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1Zwei Excel - Arbeitsblätter zur Dimensionierung und Kapazitätsnachrechnung von GDRM - Anlagen
Dipl.-Ing. V. OlleschDVGW – Sachverständiger / SFI
Zwei Excel –Arbeitsblätter zur
Dimensionierung und Kapazitätsnachrechnung
von Gas-Druckregel- und Meßanlagen
2Zwei Excel - Arbeitsblätter zur Dimensionierung und Kapazitätsnachrechnung von GDRM - Anlagen
Dipl.-Ing. V. OlleschDVGW – Sachverständiger / SFI
Dipl.-Ing. Dipl.-Witsch.–Ing.
Volker Ollesch
An der Wolfskuhle 8 33619 BielefeldTel.: 0521 – 103260Fax: 0521 – 105022Mobil: 0173-1435010e-mail: [email protected]
Autor
3Zwei Excel - Arbeitsblätter zur Dimensionierung und Kapazitätsnachrechnung von GDRM - Anlagen
Dipl.-Ing. V. OlleschDVGW – Sachverständiger / SFI
1. Aufgabenstellung1.1 Lösungsansätze Excel – Arbeitsblätter
2. Berechnungsformeln2.1 Rohrleitungsnennweite2.2 Ventil-Durchflußkoeffizient KG Gas-Druckregelgerät
2.2.1 Erläuterungen2.2.2 unterkritisches Druckverhältnis2.2.3 überkritisches Druckverhältnis2.2.4 Volumenstrom und Fließgeschwindigkeit im Regelgerät
2.3 Filterfläche2.4 Zählerbelastung2.5 maximale Zählerleistung2.6 Vorwärmerleistung2.7 Heizkesselleistung
3. Vorgabewerte Dimensionierungsvariablen3.1 Rohrleitungen3.2 Sicherheits-Absperrventile3.3 Filterbelastung3.4 Vorwärmerleistung
Inhalt: (1)
4Zwei Excel - Arbeitsblätter zur Dimensionierung und Kapazitätsnachrechnung von GDRM - Anlagen
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4. Die Bedienung der Arbeitsblätter4.1 Grundlagen4.2 Gasqualitäten4.3 Tabellenblatt Bedienungsanleitung
5. Das Arbeitsblatt GDRdim_v1_2.xls5.1 Rahmenbedingungen5.2 Meßanlage5.3 Berechnungsschrittweite5.4 Nennweitenberechnung5.5 Ergebniszusammenfassung
6. Das Arbeitsblatt GDRkap_v1_2.xls6.1 Eingabe Grunddaten6.2 Berechnungsparameter6.3 Eingabe vorhandene GDRM-Dimensionierung6.4 das Ergebnisfeld
7. Zusammenfassung
Inhalt: (2)
5Zwei Excel - Arbeitsblätter zur Dimensionierung und Kapazitätsnachrechnung von GDRM - Anlagen
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Gas- Druckregel- und Meßanlagen können durch einige grundliegendeBerechnungsschritte verfahrenstechnisch beschrieben werden.
Der Anlagenplaner steht entweder vor der Aufgabe:
• bereits in der Dimensionierungsphase den Betreiber hinsichtlich der wesentlichenAuslegungsdaten zu beraten oder
• eine bestehende GDRM - Anlage hinsichtlich der Anlagenkapazität zu überprüfen.
Eine Überprüfung der verfahrenstechnischen Anlagendimensionierung wird immerauch im Rahmen der gutachtlichen Äußerung nach § 5 Abs. 1 Gas-HL-VOdurchzuführen sein.
1. Aufgabenstellung (1)
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Im Rahmen dieser verfahrenstechnischen Neuberechnungbzw. Nachberechnung sind im wesentlichen folgendeAnlagendaten von Interesse:
- Eingangsnennweite- Ausgangsnennweite- Leistungskennwert des Regelgerätes „KG – Wert“- Nennweiten der Sicherheitseinrichtungen- Dimensionierung des Filters
Sowie, falls vorhanden
- Leistung des Erdgasvorwärmers und des Wärmeerzeugers- Zählergröße bzw. Zählerbelastung
1. Aufgabenstellung (2)
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Schematische Darstellung Berechnungsparameter GDRM
1. Aufgabenstellung (3)
SAV-Nennweite
Eingangsnennweite
Filterfläche
Vorwärmerleistung
KG-Wert Regelgerät
Ausgangsnennweite
Zählergröße
Leistung Wärmeerzeuger
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Zur Bearbeitung der geschilderten Anforderungen können die nachstehend beschriebenen Excel-Arbeitsblätter
„GDRdim_v1_3.xls“ und „GDRkap_v1_3.xls“ dienen.
Die Funktionalität dieser Arbeitsblätter wird im Folgenden erläutert.Die den Berechnungen zugrunde liegenden mathematischen Formelnwerden in Abs. (2) vorgestellt.
Die Arbeitsblätter stehen unter:
www.gdrm.de
zum kostenlosen download zur Verfügung (freeware).
1.1 Lösungsansatz Excel-Arbeitsblätter (1)
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Die Excel-Arbeitsblätter
„GDRdim_v1_3.xls“ und „GDRkap_v1_3.xls“
sind so aufgebaut, daß sie auf jeweils einer DIN A 4 – Seite die Eingabedaten und die Berechnungsdaten darstellen.
Der Ausdruck der Arbeitsblätter kann auf einer DIN A 4 –Seiteim Schwarz / Weiß – Druck (Format A4 Hochformat) erfolgen.
Zu den Berechnungs-Tabellenblättern gehört jeweils noch einTabellenblatt mit zusammenfassender Bedienungsanleitung.
1.1 Lösungsansatz Excel-Arbeitsblätter (2)
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Die den vorgestellten Excel-Arbeitsblättern zugrunde liegendenBerechnungsformeln werden im folgenden dargelegt.
Im Bedarfsfall wurden die Formeln hinsichtlich der zu berechnenden Größe umgestellt.
Die Druckangaben verstehen sich als Überdruck zum Atmosphärendruck.
2. Berechnungsformeln
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2. Berechnungsformeln2.1 Rohrleitungsnennweite
( )
[ ]
[ ]bar ertrag)Gaslieferv gemäß g(z.B.Rohrleitun der uckBetriebsdrpsm gRohrleitun der in windigkeitFließgesch zulässige v
hm³V bikmeternBetriebsku in GDRM der LeistungQn
mm sergsdurchmesRohrleitundmit
10001,013pπ v 3600
Q4d
Rohrltg. Ü,
b
Rohrltg. ü,
n
=
⎥⎦⎤
⎢⎣⎡=
⎥⎦⎤
⎢⎣⎡=
=
×+×××
×=
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2. Berechnungsformeln2.2 Ventil – Durchflußkoeffizient KG Gas-Druckregelgerät2.2.1 Erläuterungen (2)
Der Ventil – Durchflußkoeffizient KG des Gas-Druckregelgerätesist gleich dem Durchflußwert bei einem voll geöffnetem Stellglied,bei einem absoluten Eingangsdruck von pe = 2,01325 bar und einem absoluten Ausgangsdruck von pa = 1,01325 bar.Es wird unterkritisches und überkritisches Druckverhältnis unterschieden.
[ ][ ]
)! ücke(Absolutdrbar GDRM ruck Ausgangsdmaximalerp
bar ertrag)Gaslieferv gem. (z.B. GDRM uckEingangsdr minimalerpmit
0,53pp :ltnisDruckverhä chesüberkritis
0,53 pp :ltnisDruckverhä schesunterkriti
a
e
e
a
e
a
==
<
≥
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2. Berechnungsformeln2.2 Ventil – Durchflußkoeffizient KG Gas-Druckregelgerät2.2.1 Erläuterungen (1)
Der Massenstrom durch eine Düse, deren Vordruck p konstant ist, nimmt mit sinkendem Druck nach der Düse zunächst zu,erreicht sein Maximum beim kritischen Druckverhältnis undbleibt von da ab konstant.Beim Regelgerät bewirkt eine weitere Steigerung des Vordruckseinen Massenstromanstieg bei konstantem Ausgangsdruck.
Zur Berechnung des durch eine Düse strömendenMassenstromes werden daher zwei Bereiche unterschieden:
a) unterkritisches oder kritisches Druckverhältnis,b) überkritisches Druckverhältnis.
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2. Berechnungsformeln2.2 Ventil – Durchflußkoeffizient KG Gas-Druckregelgerät2.2.2 unterkritisches Druckverhältnis
( ) ( ) ( )( )
[ ][ ]bar GDRM sdruckGasausgangp
bar ertrag)Gaslieferv gemäß (z.B. GDRM sdruckGaseingang minimalerph
m³V eternNormkubikm in GDRM der LeistungQ
mit
1,013p1,013p1,013pQK
a
mine,
nn
amine,a
nG
==
⎥⎦⎤
⎢⎣⎡=
+−+×+=
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2. Berechnungsformeln2.2 Ventil – Durchflußkoeffizient KG Gas-Druckregelgerät2.2.3 überkritisches Druckverhältnis
[ ]bar ertrag)Gaslieferv gemäß (z.B. GDRMsdruck Gaseingangminimaler ph
m³Vetern Normkubikmin GDRMder LeistungQ
mit
1,013)(p2QK
mine,
nn
mine,
nG
=
⎥⎦⎤
⎢⎣⎡=
+×
=
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2. Berechnungsformeln2.2 Ventil – Durchflußkoeffizient KG Gas-Druckregelgerät2.2.4 Volumenstrom und Fließgeschwindigkeit im Regelgerät
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2. Berechnungsformeln2.3 Filterfläche
[ ]
[ ]
⎥⎦⎤
⎢⎣⎡=
=
⎥⎦⎤
⎢⎣⎡=
=
+==
m² *h V m³ rialFiltermatewert Belastungser spezifischBW
bar ertrag)Gaslieferv gemäß (z.B. GDRMuck Eingangsdrminimaler ph
m³Vbikmetern Betriebskuin GDRMder LeistungQ
m² heFilterfläc notwendigeAmit
BW*1,013)(PeminQ
BWQA
b
emin
bb
nb
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2. Berechnungsformeln2.4 Zählerbelastung
[ ]bar MeßdruckPh
m³V GDRM der ntromNormvolume max. Q
hm³V stungZählerbela max. Q
:mit
1,013) (PQ Q
Meß
NN
BBZ,
Meß
NBZ,
=
⎥⎦⎤
⎢⎣⎡=
⎥⎦⎤
⎢⎣⎡=
+=
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2. Berechnungsformeln2.5 maximale Zählerleistung
( )
[ ]eZählergröß G
bar MeßdruckPh
m³V Meßanlage der Leistung max. Q
:mit
P 1,013 1,6G Q
Z
Meß
NmaxN,Z,
Meß Zmax N,Z,
==
⎥⎦⎤
⎢⎣⎡=
+××=
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2. Berechnungsformeln2.6 Vorwärmerleistung
[ ]
[ ]
C] oder[K GDR emperaturAustrittstGastC] oder[K GDR emperaturEintrittstGast
bar GDR uckAusgangsdruckEingangsdr renzDruckdiffeΔpbarK ierungDruckreduz bar pro änderungTemperatur
dpdt
K*kGkJ zität Wärmekapaespezifischcp
kgm³ Normdichteρ
hm³V nstromNormvolumeGasQ
kW eistungVorwärmerlP:mit
)t(tΔp*dpdt*cp*ρ*
hs3600
QP
A
E
n
n
V
EAnV
°−=°−=
−=
⎥⎦⎤
⎢⎣⎡=
⎥⎦⎤
⎢⎣⎡=
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡=
⎥⎦⎤
⎢⎣⎡−=
=
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡ −+=
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2. Berechnungsformeln2.7 Heizkesselleistung
[ ][ ]
[ ]% geugungsanla Wärmeerzerad Wirkungsghnicheranlagentec ηkW eistungVorwärmerlP
kW ngugerleistu Wärmeerzebzw. Heizkessel P:mit
η100 P P
V
H
VH
===
×=
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Zur Berechnung / Nachrechnung der GDRM sind bestimmte
Vorgabewerte für einige Dimensionierungsvariablen anzunehmen.
Die in den Excel-Arbeitsblättern verwendeten Vorgabewerte können
bei Bedarf benutzerspezifisch geändert werden.
Die Vorgabewerte sind im Folgenden erläutert:
3. Vorgabewerte Dimensionierungsvariablen
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3.1 Rohrleitungen
Fließgeschwindigkeit in der Ein- bzw. Ausgangsleitung:
20 m/s,
die Arbeitsblätter berechnen auf dieser Grundlage
unter Berücksichtigung des minimalen Eingangsdruckes
und des Ausgangsdruckes die notwendige Nennweite.
Der Vorgabewert kann bei Bedarf (auch einzeln für
Eingang oder Ausgang) geändert werden.
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3.2 Sicherheits-Absperrventile
Fließgeschwindigkeit in den Sicherheits- Absperrventilen:
70 m/s bei Durchgangs-SAVs,
50 m/s bei SAVs mit Strömungsumkehr.
Die Arbeitsblätter berechnen auf dieser Grundlage
unter Berücksichtigung des minimalen Eingangsdruckes
die notwendige SAV – Nennweite.
Die Vorgabewerte können bei Bedarf geändert werden.
Die Werte sind herstellerspezifisch festzulegen,
z.B. Fa. RMG: 70 bzw. 50 m/s.
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3.3 Filterbelastung
Der Standard - Belastungswert eines Filters
wird mit 150 m³Vb / h*m² Filterfläche angenommen
Der Vorgabewert kann bei Bedarf geändert werden.
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3.4 Vorwärmerleistung
Bei Druckgefällen bis einschließlich 16 bar wird kein Vorwärmer berechnet.
Ansonsten erfolgt die Berechnung nach den Vorgaben des
DVGW-Arbeitsblattes G 499, Ausg. 03/2007,
wobei von folgenden spezifischen Vorgabewerten ausgegangen wird:
- spezifische Wärmekapazität cp [kJ/kg*K] : 2,3 / 2,6 (L-Gas / H-Gas) kJ/kg*K
- spezifische Temperaturänderung pro bar
Druckänderung dt/dp [ °C / bar ] : 0,45 / 0,5 °C / bar
Die Vorgabewerte können bei Bedarf geändert werden.
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Die Arbeitsblätter bestehen aus zwei grundsätzlichen Eingabebereichen:
Die anlagenspezifischen Werte müssen ingrau unterlegten Feldern eingegeben werden:
In den schraffierten Feldern sind allgemeingültigeVorschlagswerte hinterlegt,sie sollten nur bei Bedarf geändert werden: Vorschlagswert
Eingabewert
4. Die Bedienung der Arbeitsblätter4.1 Grundlagen (1)
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4. Die Bedienung der Arbeitsblätter4.1 Grundlagen (2)
Beispiel Eingabewerte und Vorschlagswerte:Vorschlagswerte
Eingabewerte
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4. Die Bedienung der Arbeitsblätter4.2 GasqualitätenDie Gasqualität („L“ – oder „H“ – Gas nach G 260)ist durch den Benutzer auszuwählen.Die ausgewählte Gasqualität hat Auswirkungen auf Dichte, spezifische Wärmekapazität und spezifische Temperaturänderung.
Eingabe Gasqualität
Werte ändern sich abhängig von
der Gasqualität
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Dipl.-Ing. V. OlleschDVGW – Sachverständiger / SFI4. Die Bedienung der Arbeitsblätter
4.3 Tabellenblatt Bedienungsanleitung
Zu der jeweiligen Arbeitsmappe gehört auch ein Tabellenblatt „Bedienungsanleitung“,in welchem die grundliegenden Bedienungshinweise erläutert sind
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Das Excel-Arbeitsblatt "GDRdim_v1_3.xls" berechnet die Dimensionierung einer neu zu errichtenden Gas-Druckregel- und Messanlage.
Die Anlagendimensionierung in Bezug auf:
• Eingangsnennweite• Ausgangsnennweite• SAV-Nennweite• Filterdimensionierung• KG-Wert des Regelgerätes• Vorwärmerleistung• Heizkesselleistung• Zählerbelastung• Zählergröße
wird berechnet, wobei von folgenden Rahmenbedingungen ausgegangen wird:
5. Das Arbeitsblatt GDRdim_v1_3.xls
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5.1 Rahmenbedingungen (1)• Fließgeschwindigkeit im Eingang 20 m/s• Fließgeschwindigkeit im Ausgang 20 m /s• Fließgeschwindigkeit im SAV 50 bzw. 70 m/s (ggf. herstellerspezifisch anpassen)
• Flächenbelastung des Filters 150 m³Vb / (h*m²Filterfläche)
• Joule-Thomson-Koeffizient dt/dp = 0,50 (H-Gas) bzw. 0,45 (L-Gas) K / bar• Spezifische Wärmekapazität cp = 2,6 (H-Gas) bzw. 2,3 (L-Gas) kJ / (kg*K)• Anlagentechnischer Wirkungsgrad Vorwärmanlage: 90 %
• Gas-Eintritstemperatur GDRM 5 °C, Gas-Austrittstemperatur GDRM 2°C
• Zuschlag KG – Wert – Berechnung Regelgerät nach EN 334: 10 %
• Normdichte 0,82 (L-Gas) bzw. 0,79 (H-Gas) kg / m³
5. Das Arbeitsblatt GDRdim_v1_3.xls
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5.1 Rahmenbedingungen (2)
• Fließgeschwindigkeit im Eingang 20 m/s• Fließgeschwindigkeit im Ausgang 20 m/s• Fließgeschwindigkeit im SAV 50 bzw. 70 m/s (ggf. herstellerspezifisch anpassen)
• Flächenbelastung des Filters 150 m³Vb / (h*m²Filterfläche)
• Joule- Thomson-Koeffizient dt/dp = 0,50 (H-Gas) bzw. 0,45 (L-Gas) K / bar• Spezifische Wärmekapazität cp = 2,6 (H-Gas) bzw. 2,3 (L-Gas) KJ / (kg*K)• Anlagentechnischer Wirkungsgrad Vorwärmanlage: 90 %
• Gas-Eintritstemperatur GDRM 5 °C, Gas-Austrittstemperatur GDRM 2°C
• Zuschlag KG – Wert – Berechnung Regelgerät: 10 %
• Normdichte 0,82 (L-Gas) bzw. 0,79 (H-Gas) kg/m³
5. Das Arbeitsblatt GDRdim_v1_3.xls
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5.1 Rahmenbedingungen (3)• Fließgeschwindigkeit im Eingang 20 m/s• Fließgeschwindigkeit im Ausgang 20 m/s• Fließgeschwindigkeit im SAV 50 bzw. 70 m/s (ggf. herstellerspezifisch anpassen)
• Flächenbelastung des Filters 150 m³Vb / (h*m²Filterfläche)
• Joule-Thomson-Koeffizient dt/dp = 0,50 (H-Gas) bzw. 0,45 (L-Gas) K / bar• Spezifische Wärmekapazität cp = 2,6 (H-Gas) bzw. 2,3 (L-Gas) kJ / (kg*K)• Anlagentechnischer Wirkungsgrad Vorwärmanlage: 90 %
• Gas-Eintritstemperatur GDRM 5 °C, Gas-Austrittstemperatur GDRM 2°C
• Zuschlag KG – Wert – Berechnung Regelgerät: 10 %
• Normdichte 0,82 (L-gas) bzw. 0,79 (H-Gas) kg / m³
5. Das Arbeitsblatt GDRdim_v1_3.xls
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5.1 Rahmenbedingungen (4)• Fließgeschwindigkeit im Eingang 20 m/s• Fließgeschwindigkeit im Ausgang 20 m/s• Fließgeschwindigkeit im SAV 50 bzw. 70 m/s (ggf. herstellerspezifisch anpassen)
• Flächenbelastung des Filters 150 m³Vb / (h*m²Filterfläche)
• Joule-Thomson-Koeffizient dt/dp = 0,50 (H-Gas) bzw. 0,45 (L-Gas) K / bar• Spezifische Wärmekapazität cp = 2,6 (H-Gas) bzw. 2,3 (L-Gas) kJ / (kg*K)• Anlagentechnischer Wirkungsgrad Vorwärmanlage: 90 %
• Gas-Eintritstemperatur GDRM 5 °C, Gas-Austrittstemperatur GDRM 2°C
• Zuschlag KG – Wert – Berechnung Regelgerät: 10 %
• Normdichte 0,82 (L-gas) bzw. 0,79 (H-Gas) kg / m³
5. Das Arbeitsblatt GDRdim_v1_3.xls
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5.1 Rahmenbedingungen (5)• Fließgeschwindigkeit im Eingang 20 m/s• Fließgeschwindigkeit im Ausgang 20 m/s• Fließgeschwindigkeit im SAV 50 bzw. 70 m/s (ggf. herstellerspezifisch anpassen)
• Flächenbelastung des Filters 150 m³Vb / (h*m²Filterfläche)
• Joule-Thomson-Koeffizient dt/dp = 0,50 (H-Gas) bzw. 0,45 (L-Gas) K / bar• Spezifische Wärmekapazität cp = 2,6 (H-Gas) bzw. 2,3 (L-Gas) KJ / (kg*K)• Anlagentechnischer Wirkungsgrad Vorwärmanlage: 90 %
• Gas-Eintritstemperatur GDRM 5 °C, Gas-Austrittstemperatur GDRM 2°C
• Zuschlag KG – Wert – Berechnung Regelgerät: 10 %
• Normdichte 0,82 (L-Gas) bzw. 0,79 (H-Gas) kg/m³
5. Das Arbeitsblatt GDRdim_v1_3.xls (6)
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5.1 Rahmenbedingungen (6)• Fließgeschwindigkeit im Eingang 20 m/s• Fließgeschwindigkeit im Ausgang 20 m/s• Fließgeschwindigkeit im SAV 50 bzw. 70 m/s (ggf. herstellerspezifisch anpassen)
• Flächenbelastung des Filters 150 m³Vb / (h*m²Filterfläche)
• Joule-Thomson-Koeffizient dt/dp = 0,50 (H-Gas) bzw. 0,45 (L-Gas) K / bar• Spezifische Wärmekapazität cp = 2,6 (H-Gas) bzw. 2,3 (L-Gas) kJ / (kg*K)• Anlagentechnischer Wirkungsgrad Vorwärmanlage: 90 %
• Gas-Eintritstemperatur GDRM 5 °C, Gas-Austrittstemperatur GDRM 2°C
• Zuschlag KG – Wert – Berechnung Regelgerät: 10 %
• Normdichte 0,82 (L-Gas) bzw. 0,79 (H-Gas) kg / m³
5. Das Arbeitsblatt GDRdim_v1_3.xls
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5.1 Rahmenbedingungen (7)• Fließgeschwindigkeit im Eingang 20 m/s• Fließgeschwindigkeit im Ausgang 20 m/s• Fließgeschwindigkeit im SAV 50 bzw. 70 m/s (ggf. herstellerspezifisch anpassen)
• Flächenbelastung des Filters 150 m³Vb / (h*m²Filterfläche)
• Joule-Thomson-Koeffizient dt/dp = 0,50 (H-Gas) bzw. 0,45 (L-Gas) K / bar• Spezifische Wärmekapazität cp = 2,6 (H-Gas) bzw. 2,3 (L-Gas) kJ / (kg*K)• Anlagentechnischer Wirkungsgrad Vorwärmanlage: 90 %
• Gas-Eintritstemperatur GDRM 5 °C, Gas-Austrittstemperatur GDRM 2°C
• Zuschlag KG – Wert – Berechnung Regelgerät: 10 %
• Normdichte 0,82 (L-gas) bzw. 0,79 (H-Gas) kg / m³
5. Das Arbeitsblatt GDRdim_v1_3.xls
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5.1 Rahmenbedingungen (8)• Fließgeschwindigkeit im Eingang 20 m/s• Fließgeschwindigkeit im Ausgang 20 m/s• Fließgeschwindigkeit im SAV 50 bzw. 70 m/s (ggf. herstellerspezifisch anpassen)
• Flächenbelastung des Filters 150 m³Vb / (h*m²Filterfläche)
• Joule- Thomson-Koeffizient dt/dp = 0,50 (H-Gas) bzw. 0,45 (L-Gas) K / bar• Spezifische Wärmekapazität cp = 2,6 (H-Gas) bzw. 2,3 (L-Gas) kJ / (kg*K)• Anlagentechnischer Wirkungsgrad Vorwärmanlage: 90 %
• Gas-Eintritstemperatur GDRM 5 °C, Gas-Austrittstemperatur GDRM 2°C
• Zuschlag KG – Wert – Berechnung Regelgerät: 10 %
• Normdichte 0,82 (L-gas) bzw. 0,79 (H-Gas) kg / m³
5. Das Arbeitsblatt GDRdim_v1_3.xls
40Zwei Excel - Arbeitsblätter zur Dimensionierung und Kapazitätsnachrechnung von GDRM - Anlagen
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5.1 Rahmenbedingungen (9)• Fließgeschwindigkeit im Eingang 20 m/s• Fließgeschwindigkeit im Ausgang 20 m/s• Fließgeschwindigkeit im SAV 50 bzw. 70 m/s (ggf. herstellerspezifisch anpassen)
• Flächenbelastung des Filters 150 m³Vb / (h*m²Filterfläche)
• Joule- Thomson-Koeffizient dt/dp = 0,50 (H-Gas) bzw. 0,45 (L-Gas) K / bar• Spezifische Wärmekapazität cp = 2,6 (H-Gas) bzw. 2,3 (L-Gas) KJ / (kg*K)• Anlagentechnischer Wirkungsgrad Vorwärmanlage: 90 %
• Gas-Eintritstemperatur GDRM 5 °C, Gas-Austrittstemperatur GDRM 2°C
• Zuschlag KG – Wert – Berechnung Regelgerät nach EN 334: 10 %
• Normdichte 0,82 (L-Gas) bzw. 0,79 (H-Gas) kg / m³
5. Das Arbeitsblatt GDRdim_v1_3.xls
41Zwei Excel - Arbeitsblätter zur Dimensionierung und Kapazitätsnachrechnung von GDRM - Anlagen
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5.1 Rahmenbedingungen (10)• Fließgeschwindigkeit im Eingang 20 m/s• Fließgeschwindigkeit im Ausgang 20 m/s• Fließgeschwindigkeit im SAV 50 bzw. 70 m/s (ggf. herstellerspezifisch anpassen)
• Flächenbelastung des Filters 150 m³Vb / (h*m²Filterfläche)
• Joule- Thomson-Koeffizient dt/dp = 0,50 (H-Gas) bzw. 0,45 (L-Gas) K / bar• Spezifische Wärmekapazität cp = 2,6 (H-Gas) bzw. 2,3 (L-Gas) kJ / (kg*K)• Anlagentechnischer Wirkungsgrad Vorwärmanlage: 90 %
• Gas-Eintritstemperatur GDRM 5 °C, Gas-Austrittstemperatur GDRM 2°C
• Zuschlag KG – Wert – Berechnung Regelgerät nach EN 334: 10 %
• Normdichte 0,82 (L-Gs) bzw. 0,79 (H-Gas) kg / m³
5. Das Arbeitsblatt GDRdim_v1_3.xls
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5.1 Rahmenbedingungen (11)• Fließgeschwindigkeit im Eingang 20 m/s• Fließgeschwindigkeit im Ausgang 20 m/s• Fließgeschwindigkeit im SAV 50 bzw. 70 m/s (ggf. herstellerspezifisch anpassen)
• Flächenbelastung des Filters 150 m³Vb / (h*m²Filterfläche)
• Joule- Thomson-Koeffizient dt/dp = 0,50 (H-Gas) bzw. 0,45 (L-Gas) K / bar• Spezifische Wärmekapazität cp = 2,6 (H-Gas) bzw. 2,3 (L-Gas) KJ / (kg*K)• Anlagentechnischer Wirkungsgrad Vorwärmanlage: 90 %
• Gas-Eintritstemperatur GDRM 5 °C, Gas-Austrittstemperatur GDRM 2°C
• Zuschlag KG – Wert – Berechnung Regelgerät: 10 %
• Normdichte 0,82 (L-Gas) bzw. 0,79 (H-Gas) kg / m³
5. Das Arbeitsblatt GDRdim_v1_3.xls (9)
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5.2 Meßanlage (1)
Hinsichtlich der Meßanlage wird abgefragt,ob sich der Zähler im Eingangs- oder Ausgangsdruckbereich befindet.In Abhängigkeit davon wird die max. Zählerbelastung mit dem Wert:Pemin ( bei Messung im Eingangsbereich) bzw.Pa (bei Messung im Ausgangsbereich) berechnet.
5. Das Arbeitsblatt GDRdim_v1_2.xls
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5.2 Meßanlage (2)
Abhängig von der berechneten maximalen Zählerbelastungwird eine Zähler-Nenngröße (G XXX) ausgewiesen. Hierbei gilt: Maximalbelastung = 1,6 * Nennbelastung bzw. Maximalbelastung = nächstgrößere Nennlaststufe.Die minimal mögliche Zählergröße ist G 2,5Die maximal mögliche Zählergröße ist G 100.000Die Belastungsberechnung erfolgt mit dem Mindest-Eingangsdruck(Zähler im Eingang) bzw. dem Ausgangsdruck (Zähler im Ausgang)
5. Das Arbeitsblatt GDRdim_v1_3.xls
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5.3 Berechnungsschrittweite (1)Bei der Neudimensionierung einer GDRM –Anlage ist esvon Interesse, zu welchem Dimensionierungsergebnis eine - Heraufsetzung oder auch eine - Herabsetzung der projektierten Anlagenleistung führt.Deshalb kann für die projektierte Anlagenleistung Q [ m³Vn/h ] eine„Schrittweite“ eingegeben werden.
5. Das Arbeitsblatt GDRdim_v1_3.xls
46Zwei Excel - Arbeitsblätter zur Dimensionierung und Kapazitätsnachrechnung von GDRM - Anlagen
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5.3 Berechnungsschrittweite (2)Diese Schrittweite wird in je zwei Stufen nach oben (Leistungserweiterung) und unten (Leistungsreduzierung) berücksichtigt. Die entsprechenden Berechnungswerte werden ausgewiesen.
5. Das Arbeitsblatt GDRdim_v1_3.xls
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5.3 Berechnungsschrittweite (3)
Die sich aus der doppelten Berechnungsschrittweite ergebende Belastung kann nicht bei oder unter 0 m³ Vn/ h liegen, da der Schrittweiten-Wert zweifach von der Nennbelastung abgezogen wird.Erfolgt versehentlich doch eine entsprechende Eingabe, so wird unter dem Eingabefeld eine Fehlermeldung ausgegeben.
5. Das Arbeitsblatt GDRdim_v1_3.xls
48Zwei Excel - Arbeitsblätter zur Dimensionierung und Kapazitätsnachrechnung von GDRM - Anlagen
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5.4 Nennweitenberechnung (1)
Die Berechnung der theoretisch erforderlichen Rohrleitungsnennweiteauf Basis der zulässigen Strömungsgeschwindigkeit und des jeweiligen (Mindest-) Druckes führt zu individuell verschiedenen Ergebnissen. Das Ergebnis wird an den nächstgrößeren Wert der Rohrleitungs-Normreihe angepaßt, die daraus resultierende Fließgeschwindigkeit wird berechnet:
5. Das Arbeitsblatt GDRdim_v1_3.xls
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5.4 Nennweitenberechnung (2)Beispiel: Herstellertabelle Rohrleitungsdurchmesser:
5. Das Arbeitsblatt GDRdim_v1_3.xls
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5.4 Nennweitenberechnung (3)Für die Nennweitenberechnung werden folgende Rohrleitungs-Normdurchmesser verwendet:
Grenzwerte:Eingangsdurchmesser größer DN 1000Ausgangsdurchmesser größer DN 1400
5. Das Arbeitsblatt GDRdim_v1_3.xls
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5.5 ErgebniszusammenfassungIm Feld „Zusammenfassung“ sind die Berechnungsergebnisse der Anlagendimensionierung zusammenfassend ausgewiesen.
5. Das Arbeitsblatt GDRdim_v1_3.xls
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Das Excel-Arbeitsblatt "GDRkap_v1_2.xls" überprüft die Leistungsfähigkeit einer vorhandenen (oder konzipierten) Gas-Druckregel- und Meßanlage auf Grundlage der vorliegenden / erfaßten Dimensionierungsdaten
Folgende Dimensionierungsdaten werden berücksichtigt
• Eingangsnennweite• Ausgangsnennweite• SAV-Nennweite• Filterdimensionierung• kG-Wert des Regelgerätes• Vorwärmerleistung• Heizkesselleistung• Zählergröße und Meßdruck
Falls zu einem Punkt keine Angaben vorliegen, wird als Leistungswert „0“ ausgegeben.
6. Das Arbeitsblatt GDRkap_v1_3.xls
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Zunächst müssen die Grunddaten:
• Gasart (L- oder H-Gas) • Bauart SAV (Durchgangs / Umlenk – SAV)
eingegeben werden.
6. Das Arbeitsblatt GDRkap_v1_3.xls 6.1 Eingabe Grunddaten
54Zwei Excel - Arbeitsblätter zur Dimensionierung und Kapazitätsnachrechnung von GDRM - Anlagen
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6.2 Berechnungsparameter (1)Folgende Berechnungsparameter sind vordefiniert,sie können bei Bedarf geändert werden:
• Fließgeschwindigkeit im Eingang 20 m/s• Fließgeschwindigkeit im Ausgang 20 m/s
• Fließgeschwindigkeit im SAV 50 bzw. 70 m/s (ggf. herstellerspezifisch anpassen)
• Flächenbelastung des Filters 150 m³Vb / (h*m²Filterfläche)
• Joule-Thomson-Koeffizient dt/dp = 0,50 (H-Gas) bzw. 0,45 (L-Gas) K / bar• Spezifische Wärmekapazität cp = 2,6 (H-Gas) bzw. 2,3 (L-Gas) kJ / (kg*K)• Anlagentechnischer Wirkungsgrad Vorwärmanlage: 90 %
• Gas-Eintritstemperatur GDRM 5 °C, Gas-Austrittstemperatur GDRM 2°C
• Zuschlag kG – Wert – Berechnung Regelgerät: 10 %
• Normdichte 0,82 (L-Gas) bzw. 0,79 (H-Gas) kg / m³
6. Das Arbeitsblatt GDRkap_v1_3.xls
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6.2 Berechnungsparameter (2)Vordefinierte Berechnungsparameter,sie können bei Bedarf geändert werden:
6. Das Arbeitsblatt GDRkap_v1_3.xls
56Zwei Excel - Arbeitsblätter zur Dimensionierung und Kapazitätsnachrechnung von GDRM - Anlagen
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• Eingangsnennweite• Ausgangsnennweite• SAV-Nennweite• Filterdimensionierung• kG-Wert des Regelgerätes• Vorwärmerleistung• Heizkesselleistung• Zählergröße und Meßdruck (folgt aus Meßort)
6. Das Arbeitsblatt GDRkap_v1_3.xls 6.3 Eingabe vorhandene GDRM – Dimensionierung (1)
57Zwei Excel - Arbeitsblätter zur Dimensionierung und Kapazitätsnachrechnung von GDRM - Anlagen
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• Eingangsnennweite• Ausgangsnennweite• SAV-Nennweite• Filterdimensionierung• kG-Wert des Regelgerätes• Vorwärmerleistung• Heizkesselleistung• Zählergröße und Meßdruck (folgt aus Meßort)
6. Das Arbeitsblatt GDRkap_v1_3.xls 6.3 Eingabe vorhandene GDRM – Dimensionierung (2)
58Zwei Excel - Arbeitsblätter zur Dimensionierung und Kapazitätsnachrechnung von GDRM - Anlagen
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• Eingangsnennweite• Ausgangsnennweite• SAV-Nennweite• Filterdimensionierung• kG-Wert des Regelgerätes• Vorwärmerleistung• Heizkesselleistung• Zählergröße und Meßdruck (folgt aus Meßort)
6. Das Arbeitsblatt GDRkap_v1_3.xls 6.3 Eingabe vorhandene GDRM – Dimensionierung (3)
59Zwei Excel - Arbeitsblätter zur Dimensionierung und Kapazitätsnachrechnung von GDRM - Anlagen
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• Eingangsnennweite• Ausgangsnennweite• SAV-Nennweite• Filterdimensionierung• kG-Wert des Regelgerätes• Vorwärmerleistung• Heizkesselleistung• Zählergröße und Meßdruck
6. Das Arbeitsblatt GDRkap_v1_3.xls 6.3 Eingabe vorhandene GDRM – Dimensionierung (4)
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• Eingangsnennweite• Ausgangsnennweite• SAV-Nennweite• Filterdimensionierung• kG-Wert des Regelgerätes• Vorwärmerleistung• Heizkesselleistung• Zählergröße und Meßdruck (folgt aus Meßort)
6. Das Arbeitsblatt GDRkap_v1_3.xls 6.3 Eingabe vorhandene GDRM – Dimensionierung (5)
61Zwei Excel - Arbeitsblätter zur Dimensionierung und Kapazitätsnachrechnung von GDRM - Anlagen
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• Eingangsnennweite• Ausgangsnennweite• SAV-Nennweite• Filterdimensionierung• kG-Wert des Regelgerätes• Vorwärmerleistung• Heizkesselleistung• Zählergröße und Meßdruck (folgt aus Meßort)
6. Das Arbeitsblatt GDRkap_v1_3.xls 6.3 Eingabe vorhandene GDRM – Dimensionierung (6)
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6. Das Arbeitsblatt GDRkap_v1_3.xls 6.4 das Ergebnisfeld (1)
Die Ergebnisse der Dimensionierungsüberprüfung werdenals Textfeld und in Diagrammform dargestellt:
Darstellung Textfeld:
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6. Das Arbeitsblatt GDRkap_v1_3.xls 6.4 das Ergebnisfeld (2)Die Ergebnisse der Dimensionierungsüberprüfung werdenals Textfeld und in Diagrammform dargestellt:
Darstellung als Diagramm:
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Der Anlagenplaner steht entweder vor der Aufgabe:
• bereits in der Dimensionierungsphase den Betreiber hinsichtlich der wesentlichenAuslegungsdaten zu beraten oder
• eine bestehende GDRM - Anlage hinsichtlich der Anlagenkapazität zu überprüfen.
Ein Überprüfung der verfahrenstechnischen Anlagendimensionierung wird immerauch im Rahmen der gutachtlichen Äußerung nach § 5 Abs. 1 Gas-HL-VOdurchzuführen sein.
Gas- Druckregel und Meßanlagen werden durch einige grundliegendeBerechnungsschritte verfahrenstechnisch beschrieben.
7. Zusammenfassung (1)
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7. Zusammenfassung (2)
Im Rahmen dieser verfahrenstechnischen Neuberechnungbzw. Nachberechnung sind die Anlagendaten:
• Eingangsnennweite• Ausgangsnennweite• Leistungskennwert des Regelgerätes „KG – Wert“• Nennweiten der Sicherheitseinrichtungen• Dimensionierung des Filters
sowie, falls vorhanden
• Leistung des Erdgasvorwärmers und des Wärmeerzeugers• Zählergröße und Zählerbelastung
zu berechnen bzw. zu überprüfen.
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7. Zusammenfassung (3)
Zur Bearbeitung der geschilderten Anforderungen können die vorgestellten Excel - Arbeitsblätter
„GDRdim_v1_3.xls“ und „GDRkap_v1_3.xls“ dienen.
Die Arbeitsblätter stellen die für die Anlagendimensionierungwesentlichen Berechnungsergebnisse auf jeweils einer Seite dar.Die Arbeitsblätter werden interessierten Anwendern vom Autorkostenfrei unter www.gdrm.de zur Verfügung gestellt.