Газоснабжение жилого дома и квартала в городе Владимир

ДИМОН.docx

I. Краткое описание курсового проекта.
I.I Исходные данные.
Разработка газоснабжения городе Владимир. Территориально город Владимир разделен на два административных района различной застройки.
Климатические характеристики:
Температура воздуха наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 092 = -28 оС.
Абсолютная минимальная температура воздуха = -48 оС.
Продолжительность и средняя температура воздуха периода со средней суточной температурой воздуха ≤10 оС:
продолжительность: 230 сут.
Средняя температура: -26 оС.
Преобладающее направление ветра: Ю.
Преобладающая этажность жилой застройки: район №1-малоэтажная застройка (1-2 эт.); район№2-приемущественно 4-5 этажная застройка.
В районе I представленном малоэтажной застройкой имеется водопровод и канализация. Теплоснабжение общественных зданий предусмотрено центральным а индивидуального жилого фонда – от местных источников теплоты. В квартирах установлены газовые плиты и газовые проточные водонагреватели.
Район II полностью благоустроен. В кухнях квартир установлены только газовые плиты для приготовления пищи. Теплоснабжение районов центральное от ТЭЦ и районных отопительных котельных.
Население города Владимир пользуется всеми видами коммунально-бытовых услуг. В каждом районе имеются бани прачечные учебные детские и лечебные заведения.
Характеристика промышленных предприятий. Таблица 1.1
Годовой расход газа ПП млн.м3г
Продолжительность работы
Охват населения коммунально-бытовыми услугами в % от общего числа пользователей. Таблица 1.2
Районы 1-2 этажной застройки
Районы 3-9 этажной застройки
Приготовление пищи в квартирах.
То же и горячей воды при наличии только газовой плиты.
То же и горячей воды при наличии газового водонагревателя и газовой плиты.
Стирка белья в немеханизированных прачечных.
- механизированных прачечных.
Услуги предоставляемого бытового обслуживания: - бань
Источник газоснабжения.
Месторождение газа Ямбургское. Административный район Тюменская. обл..
Состав газа по объему %
Охват все коммунально-бытовых услуг населения газоснабжением принимаем 100%.
II. Проектирование газоснабжения города
II.1. Расчет газопотребления.
II.1.1.Определение численности населения.
Расход газа на коммунально-бытовые и теплофикационные нужды города или населенного зависит от числа жителей. Если число жителей района или города не указано его можно определить по формуле:
Где F – площадь района (измеряется по ген. плану) Га; П - плотность населения челГа определяется в зависимости от степени градостроительной ценности территории. Сводим в таблицу 2.1
II.1.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ГАЗА.
Теплоту сгорания газа определяют как сумму произведений величин теплоты сгорания горючих компонентов на их объемные доли.
где -объемная доля горючего компонента %;
-кДжм3 – низшая теплота сгорания сухого состава i-го компонента газа.
Низшую теплоту сгорания чистых газов и плотность i-го компонента газа определяют в соответствии с таблицей 2.2.
кДжм3 при 0° С и 1013 кПа
Плотность газа определяют как сумму произведений плотности компонентов на их объемные доли.
где -плотность сухого состава i-го компонента газа кгм3.
Относительная плотность газа определяется по формуле:
где -плотность воздуха кгм3.
Так как используемый газ может быть влажным то может возникнуть необходимость пересчета на рабочей состав (с учетом влажности газа). Пересчет выполняется по следующим формулам:
Здесь К определяется по формуле:
где ρв.п. =0804 кгм3 – плотность водяного пара при нормальных физических условиях (н.ф.у.).
В приведенных формулах d-влагосодержание газа выраженное в кг на 1м3 сухого газа при температуре 0 0С и давлении 1013кПа (нормальные физические условия). В курсовом проекте влагосодержание газа принимается d=0005 кгм3.
В нашем примере влагосодержание газа принято
II.1.3. Определение годового расхода газа на коммунально-бытовые нужды.
Годовой расход газа на коммунально-бытовые нужды населения определяется в зависимости от числа потребителей средней нормы годового расхода газа с учетом охвата газоснабжением коммунально-бытовых нужд населения и охвата населения соответствующими услугами нормативов предоставления услуг.
В общем случае можно воспользоваться следующей зависимостью:
где годовой расход газа на коммунально-бытовые нужды населения млн. м3год; n количество категорий коммунальных потребителей; N численность населения тыс.чел; S число расчетных потребителей на 1 тыс. жителей; у охват газоснабжением коммунально-бытовых услуг долей ед. (по заданию у=10); -норма расхода газа на данный вид коммунальных услуг (см. приложение) МДжгч; -низшая теплота сгорания рабочего состава газа кДжм3.
Наименование расчетных потребителей для каждой категории потребителей берется из колонки «показатель потребления газа» (приложение 2). Так для потребления газа в квартирах S определяется произведением 1000 чел на степень охвата населения соответствующей услугой z в долях единицы:
При определении количества расчетных потребителей пользуются формулой:
где W-ориентировочный норматив соответствующих услуг.
Результаты расчета по формуле (2.7) сводим в таблицу 2.3.
Наименование потребителей газа
Расчетный потребитель
Норма годового расхода на расчетного потребителя Qнорм
Приготовление пищи в домашних условиях на газовой плите.
Приготовление пищи и горячей воды в домах с газовыми водонагревателями.
Приготовление пищи и горячей воды на плите в домах без газовых колонок и централизованного горячего водоснабжения.
Стирка белья в механизированных прачечных
Предприятия бытового обслуживания торговли
Предприятия общественного питания.
Норматив потребления
Степень охвата населения услугами Z доли ед.
Степень охватауслуг газоснабжением Y доли ед.
Количество расчётных потребителей S на 1 тыс.жит.
помывки на 1чел. в г.
0 обедов+завтраков на 1чел. в год
Степень охвата Услуг газоснабжением Y доли ед.
Количество Расчётных потребителей S на 1 тыс.жит.
Годовой расход газа млн. м3
II.3.2 Определение часового расхода газа на
коммунально-бытовые нужды.
Максимальный расчетный часовой расход газа м3ч при нормальных физических условиях на хозяйственно-бытовые нужды следует определять как долю годового расхода по формуле:
где Qу –годовой расход газа м3ч; -коэффициент часового максимума принимается дифференцировано по каждому району газоснабжения в зависимости от числа потребителей по [4 табл. 2 и 3]. Смотри таблицу 2.5 и таблицу 2.6.
число жителей снабжаемых газом
коэффициент часового максимума расхода газа (без отопления)
коэффициент часового максимума расхода газа
общественного питания
по производству хлеба кондитерских изделий
Примечание. Для бань и прачечных значения коэффициент часового максимума расхода газа приведены с учетом расхода газа на нужды отопления и вентиляции.
Коэффициент часового максимума обратно пропорционален периоду в течение которого расходуется годовой ресурс газа при максимальном его потреблении т.е.:
где m-количество часов использования максимума.
Часовой расход газа определяется отдельно для мелких потребителей –равномерно-распределенная нагрузка по сети низкого давления; для крупных коммунально-бытовых предприятий – сосредоточенные потребители газа: низкого ( менее 50м3ч) или высокого ( более 50м3ч) давления.
Число крупных коммунально - бытовых потребителей (бани больницы и т.д.) студент определяет самостоятельно. При этом часовой расход газа на один объект можно принимать м3ч: бани 300-600; больницы 50-150; механизированные прачечные 200-500; хлебозаводы 200-400.
Расчетные часовые расходы для рассматриваемого примера сводим в таблицу 2.7.
Часовой расход газа на коммунально-бытовые нужды
мелкие комму-нально бытовые потребители
крупные коммунально- бытовые потребители:
механизированные прачечные
II.1.4 Определение расхода газа на нужды теплоснабжения
Расход газа на нужды теплоснабжения зависит от температуры наружного воздуха количества и типа отапливаемых зданий и определяется тепловыми нагрузками рассчитанными по методике приведенной в [5].
II.1.4.1 Часовой расход на нужды теплоснабжения.
При разработке проектов газоснабжения городов при отсутствии конкретных теплотехнических характеристик застройки допускается определять расчетные годовые расходы газа по укрупненным показателям.
Расход газа на отопление и вентиляцию жилых общественных зданий можно определить по формуле м3ч:
где К К1 – коэффициенты учитывающие расходы теплоты на отопление и вентиляцию общественных зданий при отсутствии данных принимаются равными 025 и 04.
q – укрупненный показатель максимального часового расхода теплоты на отопление жилых зданий 1 кДжч на 1 м2 жилой площади принимают по табл. 2.8.
расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления С
-КПД отопительной системы: 08-085-для котельных.
Fж - жилая площадь отапливаемых зданий.
Жилая площадь отапливаемых зданий определяется для каждого района по формуле:
где Fз – площадь жилой застройки м2; П - плотность жилищного фонда который можно принять следующим: для районов с высокой степенью градостроительной ценности – 037; со средней – 0295; с низкой – 0182.
Расчетный часовой расход газа на нужды горячего водоснабжения определяются по формуле м3ч:
где коэффициент учитывающий суточную неравномерность разбора горячей воды: для районов с баками-аккумуляторами =10 для районов без баков-аккумуляторов – от 20 до 40; N – число жителей пользующихся централизованным горячим водоснабжением; – укрупненный показатель среднечасового расхода теплоты на нужды горячего водоснабжения принимается по данным в зависимости от нормы расхода горячей воды на 1 человека в сутки. В курсовом проекте принимается равным 1260 кДж(челчас).
Результаты расчета для нашего примера приведены в таблице 2.9.
Часовой расход газа на нужды теплоснабжения
часовой расход газа м3ч
II.1.4.2 Годовой расход газа на нужды теплоснабжения
Годовой расход газа на нужды теплоснабжения определяют на основании данных о часовом потреблении по формуле м3ч:
где mi- количество часов использования максимума для i-того вида нагрузки.
Для отопительно-вентиляционной нагрузки значение m можно определить по формуле чгод:
где -продолжительность отопительного периода сутки; -расчетная температура внутреннего воздуха; -средняя температура наружного воздуха за отопительный период;-средняя температура наружного воздуха самой холодной пятидневки;-средняя температура наружного воздуха для проектирования систем вентиляции (параметр А); Z-количество часов работы систем вентиляции.(при отсутствии данных Z=16).
Использование годового максимума для систем горячего водоснабжения определяют по формуле чгод:
где -коэффициент учитывающий снижение расхода горячей воды летом и повышение температуры холодной воды;
*-коэффициент учитывающий снижение расхода горячей воды летом при отсутствии данных *=08 за исключением курортных городов где *=10).
-температура холодной водопроводной воды соответственно летом и зимой (=+150С =+50С).
Использование максимума для отопительно-вентиляционной нагрузки =2629 чгод для систем горячего водоснабжения =7392 чгод.
Результаты определения годовых расходов приведены в таблице 2.10.
Годовой расход газа на нужды теплоснабжения
годовой расход газа млн.м3год
в том числе по источникам
на горячее водосна-е
II.1.5 Определение годового расхода газа на нужды промышленных предприятий
II.1.5.1 Годовой расход газа
В курсовом проекте общий годовой расход газа на нужды промышленных предприятий принимают по данным таблицы 1.1.
Годовой расход газа на технологические и отопительно-вентиляционные нужды промышленных предприятий определяют из соотношения:
причем для предприятий работающих в 1 смену А=05-06; для предприятий работающих в 2 смены А=06-075; для предприятий с непрерывным технологическим процессом А=07-08.
Распределение годового расхода газа на промышленное производство приведено в таблице 2.11.
Годовой расход газа промышленными предприятиями
годовой расход газа млн. м3год
II.1.5.2 Часовой расход газа
Расчетный часовой расход газа на технологические и отопительно-вентиляционные нужды промышленных предприятий следует определять как долю годовых по формуле м3ч:
где -количество часов использования максимума для данного вида нагрузки.
Число часов использования максимума промышленных предприятий зависит от вида производства технологического процесса соотношения технологической и отопительной нагрузок.
Число часов использования максимума для промышленных предприятий ориентировочно можно принять:
для предприятий работающих в 3 смены с непрерывным технологическим процессом
-для предприятий работающих в 2 смены
-для предприятий работающих в 1 смену
Число часов использования максимума для отопительных котельных определяют по формуле:
Расчетный часовой расход газа на дежурное отопление определяют как часть расчетного расхода газа на отопление по формуле:
где -расчетный расход газа на отопление м3ч.
Коэффициент Кд учитывает расход газа на отопление в нерабочее время для поддержания температуры и рассчитывается по формуле:
где -температура внутреннего воздуха в рабочее время принимают
Результаты расчета часового расхода газа приведены в таблице 2.12.
Часовой расход газа промышленными предприятиями
II.2 Режим газопотребления
Все городские потребители (бытовые коммунальные общественные и промышленные) потребляют газ неравномерно. Указанная неравномерность имеет место по месяцам года дням недели и часам суток.
Неравномерность расхода газа определяется укладом жизни населения режимом работы предприятий учреждений и лечебных заведений климатическими условиями зависит от характеристики и количества газопотребляющих установок.
Неравномерность газопотребления отрицательно сказывается на функционировании газотранспортных систем. Для сглаживания неравномерности потребления газа принимают разные способы суть которых сводится к следующему:
-выравнивание режимных графиков расхода газа;
-покрытие пиковых нагрузок за счет других источников.
Оба указанных способа ведут к удорожанию транспорта и сбыта газа снижают экономические показатели систем газоснабжения.
II.2.1 Сезонная неравномерность газопотребления
Сезонная неравномерность газопотребления по месяцам года зависит от наличия и удельного веса в общем балансе расходования газа отопительно-вентиляционной нагрузки.
Суммарные годовые графики газопотребления являются основой планирования работы газовых промыслов и магистральных газопроводов обеспечивающих регулирование неравномерности газопотребления.
Расход газа каждой категорией городских потребителей за месяц может быть определен как доля годового млн.м3ч:
где -доля месячного расхода i–й категорией потребителей в годовом балансе.
Значения для коммунально-бытовых потребителей приведены в [3] и в таблице II.2.1.
Усредненные доли месячных расходов газа на коммунально-бытовые нужды % годового потребления
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Значения для отопительно-вентиляционной нагрузки определяют по формуле:
где-среднемесячная температура наружного воздуха 0С принимается по [1]; -количество отопительных дней в месяце.
Значения на технологические нужды промышленных предприятий и электростанций можно определить по формуле:
где -количество рабочих дней соответственно в месяце и в году.
II.2.2.2 Часовая неравномерность.
Городские газовые сети рассчитывают на максимальный часовой расход газа который можно определить при наличии сведений часовых колебаний потребления газа. Наибольшей часовой неравномерностью расходования газа отличаются бытовые и коммунальные потребители.
Расход газа на нужды центрального отопления в течение суток остается практически неизменным. Газопотребление на технологические нужды промышленных предприятий зависят от характера технологических процессов и сменности работы.
Методика определения часового расхода газа аналогична изложенной в п. II.2.1. Однако для определения доли часового расхода газа i-й категории потребителей от суточного расхода требуется тщательное изучение режимов расходования газа в процессе эксплуатации систем газоснабжения для каждого города в отдельности.
II.2.3 Расчетный расход газа
Различие между максимальным часовым расходом газа определенным по совмещенному суточному графику газопотребления и суммой максимального часового расхода газа по отдельным категориям потребителей для большинства городов составляют 2-4%.
Поскольку погрешность в 5% при инженерных расчетах считается достаточной на практике в качестве расчетного принимается максимальный часовой расход газа отдельными потребителями. Это приводит к незначительному удорожанию системы газоснабжения однако повышает ее надежность за счет большей пропускной способности сетей высокого давления.
Расчетный расход газа приведен в таблице II.2.2.
Расчетный расход газа
Наименование потребителей
Расчетный расход газам3ч.
в том числе на сети давления
Мелкие коммунально бытовые объекты (население предприятия бытового обслуживания и т.д.)
Крупные коммунально бытовые объекты:
*-учтена нагрузка на местные источники теплоснабжения.
**-учтен расход газа на выработку электроэнергии.
II.3 Система газоснабжения
II.3.1 Выбор и обоснование системы газоснабжения
При выборе систем газоснабжения следует предварительно изучить рекомендации [3] [6] обратив внимание на вопросы: определение оптимального количества источников питания сетей высокого (среднего) и низкого давлений; структуру газовых сетей (тупиковые кольцевые смешанные); определение максимальных давлений в распределительных газопроводах и количество ступеней давления в системе.
Основные критерии для оценки систем газоснабжения: экономичность надежность технологичность проходимость сетей взрывобезопасность удобство в эксплуатации.
Теоретические исследования и практика показали что технико- экономические показатели систем газоснабжения зависят: от численности обслуживаемого населения мощности промышленных предприятий.
II.3.1.1 Определение числа ГРС
Один из важных вопросов при разработке принципиальной схемы газоснабжения города – рациональное размещение распределительных станций (ГРС) и определение их оптимального количества. С увеличением количества ГРС уменьшаются нагрузки и радиус действия городских магистралей что приводит к уменьшению их сечений.
В соответствии с этим уменьшаются расход металла и капиталовложения в городские сети высокого (среднего) давления. Большее количество ГРС обеспечивает большую надежность систем газоснабжения.
В то же время следует иметь в виду что с увеличением количества ГРС возрастают затраты на их сооружение и строительство увеличиваются эксплуатационные затраты за счет содержания обслуживающего персонала на ГРС.
При определении количества магистральных источников следует ориентироваться:
а) для небольших городов с населением 100-200 тыс.чел. наиболее рациональными являются системы с одной ГРС.
б) для городов с населением 200-300тыс.чел. наиболее рациональными являются системы с двумя и тремя ГРС.
в) для городов с населением 300-500тыс.чел. наиболее рациональными являются системы с тремя ГРС
Для питания городских газопроводов принимаем 1 ГРС расположенную за пределами городской черты. Газ на ГРС очищается одорируется редуцируется до давления верхней ступени в городских сетях и подается в распределительные газопроводы.
II.3.1.2 Определение количества ступеней давлений в распределительных газопроводах
По количеству ступеней давления в практике газоснабжения городов применяются:
а) двухступенчатые системы состоящие из сетей низкого и среднего или низкого и высокого давления (до 06МПа);
б) трехступенчатые включающие в себя газопроводы низкого среднего высокого (до 06 МПа) давлений;
в) многоступенчатые состоящие из сетей низкого среднего высокого (до 06 МПа и до12МПа) давлений.
Для небольших и средних городов с числом жителей соответственно до 100 и 500 тыс.чел. применяют двухступенчатые системы газоснабжения как наиболее экономичные состоящие из газопроводов низкого и высокого (до 06 МПа ) или низкого и среднего давлений. Среднее давление применяются только в случае невозможности прокладки газопроводов высокого давления. Такой случай может возникнуть при газоснабжении старых городов с плотной застройкой или при реконструкции системы газоснабжения. Если застройка города неоднородная и характеризуется различной плотностью применяются трехступенчатые системы газоснабжения с прокладкой газопроводов низкого и среднего давлений в районах где нельзя проложить сети высокого давления (обычно центральная часть старых городов и малоэтажная застройка) и высокого давления в районах новой застройки.
Многоступенчатые системы применяются только в крупных городах с числом жителей свыше 1млн. чел.
В нашем случае принята двухступенчатая система газоснабжения с максимальным избыточным давлением в сетях Р=06 МПа.
II.3.1.3 Выбор структурной схемы газовых сетей
Распределительные системы газоснабжения могут быть тупиковыми кольцевыми и смешанными.
Для крупных и средних городов сети высокого и среднего давления проектируют кольцевыми для малых городов кольцевание газопроводов высокого давления выполняется только при необходимости.
Газопроводы низкого давления следует предусматривать кольцевыми с выделением главных направлений т.е. таких магистралей по которым транспортируется основная часть транзитного расхода газа. В этом случае металлоемкость кольцевой сети будет минимальной. Для повышения надежности систем низкого давления выделенные главные магистрали следует кольцевать. Подводы к потребителям предусматриваются тупиковыми.
II.3.1.4 Выбор варианта подключения сосредоточенных потребителей к газовым сетям
Вопрос о подключении сосредоточенных бытовых и промышленных объектов к газовым сетям играет важную роль при оптимизации системы газоснабжения. Правильное решение этой задачи обеспечивает снижение капитальных затрат в систему газоснабжения. До сих пор считается целесообразным подключать сосредоточенных потребителей с расходом газа до 50 м3ч к сетям низкого давления а более 50 м3ч к сетям среднего и высокого давления. Такой подход бывает ошибочным и влечет за собой перерасход средств.
Подключение сосредоточенных потребителей к сетям высокого давления приводит к увеличению протяженности последних и требует сооружения газорегуляторного пункта (ГРП) или установки (ГРУ). Подключение к сетям низкого давления ведет за собой необходимость увеличения диаметров газопроводов от ГРП до расположения потребителей и требуемой производительности по капительным вложениям в строительство газопроводов низкого и высокого давления и строительство ГРП. Варианты будут равноценными если выполняется условие:
где -дополнительные капиталовложения соответственно в сети низкого и ответвления высокого давления; -стоимость ГРП.
Если указанное соотношение меньше 1 предпочтение следует отдавать к сетям низкого давления если больше 1 – сетям высокого давления.
При разработке проекта газоснабжения следует руководствоваться [6]:
К газопроводам низкого давления экономически целесообразно подключать сосредоточенных потребителей газа до 500 м3ч при условии что диаметр трубы на выходе из ГРП не меньше 300 мм и потребитель расположен в непосредственной близости от ГРП.
Если диаметр выхода из ГРП 150-200 мм то к сетям низкого давления следует подключать потребителей с расходом газа до 200 м3ч
На участках с небольшими сосредоточенными нагрузками до 50 м3ч и с диаметрами газопроводов 50-100 мм на выходе из ГРП потребителя выгоднее подключать к сетям низкого давления а с расходом 100 м3ч - к сетям высокого давления.
II.3.2 Определение оптимального числа сетевых ГРП
Распределительные газопроводы низкого давления питаются от одного или от нескольких газорегуляторных пунктов (ГРП). Сетевые ГРП предназначены для снижения давления газа с высокого или среднего на низкое (Р=3кПа) и поддержания его на заданном уровне независимо от колебания расхода газа.
Количество ГРП должно определяться технико-экономическим расчетом при этом должны приниматься во внимание издержки на строительство газопроводов - подводов высокого давления сетевых ГРП сетей низкого давления.
Оптимальное число сетевых ГРП определяют по [3]:
где -равномерно -распределенная нагрузка района обслуживаемого гидравлически связанными сетями низкого давления м3ч;-оптимальная нагрузка на один ГРП зависит от оптимального радиуса действия ГРП Rоpt и удельной нагрузки на сети низкого давления e м3(ччел).
П- плотность населения по району действия ГРП;
где е- удельный расход газа по сети низкого давления м3(ччел).
При работе над курсовым проектом можно руководствоваться следующим: как правило газорегуляторные пункты имеют пропускную способность от 1000 до 3000 м3ч радиус действия от 400 до 800 м.
Запроектируем ГРП с радиусом действия 500 м по I району и 800м по II району. Тип газорегуляторного пункта можно определить по данным [7] и по номенклатурным сборникам заводов изготовителей. Результаты определения оптимального количества сетевых ГРП для рассматриваемого примера приведены в таблице II.3.1.
Основные характеристики шкафных газорегуляторных пунктов представлены в таблице 19.
ГРПШ-13-1ВУ1-14-1ВУ4
II.4 Гидравлические режимы работы газопроводов
Гидравлические режимы работы газопроводов должны приниматься из условий создания при максимально допустимых потерях давления газа наиболее экономичной и надежной в эксплуатации системы обеспечивающей устойчивость работы ГРП и газорегуляторных установок (ГРУ) а также работы горелок потребителя в допустимых диапазонах давления газа.
Расчетные внутренние диаметры газопроводов необходимо определять гидравлическим расчетом из условия обеспечения бесперебойного газоснабжения всех потребителей в часы максимального потребления газа.
Гидравлический расчет газопроводов следует выполнять как правило на компьютере с оптимальным распределением расчетных потерь давления между участками сети.
При невозможности или нецелесообразности выполнения расчета на компьютере (отсутствие соответствующей программы отдельные участки газопроводов и т.п.) гидравлический расчет допускается производить по при веденным ниже формулам или номограммам составленным по этим формулам (приложения 3 13).
Расчетные потери давления в газопроводах высокого и среднего давления следует принимать в пределах категории давления принятой для газопровода.
Расчетные суммарные потери давления газа в газопроводах низкого давления (от источника газоснабжения до наиболее удаленного прибора) следует принимать не более 180 даПа в том числе в распределительных газопроводах 120 даПа в газопроводах-вводах и внутренних газопроводах – 60 даПа.
Значения расчетной потери давления газа при проектировании газопроводов всех давлений для промышленных сельскохозяйственных и бытовых предприятий и предприятий коммунально-бытового обслуживания принимаются в зависимости от давления газа в месте подключения с учетом технических характеристик принимаемого к установке газового оборудования устройств автоматики регулирования технологического режима тепловых агрегатов.
Падение давления на участках газовой сети высокого (среднего) давления следует определять по формуле:
где РН абсолютное значение давления газа в начале газопровода МПа; Рк абсолютное значение давления газа в конце газопровода МПа; Р0=0101325 МПа;-коэффициент гидравлического трения; L- расчетная длина газопровода постоянного диаметра м; d- внутренний диаметр газопровода см; -плотность газа кгм3 при нормальных условиях (температуре 0 С и давлении 010132 МПа); Q0- расход газа м3ч при нормальных условиях (температуре 0 С и давлении 010132 МПа).
Для сетей низкого давления - по формуле:
Рн – избыточное давление газа в начале участка Па; Рк – избыточное давление газа в конце участка Па; Обозначения те же что и в формуле II.1.24.
Коэффициент гидравлического трения следует определять в зависимости от режима движения газа по газопроводу характеризуемого числом Рейнольдса:
где - коэффициент кинематической вязкости газа м2с при нормальных условиях; Q0 d- обозначения те же что в формуле II.1.24
и гидравлической гладкости внутренней стенки газопровода определяемой условию II.3.4
где Re-число Рейнольдса; n- эквивалентная абсолютная шероховатость внутренней поверхности стенки трубы принимается равной см: для новых стальных труб - 001; для бывших в эксплуатации стальных труб - 01см; для полиэтиленовых независимо от времени эксплуатации-00007; d- обозначение те же что в формуле II.3.4.
В зависимости от значения Re коэффициент гидравлического трения следует определять:
-для ламинарного режима движения газа Re2000:
-для критического режима движения газа Re=2000-4000:
при Re>4000 в зависимости от выполнения условия II.3.7 - для гидравлически гладкой стенки неравенство справедливо II.3.7
-при 4000 Rе 100000 по формуле:
- для шероховатых стенок неравенство (4) несправедливо при Rе > 4000
где n - обозначение то же что и в формуле (4) d - обозначение то же что и в формуле (3).
Расчетный расход газа на участках распределительных наружных газопроводов низкого давления имеющих путевые расходы газа следует определять как сумму транзитного и 05 путевого расходов газа на данном участке.
Падение давления в местных сопротивлениях (колена тройники запорная арматура и др.) для газораспределительных газопроводов допускается учитывать путем увеличения фактической длины газопровода на 5-10%.
Для наружных надземных и внутренних газопроводов расчетную длину газопроводов следует определять по формуле:
где - сумма коэффициентов местных сопротивлений участка газопровода; - коэффициент гидравлического трения определяемый в зависимости от режима течения и гидравлической гладкости стенок газопровода по формулам II.3.8 – II.3.12
При расчете внутридомовых газопроводов низкого давления следует учитывать гидростатический напор Нg даПа определяемый по формуле:
где 981 -ускорение свободного падения мс2; h- разность абсолютных отметок начальных и конечных участков газопровода м; - плотность воздуха кгм3 при температуре 0°С и давлении 01013 МПа; - обозначение то же что в формуле (II.1.24).
Гидравлический расчет кольцевых сетей газопроводов следует выполнять увязкой давлений газа в узловых точках расчетных колец. Неувязка потерь давления в кольце допускается до 10%.
При выполнении гидравлического расчета надземных и внутренних газопроводов с учетом степени шума создаваемого движением газа следует принимать скорости движения газа не более 7 мс для газопроводов низкого давления 15 мс для газопроводов среднего давления 25 мс для газопроводов высокого давления.
При выполнении гидравлического расчета газопроводов по приведенным формулам а также по различным методикам и программам для электронно-вычислительных машин составленным на основе этих формул расчетный внутренний диаметр газопровода следует предварительно определять по формуле:
где - расчетный диаметр см;
коэффициенты А В m m1 определяются по таблицам 20 и 21 в зависимости от категории сети (по давлению) и материала газопровода;
- расчетный расход газа м3ч приведенный к нормальным физическим условиям; -удельные потери давления Пам определяемые по формуле:
где -допустимые потери давления Па; l - расстояние до самой удаленной точки м.
Таблица 20 Таблица 21
Сети низкого давления
II.4.1 Гидравлический расчет кольцевых газовых сетей высокого давления
Газовые сети высокого давления являются верхним иерархическим уровнем городской системы газоснабжения. Для средних и больших городов их проектируют кольцевыми и только для маленьких городов они могут выполняться в виде разветвленных тупиковых сетей.
Все городские сети рассчитывают на заданный перепад давлений. Такой подход к расчету связан с тем что в город газ поступает под определенным давлением и поддерживается не ниже заданной величины.
Расчетный перепад для сетей высокого давления определяют исходя из следующих соображений. Начальное давление принимают максимальным по СНиП для соответствующей категории газопровода. Конечное давление принимают таким чтобы при максимальной нагрузке сети было обеспечено минимально допустимое давление газа перед горелками с учетом перепада давлений в абонентском ответвлении при максимальной нагрузке и перепада в ГРП. В большинстве случаев перед ГРП достаточно иметь избыточное давление примерно 015-02МПа.
При расчете кольцевых сетей необходимо оставлять резерв давления для увеличения пропускной способности системы при аварийных гидравлических режимах. Принятый резерв следует проверять расчетом при возникновении наиболее неблагоприятных аварийных ситуаций. Такие режимы обычно возникают при выключении головных участков. Для многокольцевой сети неблагоприятных режимов которые необходимо проверить расчетом может быть несколько.
В виду кратковременности аварийных ситуаций следует допускать снижение качества системы при отказах ее элементов. Снижение качества оценивают коэффициентом обеспеченности Коб который зависит от категории потребителей.
Сети высокого (среднего) давления являются управляемыми так как к ним присоединяют ограниченное число крупных потребителей режимом подачи газа которых управляет диспетчерская служба.
Следствием управляемости сети является и особая постановка задачи расчета гидравлического режима заключающегося в том что не только в расчетном режиме но и в аварийных ситуациях узловые расходы газа являются заданными. Это положение позволяет вести расчет аварийных режимов теми же методами какими определяют диаметр газопроводов при расчетном режиме. Отличие состоит лишь в том что меняется геометрия сети- выключают один или несколько элементов и уменьшают узловые нагрузки в соответствии с принятым Коб. Возможное уменьшение подачи газа ограничено нижним пределом который устанавливают из соображений минимально допустимого давления газа перед приборами. Это минимальное давление определяется минимальной нагрузкой которую принимают равной 50% расчетного значения.
Половину нормы газообразного топлива будут получать примерно 20-30% потребителей. Причем такое снижение подачи топлива существенно не отразится на приготовлении пищи. В основном это будет отражаться на качестве горячего водоснабжения. Как показывают исследования при снижении давления после ГРП можно уменьшить максимальный расход примерно на 15-20%. Следовательно для коммунально-бытовых потребителей присоединенных к сети низкого давления коэффициент обеспеченности можно принять равным 08-085. Учитывая кратковременность аварийных ситуаций и теплоаккумулирующую способность зданий можно сократить подачу газа на отопительные цели. Коэффициент обеспеченности для отопительных котельных можно принять 07-075.
Коэффициент обеспеченности промышленных предприятий определяют из следующих соображений. Если предприятие имеет резервную систему снабжения топливом то Коб=0. При ее отсутствии допустимое сокращение подачи газа зависит от сокращения подачи теплоты на отопительные цели. Для технологических нужд сокращать подачу газа не следует. Таким образом коэффициент обеспеченности можно определить для всех сосредоточенных потребителей и на их основе рассчитать аварийные гидравлические режимы. После обоснования коэффициента обеспеченности для всех потребителей решают вторую задачу т.е. определяют необходимый резерв пропускной способности сети.
Для однокольцевого газопровода аварийных режимов подлежащих расчету два: при выключении головных участков слева и справа от точки питания.
Так как при выключении головных участков однокольцевой газопровод превращается в тупиковый то диаметр кольца можно определить из расчета аварийного гидравлического режима при лимитированном газоснабжении для тупиковой линии.
Рекомендуется следующий порядок расчета однокольцевой сети высокого (среднего) давления:
Производим предварительный расчет диаметра кольца по приближенным зависимостям:
где -расчетный расход газа м3ч; - расчетные расходы газа потребителями м3ч; -коэффициент обеспеченности для всех потребителей принят =07;-длина кольца м.
Выполняем два варианта гидравлического расчета аварийных режимов при выключенных головных участках слева и справа от точки питания. Диаметры участков корректируем так чтобы давление газа у последнего потребителя не понижалось ниже минимально допустимого значения. Для всех ответвлений рассчитываем диаметры газопроводов на полное использование перепада давлений с подачей им (Qikоб) газа.
Рассчитываем распределение потоков при нормальном режиме и определяем давление газа во всех узловых точках.
Проверяем диаметры ответвлений к сосредоточенным потребителям при расчетном гидравлическом режиме. При недостаточности диаметров увеличиваем их до необходимых размеров.
В нашем примере гидравлический расчет газовой сети выполнен для однокольцевого газопровода. В приложении 6 приведена расчетная схема газопроводов среднего давления для районов I II.
Трассу кольцевого газопровода следует прокладывать таким образом чтобы левая и правая ветвь кольца были загружены равномерно. Далее нумеруем все узлы. Стрелками указываем направление движения транзитных потоков газа.
Давление при выходе из ГРС-1 и ГРС-2 примем 07 МПа (абс.). Оно и будет в нашем случае давлением газа в начале сети Рн. Конечное давление газа в конце сети примем Рк=04 МПа (абс.). Коэффициент обеспеченности для всех потребителей примем Коб=07.
Гидравлический расчет газовой сети высокого давления II категории для кольца представлен в таблице II.4.1.1.
Определим предварительный диаметр кольца по расчетному расходу
где Qав- расчетный расход газа в аварийном режиме и удельному падению
квадрата давления по формуле:
Увеличивая длину кольца на 10% учитываем потери давления газа в местных сопротивлениях.
По номограмме (приложение 3) для определения потерь давления в газопроводах высокого (среднего) давления находим предварительный диаметр кольца Dк=426х9 мм.
Производим расчеты для двух аварийных режимов при выключении участков 1-2 и 1-26.
Первоначально считаем что диаметры всех участков равны 426х9 и проверяем использование заданного перепада давления. При необходимости корректируем диаметры.
Давление Па в конце каждого участка рассчитываем по формуле:
Далее рассчитываем диаметры ответвлений для аварийных режимов при подаче потребителям Qав =kобQР м3ч.
Сначала определяем давление газа в начале всех ответвлений как при отказе участка 1-26 так и при отказе участка 1-2. Из сравнения двух значений начальных давлений для каждого ответвления Рн.от выбираем меньшее. Для этого давления и подбираем диаметр ответвления по номограмме при условии чтобы давление в конце ответвления было не менее 400 кПа. Следует учитывать что проектировать подземные газопроводы условным диаметром менее 50 мм не рекомендуется.
Далее производим расчет потокораспределения при нормальном гидравлическом режиме сети. Сначала задаемся предварительным распределением потоков. Примем точку схода потоков в узле 14. Точка схода потоков в нулевом приближении определяется так: все кольцо разбивается на две тупиковых сети приблизительно одинаковых по длине и по суммарным расходам в одну и другую сторону от точки схода потоков газа.
Будем считать что по участку 13-14 в ответвление поступает газ с расходом 41818 м3ч а по участку 15-14 поступает 41818 м3ч.
Далее двигаясь против потоков газа по каждой ветви кольца находим расчетные расходы газа для всех участков кольца.
По известным диаметрам и расходам по номограмме находим потери давления на всех участках.
В результате расчета кольца исходя из предварительного распределения потоков получаем невязку потерь квадрата давления.
Таким образом для кольца ошибка составит 5.46 %. Ошибка должна быть не более 10%:
Затем проверяем достаточность принятых диаметров ответвлений в процессе расчета аварийных гидравлических режимов. Если конечное давление в конце ответвлений не менее 400 кПа тогда принятый диаметр оставляем. В противном случае диаметры увеличиваем.
На этом гидравлический расчет однокольцевого газопровода высокого давления II категории заканчивается.
Результаты гидравлического расчета приведены в таблице II.4.1.1.
Предварительный (окончательный) расчет аварийного режима
при отказе участка 1-26
при отказе участка 1-2
ответвлений при отказе участка 1-26
ответвлений при отказе участка 1-2
Предварительный (окончательный) расчет нормального режима
Предварительный (окончательный) расчет нормального режима ответвлений
II.4.2 Гидравлический расчет тупикового газопровода среднего давления.
В качестве расчетного участка приняты сети среднего давления расположенного в квартале который снабжается газом от ГРП-2. Сети среднего давления приняты тупиковыми с сосредоточенной нагрузкой. Трубы принимаются полиэтиленовыми ПЭ100 SDR 11согласно ГОСТ 50838-95*.
Гидравлический расчет газопровода среднего давления представлен в таблице II.4.2.2
Расчет газопровода среднего давления.
II.3.3 Трубы и соединительные детали
Прокладку распределительных газопроводов следует предусматривать подземной. В обоснованных случаях допускается надземная прокладка газопроводов по стенам зданий внутри жилых домов и кварталов а также на отдельных участках трассы в том числе на участках переходов через искусственные и естественные преграды при пересечении подземных коммуникаций.
При проектировании подземных газопроводов рекомендуется предусматривать полиэтиленовые трубы за исключением случаев когда по условиям прокладки давлению и виду транспортируемого газа эти трубы применить нельзя.
Для строительства газопроводов применяют полиэтиленовые трубы ГОСТР50838-95*.
Для строительства наземных и надземных газопроводов следует применять стальные трубы.
Выбор материала труб трубопроводной запорной арматуры соединительных деталей следует производить с учетом давления газа диаметра и толщины стенки газопровода расчетной температуры наружного воздуха в районе строительства и температуры стенки трубы при эксплуатации грунтовых и природных условий наличия вибрационных нагрузок.
Толщину стенок труб следует определять расчетом и принимать ее номинальную величину равной значению ближайшей большей по ГОСТ (ТУ).
Допускается применение соединительных деталей из стальных бесшовных и сварных труб и листового проката металл которых отвечает требованиям предъявляемым к металлу трубы и области применения газопровода для которого предназначены соединительные детали.
В курсовом проекте запроектированы стальные подземные газопроводы для сетей высокого давления II категории и подземные полиэтиленовые для сетей низкого давления.
В курсовом проекте предлагается выбирать стальные трубы для газопровода в соответствии с ГОСТ 10704-91* «Трубы стальные электросварные прямошовные».
III.1. ТРЕБОВАНИЯ ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ
К ВНУТРЕННИМ ГАЗОПРОВОДАМ
В жилые общественные и коммунальные здания газ поступает по газопроводам от внутриквартальной распределительной сети. Эти газопроводы состоят из абонентских ответвлений подводящих газ к зданию и внутридомовых газопроводов которые транспортируют газ внутри здания и распределяют его между отдельными газовыми приборами. Во внутренних газовых сетях жилых общественных и коммунальных зданий можно транспортировать только газ низкого давления (не более 3 кПа).
Газопровод вводят в жилые и общественные здания через нежилые помещения доступные для осмотра труб. Вводы газопроводов в общественные и коммунально-бытовые здания осуществляют непосредственно в помещения в которых установлены газовые приборы. Вводы газопроводов влажного газа следует укладывать с уклоном в сторону распределительного газопровода.
На вводе газопровода в здания устанавливают отключающее устройство которое монтируют снаружи здания. Место установки должно быть доступно для обслуживания и быстрого отключения газопровода.
Газовые стояки прокладывают в кухнях. Нельзя прокладывать стояки в жилых помещениях ванных комнатах и санитарных узлах. Если от одного ввода в жилое здание газ подают к нескольким стоякам то на каждом из них устанавливают кран или задвижку. В одно- пятиэтажных зданиях отключающие устройства на стояках не устанавливают. Транзитные газопроводы прокладывать через жилые помещения нельзя. Перед каждым газовым прибором устанавливают краны. На газопроводах после кранов по ходу газа предусматривают сгоны. При наличии газового счетчика кран устанавливают также и перед ним. Газопроводы внутри здания выполняют из стальных и медных труб. Трубы соединяются сваркой. Резьбовые и фланцевые соединения допускаются только в местах установки отключающих устройств арматуры и приборов.
Газопроводы в зданиях прокладывают открыто. При соответствующем обосновании допускают скрытую прокладку в бороздах стен которые закрывают щитами с отверстиями для вентиляции. Газопроводы для осушенного газа прокладывают без уклона а для влажного газа с уклоном не менее 0002. При наличии газового счетчика уклон имеет направление от счетчика к стояку и газовым приборам.
Газопроводы пересекающие фундаменты перекрытия стены и перегородки следует заключать в стальные футляры. В пределах футляра газопровод не должен иметь стыковых соединений а пространство между ним и футляром должно быть заделано просмоленной паклей и залито битумом. Конец футляра выводят над полом на 3 см.
В жилых зданиях газопроводы крепят к стенам с помощью крюков. При диаметре трубы более 40 мм крепление выполняют с помощью кронштейнов. Расстояние между опорами принимают не более: 25 м (при трубы 15 мм) 35 м (при 25 мм) 5 м (при 50 мм). Зазор между трубой и стеной принимают 15-2 см. Расстояние между открыто проложенным электропроводом и стенкой газопровода должны быть не менее 10 см.
III.2. ПОДБОР ГАЗОИСПОЛЬЗУЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ
В курсовом проекте в кухне каждой квартиры запроектирована установка четырехконфорочной газовой плиты и газового водонагревателя. Газоиспользующее оборудование подбирается студентом по существующим каталогом производителей.
Водонагреватель газовый проточный
Проточный газовый водонагреватель от компании «Vektor» модель JSD 20-W предназначен для комфортного обеспечения горячей водой используемой в бытовых целях в объеме 10 литров в минуту при Т=25 оС. Он устанавливается на стене внутри помещения.
Газовый проточный водонагреватель Vektor (Вектор) JSD 20-W. Модель оборудована цифровым дисплеем отображающим температуру горячей воды на выходе из водонагревателя. Режим "Зима-Лето" позволяет экономить газ до 40% в тёплое время года. Облицовка: белая серебристая золотистая.
Автоматическое включение - достаточно открыть кран;
Отсутствие постоянно горящего запальника;
Стабильная работа при низком давлении подводимой воды в 0.2 Бар;
Медный теплообменник обработан антикоррозийным покрытием;
Автоматика системы защиты и безопасности отключает прибор в следующих случаях:
отсутствие достаточной тяги в дымоходе;
погасание пламени на горелке;
уменьшение потока воды;
перегрев теплообменника;
Технические данные приведены в таблице III.2.1:
Номинальная тепловая мощность (КВт)
Теплопроизводительность (КВт)
Расход воды при нагреве на 25°С (лмин)
Давление подводимой воды minmax (КПа)
Давление подводимого газа природногосжиженного (Па)
Размеры В х Ш х Г (мм)
Нагрев воды для бытовых нужд
Плита газовая предназначена для приготовления пищи и нагрева воды.
В проекте предусматривается установка четырехконфорочной газовой плиты модели De Luxe 5040.31 (крышка).
Она состоит из следующих основных частей: корпуса рабочего стола с конфорочными вкладышами духового шкафа газовых горелок газораспределительного устройства с кранами стеклянную крышку рабочего стола.
Технические характеристики газовой плиты приведены в таблице III.2.2:
Мощность конфорок стола кВт
Мощность духовки кВт
Полезный объем духовки дм3
Габаритные размеры мм:
К установке принимаем четырехконфорочную плиту ПГ-4 и проточный водонагреватель ВПГ-23 тепловая мощность приборов соответственно равна Nп=101 кВт Nв=20 кВт.
Номинальный расход газа в газоиспользующем оборудовании составляет:
для газовой плиты: м3ч;
для газового водонагревателя: м3ч
где QпQв – номинальная мощность прибора (принимается по паспортным данным) кВт.
Бытовые газовые плиты оборудуют атмосферными инжекционными горелками с отводом продуктов сгорания непосредственно в кухню. При этом высота помещения кухни должна быть не менее 25 м и иметь окно с форточкой. Газовые плиты устанавливают таким образом чтобы обеспечить удобное пользование ими и свободный подход не менее чем с двух сторон. Расстояние между краем плиты и стеной принимают не менее 5 см. Проход между плитой и противоположной стеной должен быть не менее 1 м.
III. 3. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
ВНУТРИДОМОВОГО ГАЗОПРОВОДА
Рассмотрим для примера схему внутреннего газопровода типового жилого дома.
В нашем случае это самый удаленный жилой двухэтажный дом № 8 состоящий из четырех блок–секций на 32 квартир. План расположения газового оборудования на типовом этаже показан в приложении 9. План кухни и разрез кухни показан в приложении 10.
Гидравлический расчет внутридомового газопровода производится для самого верхнего и самого дальнего прибора.
Расчетная схема стояка показана в приложении 11. На расчетной схеме проставляем номера узловых точек от самого дальнего верхнего прибора до ввода в здание. Определяем расходы газа по участкам домовой сети по номинальным расходам газа приборами (см. табл. III.2.1 III.2.2).
Расчет внутридомовых газопроводов производят после выбора и размещения оборудования после составления аксонометрической схемы газопроводов.
Газоиспользующее оборудование в квартирах условно обозначено:
-ПГ – четырех конфорочная газовая плита;
- ВПГ – проточный газовый водонагреватель.
Порядок расчета внутридомового газопровода
Определяем расчетный расход газа для установленных в квартире газоиспользующих приборов по формуле:
Qр=k0Qном·Ni (III.3.1)
где k0 – коэффициент одновременности определяется по табл. 5 СП 42-101-2003 выкопировка из которого приведена в приложении 14 данного методического пособия;
Qном – номинальный расход газа газовым прибором м3ч;
Ni – число типов приборов в квартире.
Результаты расчета заносим в соответствующую колонку таблицы III.3.1.
Потери давления на арматуру водонагревателя 8000
Потери давления на газовый счетчик 4000
Определяем длины участков газопровода. Длины участков замеряются по поэтажному плану с нанесенным на нем газопроводом и аксонометрической схеме газопровода.
Определяем суммы коэффициентов местных сопротивлений. Для каждого участка значения коэффициентов местных сопротивлений определяют по справочным данным.
Определяем расчетные длины газопроводов по формуле:
где Lэкв - эквивалентная длина учитывающая местные потери давления газа на участке м. Эквивалентную длину участка газопровода определяем по номограмме (приложение 12)
Определим потери давления на участках газопровода. Удельные потери давления ΔРL Пам находим с помощью номограммы (приложение 13) по расчетному расходу Qр на участке и диаметру участка.
Тогда потери давления на участке ΔР=(ΔРL) Lр.
Для газопроводов низкого давления при расчете домовых систем многоэтажных зданий необходимо учитывать гидростатический напор возникающий вследствие разности плотностей воздуха и газа и определяемый по формуле Па:
где Н – разность геометрических отметок конца и начала участка считая по ходу газа м;
93- плотность воздуха при нормальных физических условиях;
g – ускорение свободного падения мс2.
Для участков где природный газ движется снизу вверх гидростатический напор положительный и поэтому вычитается из потерь напора а для участков где газ движется сверху вниз потери напора нужно добавить к общей сумме потерь.
Для горизонтальных участков Ргид.= 0.
Определяем суммарные потери давления в газопроводах с учетом потерь в трубах и арматуре прибора (до газовых горелок).
Примерные значения потерь давления в трубах и арматуре газовых приборов составляют: в плитах – 40-60 Па в водонагревателях – 80-100 Па в счетчике – 40 Па.
Кроме того в соответствии с требованиями п. 3.38 СП 42-101-2003 при выполнении гидравлического расчета внутреннего и надземного газопровода с учетом степени шума создаваемого движением газа следует принимать скорости движения газа не более 7 мс для газопроводов низкого давления не более 15 мс для газопроводов среднего давления 25 мс для газопроводов высокого давления.
Скорость газа найдем по формуле мс:
где Qуч - расчетный расход газа на участке м3ч;
d – диаметр участка газопровода м.
Полученные значения скорости газа необходимо занести в графу 14 таблицы 31.
III.4. РАСЧЕТ ГАЗООБРАЗНЫХ ПРОДУКТОВ
Показатели горения рассчитывают по реакциям горения компонентов горючей смеси. Расчет ведут на 100 м3 сухого газа и все объемы относят к нормальным условиям. Результаты расчета сводят в таблицу 6. Порядок расчета рассмотрим на конкретном примере. Объемный состав газа студенты выбирают в соответствии с таблицей 3. Влагосодержание воздуха принимаем dв=10гм3.
Рассчитываем расход воздуха и продуктов полного сгорания при коэффициенте избытка воздуха α=105.
Во второй графе таблицы III.4.1 даны объемные количества компонентов приходящиеся на 100 м3 газа. В третьей графе показаны стехиометрические уравнения реакций горения. Продукты горения сначала рассчитываем при теоретическом количестве воздуха (α=1) а затем определяем избыточный воздух.
При расчете расхода воздуха учитываем что соотношение между азотом и кислородом равно: N2O2=7921=376 а балластные газы СО2 и N2 переходят в продукты сгорания без изменения.
Если газ содержит кислород то его объем и соответствующее количество азота нужно вычесть из объема воздуха расходуемого на горение. Теоретическое количество воздуха показано в итоге шестой графы оно равно 957783 м3 на 100 м3 газа т.е. V0=958 м3м3. Объем влаги внесенной с воздухом составит (10·957783)(1000·080)=1197 м3 (08 кгм3 – плотность водяного пара при нормальных физических условиях).
Объем воздуха и продуктов сгорания при α=105 составит Vв=1006 м3м3 Vг=1137м3м3.
Расчет газообразных продуктов сгорания топлива
Кол-во ком-та м3100м3 газа
уравнение реакции горения
выход продуктов сгорания м3
C4H10+65O2=4CO2+5H2O
кол-во избытка воздуха
доп. Кол-во влаги с изб воздухом
III.5. РАСЧЕТ ИНЖЕКЦИОННОЙ ГАЗОВОЙ ГОРЕЛКИ
Расчет горелок должен обеспечивать необходимую для аппаратов и установок тепловую мощность широкий диапазон регулирования расхода газа устойчивость пламени без применения искусственных стабилизаторов горения и отсутствии или пониженной концентрации вредных компонентов продуктов сгорания. Расчет включает в себя определение размеров следующих конструктивных элементов:
-горловины смесителя;
-габаритных размеров обеспечивающих возможность установки горелки в заданной топке.
Исходными данными для расчета являются
-тепловая мощность горелки;
-химический состав газа;
-давление газа перед соплом;
-температуры газа и воздуха;
-характеристики аппарата или тепловой установки для которой горелка рассчитывается.
По указанным исходным данным определяется низшая теплота сгорания газа (Qнр=36000 кДжм3) его плотность (г=0755 кгм3) и объем воздуха (Vв). При расчете таких горелок объем газа и его плотность определяются при нормальных физических условиях. Объясняется это тем что давление газа мало отличается от атмосферного. При этом следует учитывать что его температура для зимнего расчетного периода изменяется на 5 – 10 оС. При тех же параметрах с допустимой для практики точностью могут определяться объем и плотность воздуха. При расчете горелок можно не учитывать содержание в газе и воздухе водяных паров так как оно очень мало влияет на его объем плотность и теплоту сгорания.
Расход газа определяют
где q-номинальная теплопроизводительность установки кДжч;
Qрн- низшая теплота сгорания газа кДжч;
N- число принимаемых к установке однотипных горелок с одинаковым расходом газа;
Давление газа (Pг) перед соплом горелки определяется на основании гидравлического расчета внутридомового газопровода. Вместе с тем для обеспечения широкого диапазона регулирования расхода газа оно должно быть не менее определенного по формуле
Теоретическая скорость истечения газа из сопла Wг при нормальных условиях рассчитывается по формуле не учитывающей изменения плотности газа
Площадь поперечного сечения газового сопла f и его диаметр D определяются по формулам
где -коэффициент расхода учитывающий неравномерность распределения скоростей потока газа по сечению сопла сопротивления трения в нем и сжатия струи. Зависит от формы сопла.
Диаметр горловины смесителя (D3) определяется из уравнения выражающего закон сохранения количества движения при смешении двух газов. Количество движения 1м3 инжектируемого газа определяется произведением скорости газа на его плотность а количество движения инжектируемого из атмосферы воздуха можно принять равным 0. В этом случае количество движения газо-воздушной смеси можно записать как
гдеW3-скорость ГВС в горловине смесителя мс;
n-объемная кратность инжекции (*количество воздуха инжектируемого 1м3газа);
Уравнение сохранения количества движения тогда запишется
Выразим расход газа (Qг) и расход ГВС (Qгх1+n) через соответствие скорости и сечения
Так как кратность инжекции определяется
Последняя формула показывает что 1 для данного вида газа зависит только от соотношения диаметра горловины и не зависит от давления инжектируемого газа. Это значит что инжекционные горелки обеспечивают постоянство соотношение газа и воздуха в ГВС не зависимо от изменения расхода газа. Так для горелок рассматриваемого вида 1 должно приниматься таким чтобы не происходило проскока пламени внутрь смесителя при минимально необходимом расходе газа
Одновременно 1 должно быть больше такого при котором возможно образование желтых языков пламени
где m-число углеродных атомов в молекуле;
n –число водородных атомов в молекуле.
Диаметр конфузора D2 и диффузора D4 принимается примерно одинаковым
Длина горловины смесителя и длина конфузора
Переход конической поверхности конфузора в цилиндрическую поверхность горловины для литых смесителей по дуге окружностей R= (3÷5)хD3
Длина диффузора - смесителя
где - угол расширения диффузора принимаемый для обеспечения безотрывности потока ГВС в пределах 6 – 8 º
Суммарная площадь огневых каналов в коллекторе (fD)
где Wсм- скорость вытекания их огневых каналов ГВС. Принимается такой чтобы не происходило отрыва пламени. Для природного газа
Так как последнее уравнение содержит две неизвестных величины то для определения скорости вытекания ГВС необходимо задаться диаметрами огневых каналов (3÷6 мм). Число огневых каналов на коллекторе определяется
Огневые отверстия на коллекторе горелки обычно размещают в 1 или 2 ряда в последнем случае в шахматном порядке При двухрядном расположении
минимальная длина коллектора
где S – шаг между осями огневых отверстий.
Для обеспечения быстрого распространения пламени по всем каналам и предотвращения их слияния шаг должен укладываться в пределы определенные экспериментом при 1=06 d=2 – 6 мм S=(24 – 28)dо мм. Для этой же цели расстояние между осями рядов каналов должно быть в 2 – 25 раза больше расстояния между рядами.
При выборе глубины огневых каналов (lD) следует исходить из того что ее увеличение способствует устойчивости горения в отношении проскока пламени. Вместе с тем чрезмерное увеличение глубины канала приводит к повышению сопротивления трения что в свою очередь способствует понижению коэффициента инжекции первичного воздуха (1). Кроме того это приводит к созданию приподнятых каналов осложняющих изготовление горелок. По экспериментальным данным
Газовые горелки должны размещаться в топке так чтобы конусный фронт пламени не омывал теплообменных поверхностей так как это приводит к появлению продуктов неполного сгорания
где k – отношение расчетной удельной тепловой нагрузки Полная длина горелки рассчитывается путем сложения длин конфузора горла смесителя диффузора и коллектора горелочного устройства
Расчет газовой горелки.
Номинальный расход газа
Скорость истечения газа из сопла
Площадь поперечного сечения газового сопла
Диаметр горла смесителя
Диаметр конфузора D2 и диффузора D4.
Длина горла смесителя мм
Длина диффузора при угле расширения =80
Суммарная площадь огневых отверстий горелочного насадка
Зададимся диаметром огневого отверстия dогн=3 мм и скоростью выхода газа из огневых отверстий Wогн=15 мс
Число огневых отверстий
При 1=06 расстояние между осями огневых отверстий
Длина коллектора горелочного насадка при двухрядном расположении горелок
Оптимальное расстояние l0 от обреза сопла до входного сечения сопла смесителя мм
III.6. РАСЧЕТ ДЫМОХОДА.
В курсовом проекте рассчитывается дымоход от газового водонагревателя. Установка колонки и устройство дымоходов показано в приложении 10.
Расчет выполняется по наихудшим условиям работы для верхнего этажа проектируемого здания в летнее время.
При расчете дымохода определяют размер поперечных сечений дымохода и присоединительной трубы а также величину разряжения перед газовыми приборами. Поперечными сечениями предварительно задаются принимая скорость уходящих газов 15 .2 мс. О достаточности принятых размеров сечений судят по полученной величине разряжения перед приборами. Тягу рассчитывают по уравнению
где рт – тяга создаваемая дымовой трубой дымоходом или вертикальным участком присоединительной трубы Па;
Н – высота участка создающего тягу м;
tнв – температура наружного воздуха °С;
tт – средняя температура газов на участке 0С;
рб – барометрическое давление Па.
Для определения средней температуры газов следует знать снижение их температуры в результате остывания при движении по соединительным трубам и дымовым каналам. Из сравнения уравнения теплопередачи от уходящих газов к воздуху окружающему дымоход
и уравнения теплового баланса для участка газохода
получаем следующую зависимость для расчета остывания уходящих газов
где k – среднее значение коэффициента теплопередачи для стенок дымохода
отнесенное к внутренней поверхности Вт(м2°С);
Fв – внутренняя площадь поверхности расчетного участка дымохода м2;
tух – температура уходящих газов при входе в дымоход °С;
tов – температура воздуха окружающего дымоход °С;
t – падение температуры уходящих газов в расчетном участке °С;
Q – количество теплоты отдаваемой уходящими газами при остывании на величину t Вт;
8 – средняя объемная теплоемкость дымовых газов кДж(м3·°С);
Qпс – расход продуктов сгорания через дымоход м3ч отнесенный к нормальным условиям.
Примерные значения падения температуры уходящих газов на 1 м дымохода следующие в кирпичном дымоходе расположенном во внутренней стене – 2 6 0С; в кирпичном дымоходе расположенном снаружи здания – 3 7 0С; в стальных соединительных трубах – 6 12 0С.
Разряжение перед газовым прибором определяется по формуле
где ргаз – разрежение перед газовым прибором Па;
ртр рмс – потери давления на трение и местные сопротивления при движении газов по соединительным трубам дымоходам и дымовой трубе (величина рмс включает потери давления связанные с созданием скорости при выходе из трубы).
Потери на трение рассчитывают по формуле:
Потери на местные сопротивления рассчитывают по уравнению:
Пример расчета дымохода.
Рассчитать дымоход отводящий продукты сгорания от быстродействующего водонагревателя. В водонагревателе сжигается природный газ для которого величина Qcн=3429835 кДжм3.
Соединительная труба газовой колонки диаметром 130 мм имеет длину 3 м вертикальный участок равный 03 м и три поворота. Высота дымохода во внутренней кирпичной капитальной стене сечением 125х125 мм имеет высоту 5 м до чердака. Дымоход на чердаке и сверх кровли сечением 125х125 мм имеет толщину стены 05 кирпича высоту 4 м и над оголовком металлический зонт.
Предположим что разряжение перед тягопрерывателем водонагревателя составляет 3 Па поэтому подсос воздуха не учитываем. Основные показатели работы водонагревателя Q=227 кВт; =105; tух=170 0С.
Рассчитываем охлаждение газа в вертикальном участке присоединительной трубы
Количество продуктов сгорания при =1051137+(105-1)·95=1185м3м3
Температура уходящих газов после вертикального участкаt1=170-665=16334° С
Охлаждение газа в присоединительной трубе длиной L=3-03=27° С
Температура газов в начале дымоходаt2=16334-4938=11396 ° С
Охлаждение во внутреннем дымоходе
Температура в конце дымоходаt3=11396-4205=719 ° С
Охлаждение в наружном дымоходе
Температура газов уходящих из трубыt4=719-1945=5244 °С
Температура точки росы tт.р.=46 °С не должна превышать температуры уходящих газов т.е. t4 tт.р.
Тяга создаваемая вертикальным участком соединительной трубы
Тяга создаваемая дымоходом
Суммарная тягарт=172+116=1836 Па
Определим потери на трение.
а)в присоединительной трубе
f=00133 м2 – сечение присоединительной трубы
Коэффициент трения принимаем равным 002 а плотность продуктов сгорания - =085 кгм3. Потери давления на трение ртр рассчитываем
Определим потери на местные сопротивления:
а) в присоединительных трубах
КМС - на входе в тягопрерыватель =05
- на повороте =09·3=27
- на входе в кирпичный дымоход =12
Разряжение перед газовым прибором
Разрежение превышает минимально необходимое (3 Па) следовательно дымоход обеспечит нормальную работу водонагревателя.
IV. РАСЧЕТ ВНУТРИКВАРТАЛЬНОГО ГАЗОПРОВОДА.
Студенту необходимо запроектировать внутриквартальный газопровод низкого давления из полиэтиленовых труб на квартал для снабжения газом трех домов.
Выбираем трассу для подвода газопроводов к жилым домам и строим расчетную схему внутриквартального газопровода (приложение 15).
Расчет начинаем с проставления наименований расчетных участков основного направления начиная от самого удаленного ввода и заканчивая точкой ответвления газопровода на квартал – точкой А.
Диаметры сети подбираются так чтобы при расчетных расходах газа действительные удельные перепады давления газа на участках были как можно ближе к среднему значению. Далее определяем потери давления на участках подсчитываем суммарные потери давления которые не должны превышать 1200 кПа. Все расчеты сводим в таблицу 33.
Гидравлический расчет внутриквартальной сети выполняем в соответствии с СП 42-101-2003 или с п. II.4 данного методического пособия.
Все расчеты сводим в таблицу IV.1.
Расход газа на участке мч
Суммарные потери давления составляют 1073784
IV Список литературы
СНиП 23-01-99*. Строительная климатология. Госстрой России. М.: 2003.
СНиП 2.07.01-89*. Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений. – М.: Госстрой России 2001г.
Ионин А.А. Газоснабжение: Учебник для вузов. - 4-е изд. перераб. и доп. М.: Стройиздат 1989. – 439 с..
СНиП 41-02-2003. Тепловые сети . – М.: Минстрой России 1994.
Жила В.А. Ушаков М.А. Брюханов О.Н. Газовые сети и установки: Учеб. пособие. - М.: Издательский центр «Академия» 2003. – 272с.
Стаскевич Н.Л. Северинец Д.Д. Вигдоргин Д.Я. Справочник по газоснабжению и использованию газа. Л.: Недра 1990-762с.
СНиП 42-01-2002. Газораспределительные системы. Госстрой России. М.: 2003.
ПБ 03-445-02 «Правила безопасности при эксплуатации дымовых и вентиляционных промышленных труб».

димон 2.dwg

План типового этажа на отм.+8400 М1:100
Газоснабжение жилого дома и квартала
План типового этажа на отм.+8400 М 1:100
Соединительная труба
Расчетная схема газопроводов низкого давления.
Профиль трассы участка газопровода ПК0 - ПК1+42
Обозначение трубы nи тип изоляции
Отметка верха трубы м
Отметка дна траншеи м
Отметка земли nфактическая м
Отметка земли nпроектная м
Естественное (песчаная подушка)
Труба ПЭ 80 ГАЗ SDR-11 - 75х68 ГОСТ Р 50838-95*
Труба ПЭ 80 ГАЗ SDR-11 - 90х82 ГОСТ Р 50838-95*
Футляр ø200х182; L=4
Газоснабжение города
Продольный профиль трассы ПК0 - ПК1+42
Газоснабжение г. Кемерово
Футляр ø200х182; L=11
-Длина участка по генплану м
Условные обозначения:
-Наружный диаметр участка газопровода мм х
-Расчетный расход газа на участке куб.мч
-Избыточное давление в узле кПа
Федеральное агентство по образованиюn ГОУ ВПОn Тюменский государственный архитектурно- строительный университетnnnn кафедра ТГВ n n n Графическая частьn к курсовому проекту: n Газоснабжение города Кемеровоnnnnnn nn Тюмень 2009
Генеральная схема газоснабжения города
Генеральная схема газоснабжения города М 1:25000
Магистральный газопровод;nГазопровод высокого давления;nГазопровод низкого давления;nСетевой газорегуляторный пункт;nГазораспределительная станция;nОтключающее устройство;nГРП промышленных преприятий;nГРП бани;nГРП районной отопительной котельной;nГРП механизированной прачечной;nГРП больницы;nГРП хлебозавода;nГРП теплоэлектроцентрали.
Общий годовой расход газа
Общий часовой расход газа
Количество магистральных источников
Количество сетевых ГРП
Количество промышленных предприятий
Протяженность сетей высокого давления
Технико-экономические показатели
Расчетная схема газопроводов среднего давления
Q=735633nd=530*7L=1855
Q=395284nd=426*9L=191
Q=36422nd=426*9L=427
Q=35947nd=426*9L=427
Q=32840nd=426*9L=203
Q=27632nd=426*9L=1297
Q=27093nd=426*9L=200
Q=24601nd=426*9L=462
Q=23808nd=426*9L=1683
Q=22904nd=426*9L=358
Q=2492nd=159*45nL=850
Q=20412nd=426*9L=845
Q=13800nd=426*9L=195
Q=27766d=325*8nL=1419
Q=16292nd=426*9L=377
Q=20086nd=426*9L=421
Q=17594nd=426*9L=535
Q=14505nd=426*9L=703
Q=13966nd=426*9L=719
Q=14393nd=426*9L=400
Q=19196nd=426*9L=447
Q=18869nd=426*9L=408
Q=16997nd=426*9L=422
Q=19990nd=426*9L=1263
Q=23925nd=426*9L=198
Q=26417nd=426*9L=1325
Q=29958nd=426*9L=215
Q=34035nd=426*9L=1085
Q=33867nd=426*9L=437
Q=30724nd=426*9L=221
Q=26851nd=426*9L=401
Ведомость полиэтиленовых труб сети низкого давления
Трубы по ГОСТ Р 50838-95*
Расчетная схема газопроводов низкого давления
- Газорегуляторный пункт.nn- Расчетный расход газа на участке куб.мчn- Наружный диаметр участка газопровода мм х толщину стенки мм.n- Длина участка по генплану мnn- Избыточное давление в узле Паnn- номер узла.
Q=2492nd=108*4nL=184
Q=179nd=160*14.6nL=215
Q=677nd=250*205L=2065
Q=648d=250*205nL=2065
Q=167d=160*146nL=215
Q=199nd=160*146nL=450
Q=22nd=160*146nL=413
Q=186d=160*146nL=450
План типового этажа на отм. 0.000 М1:200
Аксонометрическая схема внутридомового газопровода
План квартала М 1:1000
План квартала М1:1000
Расчетная схема внутриквартального газопровода
- Длина участка газопровода м
- Избыточное давление газа в узле Па
- Расчетный расход газа куб.мч
- Наружный диаметр трубы х толщину трубы мм
Q=4085nd=110х10nL=19
Q=4085nd=110х10nL=18
Q=4085nd=110х10nL=44
Схема установки газовых приборов
Инжекционная газовая горелка
Схема установки газовых приборов инжекционная газовая горелка
Газоснабжение г.Кемерово
Узел ввода nгазопровода в здание
Неразъемное соединение
Акс. схема стояка узел ввода газопровода в здание
Аксонометрическая схема n стояка
- Абсолютное давление в узле МПа
- Расчетный расход газа на участке куб.мч
- Наружный диаметр участка газопровода мм
Газоснабжение г. Сочи
Акс. схема внутреннего газопровода
Аксонометрическая схема внутредомового газопровода
Газоснабжение г.Сочи
План типового этажа на отм. 0.000 М 1:200
Q=22nd=160*146nL=286
Q=22nd=160*146nL=247
Q=22nd=160*146nL=235
Q=22nd=160*146nL=122
Q=22nd=160*146nL=292
Расчетная схема газопровода среднего давления М 1:3000
nФедеральное агентство по образованию nГОУ ВПОnТюменский государственный nархитектурно-строительный университетnnq*;nКафедра ТГВnnq*;nnГрафическая часть nк курсовому проекту:nГазоснабжение города Владимирnnnq*;nnnnnnnnnnТюмень 2012
Магистральный газопровод;nГазопровод высокого давления;nГазопровод среднего давления;nСетевой газорегуляторный пункт;nГазораспределительная станция;nОтключающее устройство;nГРП промышленных преприятий;nГРП бани;nГРП районной отопительной котельной;nГРП механизированной прачечной;nГРП больницы;nГРП хлебозавода;nГРП теплоэлектроцентрали.
Расчетная схема газопровода высокого давления категории
Q=135634nd=530*7L=1855
Q=73411nd=426*9L=191
Q=15517nd=219*6L=646
Q=69515nd=426*9L=427
Q=69137nd=426*9L=630
Q=53620nd=426*9L=1297
Q=53035nd=426*9L=200
Q=51228nd=426*9L=462
Q=50893nd=426*9L=1683
Q=48774nd=426*9L=358
Q=46967nd=426*9L=845
Q=41818nd=426*9L=195
Q=16815d=325*8nL=1419
Q=43624nd=426*9L=377
Q=46057nd=426*9L=535
Q=42403nd=426*9L=703
Q=41818nd=426*9L=719
Q=42291nd=426*9L=400
Q=47549nd=426*9L=855
Q=44209nd=426*9L=422
Q=48358nd=426*9L=541
Q=57137nd=426*9L=198
Q=8778d=159*45nL=796
Q=55331nd=426*9L=1325
Q=59475nd=426*9L=215
Q=62222nd=426*9L=1085
Q=60422nd=426*9L=221
Q=55579nd=426*9L=401
Газоснабжение г. Владимир
Q=46392nd=426*9L=194
Q=47884d=426*9nL=497
Аксонометрическая схема стояка Узел ввода газопровода в здание
Профиль трассы ПК0 - ПК0+172.4
Газоснабжение жилого
Газоснабжение жилого дома
Отметка земли фактическая м
Отметка земли проектная м
Развернутый план трассы
Футляр ø159х45; L=937
Профиль трассы участка газопровода
Трубы ПЭ100 по ГОСТ Р 50838-95*
Ведомость полиэтиленовых труб сети среднего давления
Узел ввода газопровода в здание
Аксонометрическая схема стояка