Therm Excel - Programme ThermGas

Prsentation du programme ThermGaz

Dimensionnement rseaux de distribution de gaz combustibles

Jean Yves MESSE - THERMEXCEL 50, rue d'Erevan (Bt. 35 le Capricorne) 92130 ISSY LES MOULINEAUX FRANCE

ThermExcel Jean Yves MESSE 50 rue dErevan (35 le Capricorne) - 92130 ISSY LES MOULINEAUX

Programme ThermGazCaractristiques et fonctions du programme Ce programme de calcul sur Excel permet de dimensionner et d'effectuer le calcul des pertes de charge sur les circuits de distribution gaz usage combustible comme par exemple l'alimentation gaz de gnrateurs de chaleur. Il s'applique sur tous les types de rseaux et tient compte tout particulirement des conditions de fonctionnement et des particularits spcifiques sur les canalisations, telles que :

La nature du gaz employ (voir la liste ci-dessous) La temprature de distribution du gaz La pression de distribution du gaz. La nature des diffrents types de matriaux utiliss (conduite en acier, cuivre, PVC, etc.) Les diffrents types de modules de perte de charges. La correction du dbit de base ventuel par la prise en compte d'un coefficient de simultanit.

Des modules de calculs complmentaires sont incorpors au programme, savoir :

Une liste constitue de 415 canalisations rparties sur 17 catgories de rseaux. Une liste des modules de perte de charge. Un programme de calcul de diaphragmes. Un programme de calcul de vannes de contrle Un programme de calcul de module de perte de charge quivalent en fonction de la perte de charge releve. Un programme de calcul d'valuation de la puissance motorise du groupe de surpression gaz le cas chant en fonction de la charge calcule.

Le programme de calcul est pourvu d'une commande barre personnalise donnant accs aux diffrentes procdures, botes de calculs et macro-commandes. Les fichiers de travail sont crs sparment permettant d'allger le stockage des donnes. Le choix des matriaux devra tre fait avec la plus grande prudence selon le type de gaz utilis (Voir la compatibilit du gaz employ et de la rglementation en vigueur)

Types de gaz Le programme permet d'effectuer les diffrents calculs en fonction du choix pralable d'un des 25 gaz types usage combustibles stocks en bibliothque selon la liste ci-dessous :

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1 Actylne (C2H3) 2 Biogaz (Mthane 60% - CO2 40%) 3 iso-Butane (C4H10) 4 Ethane (C2H6) 5 Ethylne (C2H4) 6 Gaz naturel type L (Low) GDF (rgion nord de la France) 7 Gaz naturel type H (High) (France except le Nord) 8 Gaz naturel - Lacq 9 Gaz naturel d'Algrie (Fos) 10 Gaz naturel d'Algrie (Montoir) 11 Gaz naturel mer du Nord 12 Gaz naturel de Russie 13 Gaz naturel de Groningue 14 Gaz naturel - Slochteren 15 Gaz de raffinerie de ptrole 16 Gaz manufactur de rue 17 Gaz de cokerie 18 GPL - Air butan 7,3 kwh/m3N 19 GPL - Air propan AP 7,5 (6,5 Th/m3) 20 GPL - Air propan AP 15,7 (13,5 Th/m3) 21 GPL - Propane commercial (C3H8) 22 GPL - Butane commercial (C4H10) 23 Hydrogne (H2) 24 Mthane (CH4) 25 Propylne (C3H6)

Le type de gaz employ peut tre remplac par un autre gaz pendant la phase calcul.

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Tableau du calcul de perte de charge Le fichier de travail peut tre constitu de diffrentes feuilles de calcul. Vous pouvez partir du mme fichier, insrer une nouvelle feuille de calcul ou dupliquer la feuille de calcul en cours pour une tude similaire et apporter les modifications complmentaires par la suite. Dans votre tableau de calcul vous pouvez rajouter ou retirer des lignes de calcul, sans altrer les phases de calculs. Units de mesures Vous pouvez galement choisir l'unit de pression de votre choix dans l'tude :

Pascal DecaPascal (10 Pa) mm d'eau (9.807 Pa) mbar (100 Pa) Kilo Pascal (1000 Pa) Psi, Pound per square inch (6896.47 Pa) Bar (100000 Pa)

Dbits instantans Le coefficient de simultanit est facultatif. Il permet par exemple dans le cas ou plusieurs appareils sont alimenter on peut considrer que tous ces appareils ne fonctionnent pas obligatoirement en mme temps. Le programme dispose d'un menu droulant permettant de slectionner un coefficient de simultanit le cas chant :

Coefficient standard = 2 + ((x -2) * 0,5) Coefficient N1 = 0,8 / (x-1)^0,5 * 2 Coefficient N2 = 0,8 / (x-1)^0,5 * 1,5

En outre le programme permet l'adoption de diffrentes combinaisons possibles :

(imputation du cumul dbit de base) * (coefficient de simultanit) (Imputation du dbit unitaire de base) * (nombre d'appareils) (Imputation du dbit unitaire de base) * (nombre d'appareils) * (coefficient de simultanit)

Affichage basic : Pour chaque feuille du tableau de calcul, la prsentation se fait, soit :

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En affichage complet, le tableau visualise en complment :

Les indices de rugosit. La masse volumique du gaz. La chaleur massique du gaz. La viscosit dynamique du gaz. Le nombre de Reynolds.

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Toutes les cellules de calcul en bleu violet sont programmes.

Module d'indexation de la table rseaux L'affichage et l'imputation ventuelle des types de rseaux se font par l'intermdiaire d'un module spcifique.

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Les types de canalisations intgres dans le programme ThermGaz pour le calcul des pertes de charge, sont :

Tube acier noir T1 et T2 (utilisation classique) - Diamtre DN12 DN400 (3/8" 16") Tube acier galvanis - Diamtre DN12 DN 300 Tube acier noir T3 - Diamtre DN12 DN150 Tube acier noir T10 - Diamtre DN 32 DN 400 Tube acier noir srie spciale - Diamtre DN 450 DN 900 Tube acier selon normes USA - 5S, 10S, 40S, 80S - Diamtre 1/2" 30" - 15 750 mm Tube cuivre (usage courant) - Diamtre DN10 DN 50/52 Tube cuivre selon normes Europenne srie X, Y ,Z - Diamtre 4 150 mm Tube cuivre selon normes USA srie K, L, M - Diamtre 1/4" 12" - 8 300 mm Tube cuivre (qualit frigorifique) - Diamtre DN 6 DN 80 (1/4" 3 1/8") Tube PVC chauffage sol - Diamtre DN 12 DN 25 Tube PVC pression - Diamtre DN 12 DN 315 Tube fonte ductile joint- Diamtre DN 50 DN 2000 Tube fonte ductile haute pression - Diamtre DN 80 DN 300 Tube polythylne (PehD) - Diamtre DN16 DN 315 Tube polythylne pour le gaz - Diamtre DN15 DN 200 Tube inox 316L - Diamtre DN 12 DN 200 Robinetterie - Diamtre DN12 DN 400 (3/8" 16")

Soit l'quivalent de 415 tubes indexs dans le programme.

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Module de calcul perte de charge singulire Voir thmatique : Calcul des pertes de charges singulires sur rseaux hydrauliques Il est prvu dans le programme une procdure d'appel place sur la barre du menu personnalis servant a connatre les valeurs indicatives des coefficients K et a des imputations directes sur la feuille de travail.

Les programmes AeroGaz ou ThermGaz disposent d'un certains nombres de modules de perte de charge "k" valeurs fixes ou kL qui sont dj intgrs. Vous cliquez dans un menu droulant et ensuite sur l'lment que vous souhaitez introduire et l'imputation se fait automatiquement dans la feuille de travail (Dsignation + valeur k) sur la ligne o tait situe initialement la cellule active. Vous pouvez bien sr modifier la valeur k si ncessaire. La valeur kl est gal K /(4.ft), voir : Thmatique pertes de charge singulires Chaque module de perte de charge singulire (robinetterie, coudes, etc.) est recalcul automatiquement en fonction du diamtre introduit.

Module d'valuation du coefficient de perte de charge Voir thmatique : Calcul des pertes de charges singulires sur rseaux hydraulique

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Programme de calcul de module de perte de charge quivalent en fonction de la perte de charge releve.

Groupe de surpression La puissance motorise peut tre value en fonction des lments arauliques tels que la perte de charge, le dbit d'air vhicul, le rendement du ventilateur, etc. Consultez la thmatique : Calcul moteur de ventilateur

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Par exemple pour un dbit d'air sec de 300 Nm3/h avec la mise en pression 3 bar relatif, l'nergie utile absorbe sera de 14,54 kW. C'est cette nergie qui sera vacuer en considrant que le groupe de surpression fonctionnera pleine puissance pendant 1 heure. Cela est bien entendu q'une valuation (les rendements des groupes de surpression d'air varient selon les fabricants), mais ces donnes seront trs utiles lors d'un avant projet ou d'une estimation de prix notamment sur le cot de l'installation lectrique et de l'quipement de l'vacuation de chaleur (installation de ventilation ou de climatisation)

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Programme AeroGaz & ThermGaz (Rgulation)Coefficient Kv La valeur du coefficient Kv peut tre calcul en fonction des valeurs donnes "Type de gaz, pression du rseau de gaz, dbit de gaz".

Chute de pression dans la vanne La chute de pression dans la vanne peut tre valu en fonction de la chute de pression dans la vanne et du dbit qui le traverse.

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Exemple de calcul d'un rseau en gaz combustible

Le calcul s'effectue en fonction du circuit le plus dfavorable en considrant que la perte de charge soit relativement homogne sur l'ensemble du rseau de distribution. Dans le cas prsent 2 possibilits existent

1 - Rseau principal de A1 + A2 + A3 + A4 + D 2 - Rseau principal de A1 + A2 + A3 + A4 + C

Nous prendrons le cas N2 qui semble tre le plus dfavorable. L'installation assure la distribution de gaz combustible sous une pression de 300 mbar son point d'origine, la chute de pression dans le circuit le plus dfavoris ne doit pas dpasser 5%. Cette installation fonctionne galement en t (Temprature de rfrence 30C). Les puissances thermiques indiques sur le schma ci-dessus sont des puissances utiles. Le programme ThermGaz plac sur ce site permet d'effectuer ce calcul de perte de charge en prenant en compte les lments suivants.

L'altitude concernant le site de l'installation est de 0 m Les dbits de base en rfrence qui transitent dans les canalisations sont 15C. Temprature de transit du gaz dfinie 30C (installation fonctionnant en t). La pression de distribution du gaz dfinie 300 mbar en amont. Le rseau de distribution est constitu la fois de canalisations en PVC et tube acier

Le calcul du dbit de gaz partir de la puissance thermique est effectu en fonction du pouvoir calorifique infrieur.

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La perte de charge d l'coulement d'un gaz s'accompagne d'une expansion qui se traduit par une augmentation du dbit (c'est dire de la vitesse), une diminution de la masse volumique et une augmentation de la viscosit dynamique. Le programme prend en compte tous ces lments. Cette contrainte oblige effectuer le calcul en partant du point d'origine. Les lments du rseau sont introduits au fur mesure de la distribution du gaz jusqu'au point le plus loign. Dans le cas prsent on aura sur le rseau de distribution :

Point A1 = Pression : 300 mbar - Dbit de base 0C et 1013 mbar : 118,7 m(n)/h dbit rel : 101,6 m3/h Point A2 = Pression : 296,5 mbar - Dbit de base 0C et 1013 mbar : 89,9 m(n)/h dbit rel : 77,2 m3/h Point A3 = Pression : 6549 mbar - Dbit de base 0C et 1013 mbar : 135 m(n)/h dbit rel : 19,1 m3/h Point A4 = Pression : 6482 mbar - Dbit de base 0C et 1013 mbar : 95 m(n)/h dbit rel : 13,5 m3/h Point C = Pression : 6455 mbar - Dbit de base 0C et 1013 mbar : 40 m(n)/h dbit rel : 5,7 m3/hPage : 14 / 14

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