Газоснабжение жилого района города

Чертеж 1.cdw

Газопостачання .doc

Міністерство освіти і науки України
Полтавський національний технічний університет
імені Юрія Кондратюка
Кафедра теплогазопостачання і вентиляції
«Газопостачання житлового району міста »
Вихідні дані для проектування 2
2. Визначення характеристик палива 2
Проектування системи газопостачання населеного пункту ..3
1. Характеристика населеного пункту 3
2. Визначення річних витрат газу на побутові та комунально-побутові
3. Визначення годинних витрат газу на побутові та комунально-побутові
4. Визначення годинних витрат газу на опалення вентиляцію та гаряче
5. Визначення витрат газу в кварталах населеного пункту 9
6. Витрати газу промисловими підприємствами .10
7. Визначення кількості ГРП та місця їх розташування 11
8. Гідравлічний розрахунок розподільчої мережі низького тиску 12
9. Гідравлічний розрахунок газопроводів середнього тиску 17
Підбір обладнання ГРП 19
Гідравлічний розрахунок внутрішньодомового газопроводу .20
Аеродинамічні розрахунки ..22
1 Аеродинамічний розрахунок вентиляційного каналу .22
2 Розрахунок димоходів .22
Вихідні дані для проектування
1 Кліматологічні характеристики
- розрахункова температура для опалення:
- середня температура опалювального періоду:
- тривалість опалювального періоду:
- барометричний тиск:
- середня температура липня:
2 Склад природного газу: %
2. Визначення характеристик палива
Теплота що виділяється при спалюванні 1 горючого газу при нормальних умовах та відсутності конденсації продуктів згорання називається нижчою теплотою згорання і підраховується за формулою
де - об’ємна частка горючих компонентів газу заданого складу у відсотках.
Густина або маса одиниці об’єму горючого газу при нормальних умовах визна-чається за формулою:
де об’ємна частка всіх складових компо-
нентів газу заданого складу в % об.
густина складових компонентів газу
Приймаємо природний газ №2 з табличною густиною
Проектування системи газопостачання населеного пункту
1. Характеристика населеного пункту
За генпланом викресленим згідно із завданням визначаємо площу житлової забудови кварталів кожному із яких надаємо порядковий номер. Розрахунок площі виконуємо окремо по кожному району поверховості.
Число жителів у кожному кварталі і в цілому по району визначаємо за густотою житлового фонду або за густотою населення та величиною площі житлової забудови кварталів :
Визначення кількості мешканців проводимо в табличній формі.
2. Визначення річних витрат газу на побутові та комунально-побутові потреби
Річні витрати газу на приготування їжі і гарячої води в житлових будинках а також технологічні потреби на комунально-побутових підприємствах визначаємо за нормами витрат теплоти.
Річні норми витрат теплоти в житлових будинках на одну людину залежно від рівня комфортності квартир наведені в ДБН В.2.5-20-2001 «Газопостачання».
При наявності в квартирі газової плити (ПГ) і централізованого гарячого водопостачання (ЦГВ) .
Для квартир що обладнані газовими плитами (ПГ) і газовими водонагрівачами (ВПГ) .
Для квартир обладнаних тільки газовими плитами (ПГ)- .
Рівень комфортності квартир залежить від поверховості будинків і приймається в
кожній зоні забудови згідно з таблицею 2. Встановлення газових плит у житлових будинках висотою більше 10 поверхів не допускається.
Рівень комфортності квартир Таблиця 2
Кількість поверхів у будинках
Частина мешканців у квартирах яких встановлене вказане обладнання %
і більше але не більше ніж 10
Річні витрати газу в житлових будинках визначаються відповідно до залежності:
де - кількість мешканців що проживають в окремому районі забудови населе-
- частина мешканців району що мають певний рівень комфортності
приймається згідно з таблицею 2 в дол. од.;
- теплота згорання газу
- річна норма витрат теплоти МДж.
Всі подальші розрахунки ведемо в табличній формі.
Для визначення кількості пралень приймаємо що 20% всіх мешканців користуються немеханізованими пральними а ще 10% та громадські організації користуються послугами механізованих пралень.
Кількість немеханізованих пралень:
де - кількість жителів у місті
Кількість механізованих пралень:
Витрати газу для немеханізованих пралень визначаємо за формулою:
де - кількість жителів у місті ;
- річна норма витрат теплоти на прання ;
- кількість немеханізованих пралень
Витрати газу для механізованих пралень становлять:
де - річна норма витрат теплоти на прання ;
- кількість механізованих пралень
Кількість лікарень визначаємо відповідно до залежності:
де - кількість жителів у місті ;
Річні витрати газу на лікарні:
де - норма витрат теплоти на лікарню ;
Кількість газифікованих підприємств громадського харчування становить:
Витрати газу на одне підприємство громадського харчування в населеному пункті визначаємо за залежністю:
де - річна норма витрат теплоти на приготування одного обіду
- річна норма витрат теплоти на приготування одного сніданку або вечері
Кількість шкіл у місті визначається з умови що кількість школярів складає 19% усьго населення а типова школа розрахована на 1200-1500 учнів
Річні витрати на одну школу:
-річна норма витрат теплоти на одного учня приймається 50 МДж
3. Визначення годинних витрат газу на побутові та комунально-побутові потреби
Розрахункові годинні витрати при 0 і тиску газу 01 Мпа визначаються як частка фізичних витрат газу по окремих видах споживачів відповідно до формули:
де - коефіцієнт годинного максимуму (коефіцієнт переходу від річної витрати
до максимальної розрахункової годинної витрати газу);
- річна витрата газу .
Всі розрахунки ведемо в табличній формі.
Визначення годинних витрат газу Таблиця 4
4. Визначення годинних витрат газу на опалення вентиляцію та гаряче водопостачання
Витрати газу визначаємо окремо для районів багатоповерхової забудови (більше від 1 3 – поверхів) де потреба в теплоті покривається районними котельнями що підключаються до розподільчих газопроводів середнього тиску і окремо – для малоповерхових районів забудови в яких відсутні мережі централізованого теплопостачання а опалення та гаряче водопостачання здійснюється від індивідуальних побутових котлів що споживають газ із розподільчих мереж низького тиску.
Максимальні розрахункові витрати теплоти на опалення житлових будинків визначаємо за формулою:
де - показник максимального теплового потоку на опалення житлових будинків
на 1 загальної опалювальної площі в
для районів А - ; для району Б В -
- загальна опалювальна площа житлових будинків у приймається згідно
Розрахункові витрати теплоти на опалення та вентиляцію громадських будинків визначаються як частка теплоти на опалення житлових будинків згідно із залежностями:
Максимальні витрати теплоти на гаряче водопостачання визначаємо за формулою:
де - укрупнений показник середньогодинних витрат теплоти на гаряче водо-
постачання на одного мешканця при нормі витрат гарячої води 100 л. на
одного жителя за добу ;
- кількість мешканців проживаючих у районах із централізованим гаря-
чим водопостачанням (приймається з урахуванням табл.2).
Для кварталу максимальні годинні витрати газу на опалення вентиляцію і гаряче водопостачання житлових і громадських будинків визначаються за залежністю:
де - максимальні розрахункові витрати теплоти відповідно на
опалення житлових і громадських будинків вентиляцію
громадських будинків та гаряче водопостачання МВт;
- нижча теплота згорання газу ;
- ККД районної котельні .
Подальші розрахунки ведемо в табличній формі.
Витрати теплоти для котельні:
До встановлення приймаємо 3 котельні по 4 котли в кожній. В 2-х котельних котли ТВГ-8 із номінальною теплопродуктивністю в 3-й - ПТВМ-30 з .
Витрати газу на котельню з котлами ПТВМ-30:
Витрати газу на котельню з котлами ТВГ-8:
5. Визначення витрат газу в кварталах населеного пункту
Годинні витрати газу в окремому кварталі приймаються як сума максимальних годинних витрат газу приладами споживачів підключеними до розподільчих газових мереж низького тиску і розташованими в кварталі. При цьому квартальні витрати газу на побутові потреби в житлових будинках та годинні витрати на потреби підприємств торгівлі й побутового обслуговування невиробничого характеру визначаються пропорційно кількості мешканців кварталу за формулами:
де - витрати газу в окремому районі поверховості на побутові потреби;
- годинні витрати газу у місті на підприємства торгівлі й побутового
Для кварталів малоповерхової забудови витрати газу по кварталу будуть включати також і витрати газу на опалення:
де - розрахункові витрати газу в побутових котлах.
Таким чином годинні витрати газу в кожному кварталі визначатимуться відповідно до залежності:
Результати розрахунку заносимо в таблицю 6 а подальші розрахунки ведемо в табличній формі.
Розрахунок годинних витрат газу в кварталах Таблиця 6
6. Витрати газу промисловими підприємствами
Згідно із завданням на території населеного пункту розташовано 5 промислових підприємств з указаними в завданні річними витратами газу .
Витрати газу на технологічні потреби виробництва визначають за формулою:
Витрати газу на опалення визначають відповідно до залежності:
Розрахункові годинні витрати газу підраховуємо за допомогою величини m – кількості годин користування максимальними витратами газу відповідно до залежності:
де - для підприємств що працюють в одну зміну;
- для підприємств що працюють у дві зміни;
- для підприємств що працюють у три зміни.
Для опалювально виробничих котелень кількість годин користування максимальними витратами m визначаємо за залежністю:
де - тривалість опалювального періоду ;
- внутрішня температура у виробничих приміщеннях оС;
- середня температура за опалювальний період оС;
- розрахункова зовнішня температура повітря оС.
Результати розрахунків заносимо в таблицю 7.
Визначення витрат газу промисловими підприємствами Таблиця 7
Число годин роботи за добу
Кількість годин користування максимумом
Годинні витрати газу
Загальні розрахункові витрати газу
Кількість хлібзаводів у населеному пункті визначаємо за формулою:
Річні витрати газу на технологічні потреби визначаємо відповідно до залежності:
де - витрати теплоти - для випічки подового хліба батонів та
7. Визначення кількості ГРП та місця їх розташування
Густота населення визначається як середня величина по району що обслуговується одним ГРП
де - загальна площа житлової забудови кварталів
Питомі витрати газу низького тиску на одного жителя дорівнюють:
Коефіцієнт густоти мережі низького тиску:
Оптимальний радіус дії ГРП:
де - вартість одного ГРП крб.;
- розрахунковий перепад тиску газу в мережі низького тиску ;
- коефіцієнт густоти мережі низького тиску;
- питомі витрати газу низького тиску на одного жителя
Оптимальне навантаження одного ГРП:
Оптимальна кількість ГРП:
8. Гідравлічний розрахунок розподільчої мережі низького тиску
Розрахункові витрати газу по окремим ділянкам газопроводу визначаємо після нумерації розрахункових ділянок. ї виконуємо призначаючи поточний номер кожній із точок розгалуження та злиття потоків газу від ГРП до "нульових точок" по всім можливим напрямкам руху газу.
Після цього визначаємо питомі квартальні витрати газу що припадають на 1м довжини газопроводу. Розрахунок виконуємо для кожного кварталу або групи кварталів одного району забудови по формулі:
де - питомі квартальні витрати газу;
- сума витрат газу по кварталам забудови з однаковою кількістю по-
верхів нм3год (по таблиці 6);
- сумарна довжина газопроводів що забезпечують подачу газу кварталам
для яких визначаються питомі витрати.
Питомі витрати газу на розрахункових ділянках газопроводу визначаються по формулам:
-для газопроводів що забезпечують газом один квартал:
-для газопроводів двохсторонньої роздачі газу двом сусіднім кварталам
Розрахунок шляхових витрат газу виконується із умови рівномірної роздачі газу по всій довжині газопроводів низького тиску згідно залежності:
де - шляхові витрати газу на ділянці газопроводу довжиною .
По відомим шляховими визначаємо еквівалентні та транзитні витрати газу:
На ділянках газопроводів що закінчуються "нульовою" точкою транзитні витрати будуть рівні нулю. Розрахунок транзитних витрат здійснюємо послідовно від кінцевих ділянок газопроводу до ГРП проти руху газу.
Розрахункові витрати визначаються як сума транзитних та еквівалентних витрат
Всі розрахунки ведемо по вище згаданим формулам в табличній формі.
Визначення витрат газу по ділянках газопроводу низького тиску Таблиця 8
Витрати газу на ділянці
Гідравлічний розрахунок газопроводів починаємо з найбільш віддаленого напрямку руху від ГРП до нульової точки. Подальші розрахунки виконуємо по напрямкам довжина яких буде меншою за попередньо розраховану.
Розрахункові витрати тиску від ГРП до кожної із нульових точок визначаються по різниці тиску газу за ГРП і в нульовій точці :
де - тиск газу після ГРП приймається рівним 3 кПа;
- тиск в нульовій точці розподільчого газопроводу складає 18 кПа;
- розрахункові витрати тиску в газопроводі низького тиску Па.
Падіння тиску на будь-якій ділянці газопроводу визначається з врахуванням поправки на відмінність дійсної густини газу від густини для якої складені таблиці чи номограми для гідравлічного розрахунку по формулі:
де - питомі втрати тиску на 1 пог.м. довжини газопроводу Папог.м; визнача-
ються для кожної ділянки розрахункового напрямку за таблицями і
номограмами по значенням витрат газу та середньої величини питомої
- приведена довжина розрахункової ділянки газопроводу з врахуванням
втрат тиску на місцевих опорах приймається на 10% більшою за фактичну
довжину газопроводу м;
- дійсна густина газу кгнм3;
- густина газу для якої складені таблиці та номограми гідравлічного розра-
Величина визначається за залежністю:
де - сума фактичних довжин ділянок газопроводів по одному напрямку руху
від ГРП до нульової точки;
Розрахунок виконуємо для всіх напрямків руху до кожної із "нульових" точок.
Загальне падіння тиску газу на всіх ділянках розрахункового напрямку не повинно перевищувати величини .
Розрахунок газопроводів виконуємо в формі таблиці.
Гідравлічний розрахунок газопроводу низького тиску Таблиця 9
Напрямок ГРП-1-2-3-4-5-6-01
Напрямок ГРП-1-7-8-9-10-0
Напрямок ГРП-1-2-3-4-5-02
Напрямок ГРП-1-2-3-4-10-0
Напрямок ГРП-1-2-16-03
Напрямок ГРП-1-2-16-14-04
Напрямок ГРП-1-2-13-15-04
Напрямок ГРП-1-7-8-11-0
Напрямок ГРП-1-7-12-0
Напрямок ГРП-17-18-19-20-01
Напрямок ГРП-17-18-02
Напрямок ГРП-17-21-22-23-24-19-20-01
Напрямок ГРП-17-21-22-23-28-0
Напрямок ГРП-17-21-25-26-27-04
Напрямок ГРП-17-21-25-26-21-03
Після визначення величин сумарного падіння тиску по всім напрямкам руху від ГРП до кінцевих точок перевіряємо нев'язку втрат тиску по кожному кільцю мережі згідно залежності:
При визначенні нев'язки витрати газу і падіння тиску по ділянкам з рухом газу за часовою стрілкою приймаємо додатними а проти – від'ємними.
Нев’язка втрат тиску по кільцю 2-16-14-04-15-13-2:
Нев’язка втрат тиску по кільцю 5-6-01-20-19-18-02-5:
Нев’язка втрат тиску по кільцю 4-5-02-18-17-21-03-16-2-3-4:
9. Гідравлічний розрахунок газопроводів середнього тиску
Гідравлічний розрахунок виконуємо від ГРС до точки сходження по кожному напрямку руху газу. Нульову точку назначаємо так щоб навантаження по кожному напівкільцю відрізнялись не більше ніж на 15-20%. Для цього витрати газу для споживача що знаходиться в нульовій точці можна розподілити нерівномірно по напівкільцям.
Тиск газу після ГРС приймаємо 300 кПа а тиск у останнього по ходу газу споживача приймаємо рівним 022 МПа для промислових підприємств і 016 МПа для ГРП та котельних.
Втрати тиску на місцевих опорах визначаємо як 10% від втрат на тертя.
Середню по напрямку питому величину втрат квадрату тиску визначаємо згідно залежності:
де - початковий тиск газу кПа;
- кінцевий тиск в нульовій точці кПа;
- довжина розрахункового напрямку м.
Після підбору діаметра труби по кожній розрахунковій ділянці вибраного напрям-
ку руху визначаємо величину квадрату дійсного падіння тиску на ділянці газопроводу по формулі:
де - дійсна величина квадрату питомих втрат тиску приймається згідно
діаграм для гідравлічного розрахунку газопроводів середнього тиску;
- приведена довжина розрахункової ділянки газопроводу
Тиск газу в кінці розрахункової ділянки визначається по залежності:
Одержана величина кінцевого тиску попередньої ділянки газопроводу приймається рівною початковому тиску на наступній по ходу газу ділянці. Таким чином виконуємо розрахунок по всім ділянкам а тиск одержаний в кінці одного розрахункового напрямку порівнюємо з величиною кінцевого тиску по другому напівкільцю.
Всі розрахкнки ведемо в табличній формі.
Гідравлічний розрахунок газопроводу середнього тиску Таблиця 10
Напрямок ГРС-1-2-3-4-5-6-20-7-8-9-10-11-12-13-14-15-16-17-0
Напрямок 1-18-19-20-21-22-23-24-25-26-27-28-29-0
Підбір обладнання ГРП
Для очистки газу від механічних домішок рекомендуються чавунні фільтри волосяні ФВ та стальні фільтри ФГ. Фільтри підбирають по тиску та діаметру умовного проходу таким чином щоб перепад тиску на касеті фільтра не перевищував Па при заданих величинах тиску витрат та густини газу.
До установки приймаємо фільтр ФВ-200.
Перепад тиску на касеті фільтра визначається згідно залежності:
де - допускаєма величина втрат тиску на фільтрі ;
- витрати газу через ГРП ;
- таблична пропускна спроможність фільтра при відомій величині тиску
- тиск газу перед фільтром ;
- дійсна густина газу при нормальних умовах
Вибір регуляторів тиску здійснюється за величиною пропускної здатності регуляторів . Вона повинна становити на 15-20% більше розрахункових витрат газу через ГРП:
До установки приймаємо регулятор тиску РДУК 2В-100.
Перерахунок пропускної здатності регуляторів здійснюємо за залежністю:
де - таблична пропускна спроможність регулятора ;
- тиск перед регулятором ;
Тиск при якому спрацьовує запірний запобіжний клапан приймають на 20% більше за кінцевий тиск газу після регулятора. При такому тиску запірний клапан подачу газу на регулятор і до споживачів перекриває.
Підбір клапану здійснюємо по діаметру умовного проходу регулятора. Таким чином до установки приймаємо запірний запобіжний клапан ПКН-100.
В якості запобіжного скидного клапана приймаємо клапан типу ПСК-50.
Підбір лічильника здійснюємо за величиною витрат газу приведених до тиску газу в місці вимірювання витрат згідно залежності:
де - барометричний тиск при нормальних умовах ;
- надлишковий тиск газу в місці встановлення лічильника кПа визнача-
ється по різниці величин тиску газу на вводі в ГРП та втрат тиску газу від
вводу до місця встановлення лічильника:
- витрати газу через лічильник при нормальних умовах
- температура при нормальних умовах 273 15 °К;
- температура газу в місці встановлення лічильника 30315 °К.
До установки приймаємо лічильник ЛГ-К-200-1000:
Лічильник повинен забезпечувати вимірювання витрат газу в діапазоні:
Гідравлічний розрахунок внутрішньодомового газопроводу
Визначаємо витрати газу газовими приладами:
- для газового водонагрівача ВПГ-21:
де - теплова потужність газового водонагрівача
- нижча теплота згорання палива
- для газової плити ПГ-4:
де - теплова потужність газової плити ПГ-4
Після визначення витрат газу на кожний прилад та складання аксонометричної схеми газопроводів визначаємо розрахункові витрати по окремих ділянках газопроводу згідно з формулою:
де m- число типів приладів чи груп приладів приєднаних до газопроводу;
- коефіцієнт одночасності роботи приладів чи груп приладів;
- номінальні витрати газу одним чи групою приладів ;
- загальна кількість однотипних приладів чи груп приладів підключених
Визначення діаметрів та дійсних величин питомих втрат тиску на ділянках газопроводів виконуємо за допомогою таблиць чи номограм гідравлічного розрахунку газопроводів низького тиску за відомими значеннями втрат газу B та середньої
за напрямком величини питомих втрат тиску :
де – сумарна величина втрат тиску на внутрішньодомовому газопроводі
- довжина розрахункового напряму від точки підведення газу до найвід
даленішого й найпотужнішого газового приладу ;
- коефіцієнт величина якого враховує частку втрат тиску на місцевих
опорах і залежить від конфігурації газової мережі.
За дійсною величиною питомих втрат тиску визначаємо аеродинамічний опір по ділянках газопроводу за формулою:
де - приведена довжина розрахункової ділянки газопроводу. Визначається за фактичною довжиною та умовною додатковою довжиною що залежить від коефіцієнта місцевого опору x й еквівалентної довжини місцевих опорів :
- дійсна густина газу ;
- густина газу для якої складені таблиці та номограми гідравлічного
- гідростатичний тиск на вертикальних ділянках газопроводу визначаємо
відповідно до залежності:
де -різниця у відмітках початку та кінця вертикальних ділянок газо-
Сумарне падіння тиску на всіх ділянках розрахункового напрямку не повинно перевищувати 140 Па.
Всі розрахунки ведемо в табличній формі по вище згаданим формулам.
Гідравлічний розрахунок газопроводів Таблиця 11
Продовження табл. 11
Аеродинамічні розрахунки
1 Аеродинамічний розрахунок вентиляційного каналу
Розрахунки будемо проводити для найгіршого випадку тобто для п’ятого поверху і теплого періоду року. Так як ми прийняли до установки на кухні 4-х комфорочну плиту то нормативна витяжка з цього приміщення складає 90 м 3год.
Втрати тиску визначають за формулою:
Потери давления на местных сопротивлениях определяют по формуле:
Визначаємо гравітаційний тиск за формулою:
де - позначка шахти вентиляцiйного каналу
- густина зовнішнього повітря ;
- густина внутрішнього повітря .
2 Розрахунок димоходів
Приймемо коефіцієнт надлишку повітря для котла рівний α=25 та температуру продуктів згорання tпс=75 . Тоді температура продуктів згорання на виході із димової труби буде рівна (при падінні температури димових газів у цегляному димоході до даху – і вище – ) tвих.=75-2*4-6*1=61 0С. Середня ж температура – tср=(75+61)2= 68 0С.
Приймаючи швидкість руху димових газів рівною 15 мс визначаємо попередню площу перерізу димоходу об’єм продуктів згорання
Знайдемо попередній діаметр димоходу:
Оскільки діаметр вихідного патрубка рівний 130 мм то приймаємо його за остато
Так як наш димохід прокладений у внутрішній цегляній стіні то при визначеній площі канал буде мати такі розміри Тоді фактична площа перерізу димаря буде дорівнювати .
Визначимо фактичну швидкість газу
Визначимо тягу виникаючу при цьому в димоході
де – висота ділянки димоходу що створює тягу м;
- температура навколишнього повітря в яке відводять продукти згоран
- середня температура газів на ділянці димоходу що створює тягу oC.
Визначимо втрати тиску у газовому тракті.
Втрати тиску на місцевих опорах
Даний димохід має такі місцеві опори (дивись2):
- вхід у з'єднувальну трубу з тягопередавача (=05)
- раптове розширення потоку при вході у цегляний канал та поворот на 900
- вихід із димоходу (=2)
Визначимо втрати тиску по довжині димоходу виходячи із приблизних втрат тиску у цегляному каналі 03 Папог.м тобто
Тоді розрідження перед водонагрівачем буде рівне:
Ионин А.А. Газоснабжение. - М.: Высшее образование 1982.-376 с.
Стаскевич Н.Л. Справочник по газоснабжению и использованию газа.- Л.: Недра
Скафтымов Н.А. Основы газоснабжения. -Л.: Недра 1985.-170 с.
Борисов С.Н. Даточный В.В. Гидравлические расчеты газопроводов.-М.: Недра
Справочник проектировщика. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Под
редакцией Н.Н. Павлова Ю.И. Шиллера - М.: Стройиздат 1992.-415 с.
ДБН В.2.5-20-2001 "Газопостачання
СНиП 2.04.07-86. Тепловые сети.- М.: Стройиздат 1988.-49 с.
Правила безпеки систем газопостачання України.-К.: Техніка 1998.-369 с.
СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика.- М.: Стройиздат
Методичні вказівки до курсової роботи з дисципліни "Газопостачання" Укла-
дач Колієнко А.Г. Полтава 2001 40с.