
W- скорость движения газа, м/c;
r - плотность газа, кг/м3.
Потери давления на местные сопротивления определяются по формуле
, Па,
где å x - сумма коэффициентов местного сопротивления
В настоящее время гидравлический расчет газопроводов осуществляют по формулам из СНиП 2.04.08-87, в которых учтены как режим движения газа, так и коэффициенты гидравлического сопротивления газопроводов.
Потери давления Dp, Па, в зависимости от режима движения газа и значений коэффициентов гидравлического сопротивления газопровод низкого давления рассчитывают по следующим формулам:
для ламинарного режима при числе Рейнольдса - Re£2000 
;
для критического режима движения газа при Re=2000-4000
;
для турбулентного режима движения газа при Re>4000
,
где Q - расчетный расход газа при температуре 0 0С и давлении 0,1 МПа, м3/ч;
d - внутренний диаметр газопровода, см;
n - коэффициент кинематической вязкости при температуре 0 0С и давлении
0,1 МПа, м2/с;
r - плотность газа при температуре 0 0С и давлении 0,1 МПа, кг/м3;
l - расчетная длина газопровода постоянного диаметра, м;
n - эквивалентная абсолютная шероховатость внутренней поверхности стенки трубы, см, принимается равной - для стальных труб - 0,01.
Гидравлический расчет газопроводов среднего и высокого давления во всей области турбулентного режима выполняют по формуле
,
где P1 - абсолютное давление газа в начале газопровода, МПа;
P2 - абсолютное давление газа в конце газопровода, МПа.
Остальные обозначения такие же, как и в предыдущих формулах.
При расчете газовых сетей среднего и высокого давлений учитывается зависимость плотности газа от давления, а при расчете газовых сетей низкого давления газ рассматривается как несжимаемая жидкость.
При расчете газопроводов потери на местные сопротивления учитывают через эквивалентные длины, то есть такие длины прямых участков, потери на трение, на которых равны потерям на местные сопротивления.
Метод учета местных потерь давления с использованием эквивалентных длин дает возможность совместного определения суммарных потерь давления на трение и в местных сопротивлениях. Расчетная длина участка газопровода, lp, м,в этом случае равна:
,
где l - действительная длина участка газопровода, м;
ld - эквивалентная длина газопровода, равная коэффициенту местных сопротивлений x=1;
åx - сумма коэффициентов местных сопротивлений на расчетном участке.
Эквивалентную длину газопровода следует определять в зависимости от режима движения газа в газопроводе по следующим по формулам:
- для ламинарного режима движения газа
;
- для критического режима движения газа
;
- для всей области турбулентного режима движения газа
.
При расчете распределительных газопроводов потери на местные сопротивления, в соответствии со СНиП 2.04.08 - 87 , принимаются равными 5 - 10 % от потерь на трение, и тогда:
Если участки газопровода имеют разные геометрические отметки по высоте, то в газопроводах низкого давления следует учитывать гидростатическое давление, которое определяется по формуле
, Па,
где z - разность отметок начала и конца участка, м;
g - ускорение свободного падения, м/с2;
rв - плотность воздуха, кг/м3;
rг- плотность газа, кг/м3.
Расчет с использованием выше приведенных формул требует значительного времени и довольно затруднителен. Поэтому для расчёта газопроводов прибегают к заранее составленным таблицам и номограммам. При расчете газопровод делится на расчетные участки, характеризующиеся изменением расхода газа или диаметра газопровода.