Государственноеобразовательное учреждение
высшегопрофессионального образования
«Ивановскийгосударственный архитектурно-строительный университет»
Факультетинженерных сетей
Кафедратеплогазоснабжения и вентиляции
Курсовойпроект
погазоснабжению
На тему
Газоснабжениерайона города Липецка
Студента
Гр. ТГВ-41
Солилова Н.А.
Иваново 2009
Содержание
1. Исходные данные
2. Определение численности населения
3. Определение годовых расходов теплоты
3.1Определение годового расхода теплоты при потреблении газа в квартирах
3.2Определение годового расхода теплоты при потреблении газа на предприятияхбытового обслуживания
3.3Определение годового расхода теплоты при потреблении газа на предприятияхобщественного питания
3.4Определение годового расхода теплоты при потреблении газа в учрежденияхздравоохранения
3.5Определение годового расхода теплоты при потреблении газа на хлебозаводах ипекарнях
3.6.Определениегодового расхода теплоты на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение жилыхи общественных зданий
3.7Определение годового расхода теплоты при потреблении газа на нужды школ идетских садов
3.8Составление итоговой таблицы потребления газа городом
4. Определение годовых и часовых расходов газаразличными потребителями города
5. Построение графика годового потребления газагородом
6. Выбор и обоснование системы газоснабжения
7. Определение оптимального числа ГРС и ГРП
7.1Определение числа ГРС
7.2Определение оптимального числа ГРП
8. Выбор оборудования газорегуляторных пунктов иустановок
8.1 Выборрегулятора давления
8.2 Выборпредохранительно-запорного клапана
8.3 Выборпредохранительно-сбросного клапана
8.4 Выборфильтра
9. Гидравлические расчеты газопроводов
9.1Гидравлический расчет кольцевых сетей высокого и среднего давления
9.1.1 Расчет ваварийных режимах
9.1.2 Расчетответвлений
9.1.3 Расчет принормальном потокораспределении
9.2Гидравлическийрасчет газовых сетей низкого давления
10. Гидравлический расчет вертикальных тупиковыхгазопроводов низкого давления
Библиографический список
газоснабжение городрасход теплота
1.Исходные данные
1. План районагорода – вариант 1
2. Районстроительства – г. Липецк
3. Плотностьнаселения – 115 чел/га
4. Охватгазоснабжением – 100%
5. Доля населения(%) пользующаяся:
– кафе и ресторанами – 30%
– банями и прачечными – 40%
6. Нагрузка напредприятие — />
7. Начальное давлениев кольцевом газопроводе – 0,6 МПа
8. Конечное давлениев кольцевом газопроводе – 0,3 МПа
9. Начальноедавление в сети низкого давления – 5 кПа
10. Допустимыйперепад в сети низкого давления – 1,2кПа
2.Определение численности населения
Расход газа накоммунально-бытовые и теплофикационные нужды города или поселка зависит отчисла жителей. Если число жителей неизвестно точно неизвестно, то приближенноего можно определить по плотности населения на один гектар газифицируемойтерритории:
/> (2.1)
где /> — площадь района в га.,полученная в результате замеров по плану застройки.
/>-плотность населения, чел/га.
Площадь районасоставляет:
/>= 108,37 га. — площадьдевятиэтажных зданий;
/>= 54,57 га. — площадь пятиэтажныхзданий;
/>= 9,5 га. — площадь застройкичастным сектором;
/> = 172,44 га.
Число жителей:
/> — число жителей девятиэтажныхзданий;
/> — число жителей пятиэтажныхзданий;
/> - число жителей частного сектора;
/>
Жилаяплощадь района газификации определяется по плотности жилого фонда:
/> (2.2)
где П- плотность жилого фонда, м2/га.
/>
/>
/>
3. Определение годовых расходов теплоты
Расходгаза на различные нужды зависит от расходов теплоты, необходимой, например, дляприготовления пищи, стирки белья, выпечки хлеба, выработки того или иного изделияна пром предприятии и т.п.
Точныйрасчет расхода газа на бытовые нужды сделать очень сложно, так как расход газазависит от целого ряда факторов, которые не поддаются точному учету. Поэтому потреблениегаза определяют по усредненным нормам расхода теплоты, полученным на основаниистатистических данных.
Нормырасхода теплоты на хозяйственно-бытовые и коммунальные нужды принимают по СНиП[2]
3.1 Определение годового расхода теплоты при потреблении газав квартирах
Расчетнаяформула для определения годового расхода теплоты (МДж/год) при потреблении газав квартирах записывается в виде
/> (3.1)
здесь/> - степеньохвата газоснабжением населения города; />=1
N — число жителей ;
/> — доля людейпроживающих в квартирах с централизованным горячим водоснабжением;
/> — доля людейпроживающих в квартирах с горячим водоснабжением от газовых водонагревателей;
/> — доля людей,проживающих в квартирах без централизованного горячего водоснабжения и не имеющихгазовых водонагревателей;
/> — нормы расходатеплоты на одного человека в год в квартирах с соответствующим />
/>
/> /> />
/>/>
3.2 Определение годового расхода теплоты при потреблении газана предприятиях бытового обслуживания
Расходтеплоты для данных потребителей учитывает расход газа на стирку белья в прачечных,на помывку людей в банях, на санитарную обработку в дезкамерах. Очень часто в городахи поселках прачечные и бани объединяются в одно предприятие. Поэтому расходтеплоты для них должен быть также объединен
/>. (3.2)
здесь/> - расходтеплоты в банях, МДж/год;
/> — расходтеплоты в прачечных, МДж/год.
Расходтеплоты в банях определяется по формуле:
/> (3.3)
здесь/> - долянаселения города, пользующегося банями; />=0,4
/> - доля баньгорода, использующих газ в виде топлива; />=1
/> — норма расходатеплоты на помывку одного человека.
/>/>
Расходтеплоты на стирку белья в прачечных определяется по формуле
/> (3.4)
здесь/> — долянаселения города, пользующегося прачечными; />
/> — доляпрачечных города, использующих газ в виде топлива />=1
/> - норма расходатеплоты на 1 тонну сухого белья
Вформулу (3.4) заложена средняя норма поступления белья в прачечные, равная 100тоннам на 1000 жителей.
/>/>
/>/>
3.3 Определение годового расхода теплоты при потреблении газана предприятиях общественного питания
Расходтеплоты на предприятиях общественного питания учитывает расход газа на приготовлениепищи в столовых, кафе и ресторанах.
Считается,что на приготовление завтраков и ужинов расходуется одно и то же количество теплоты.Расход теплоты на приготовление обеда больше, чем на приготовление завтрака илиужина.
Расходтеплоты на предприятиях общественного питания определяется по формуле:
/> (3.5)
здесь/> — долянаселения города, пользующегося предприятиями общественного питания; />
/> — доляпредприятий общественного питания города, использующих газ в виде топлива; />=1
/> - объединеннаянорма расхода теплоты на приготовление завтраков, обедов и ужинов.
/>=/>+/>+ /> (3.6)
где />,/>, /> — нормы расхода теплотына приготовление одного завтрака, одного обеда, одного ужина. Считается, что изчисла людей постоянно пользующихся столовыми, кафе и ресторанами, каждыйчеловек посещает их 360 раз в году.
/>=2,1+4,2+2,1=8,4/>
/>/>
3.4 Определение годового расхода теплоты при потреблении газав учреждениях здравоохранения
Прирасходе газа в больницах и санаториях следует учитывать, что их общая вместимостьдолжна составлять 12 коек на 1000 жителей города или поселка. Расход теплоты вучреждениях здравоохранения необходим для приготовления пищи больным, длясанитарной обработки белья, инструментов, помещений. Он определяется поформуле:
/> (3.7)
здесь/> - степеньохвата газоснабжением учреждений здравоохранения города; />=1
/> — годовая нормарасхода теплоты в лечебных учреждениях
/>=/>+/>
/>,/> — нормы расхода теплотына приготовление пищи и приготовление горячей воды в лечебных учреждениях.
/>=/>+/>=12400/>
/>/>
3.5 Определение годового расхода теплоты при потреблении газана хлебозаводах и пекарнях
Привыпечке хлеба и кондитерских изделий, составляющих основной вид продукции данныхпотребителей газа, следует учитывать разницу в потреблении тепла на разные видыпродукции. Норма выпечки хлеба в сутки на 1000 жителей принимается в размере0,6 — 0,8 тонны. В эту норму входит выпечка и черного и белого хлеба, а такжевыпечка кондитерских изделий (тортов, пирожных, пряников и т. п.). Точноопределить сколько какого вида продукции потребляют жители города очень трудно.Поэтому общую норму 0,6 — 0,8 тонны на 1000 жителей можно условно поделитьпополам, считая, что хлебозаводы и пекарни поровну выпекают черный и белыйхлеб. Выпечка кондитерских изделий может быть учтена отдельно, например, вразмере 0,1 тонны на 1000 жителей в сутки.
Прирасчете расхода газа следует учитывать охват газоснабжением хлебозаводов ипекарен. Общий расход теплоты (МДж/год) на хлебозаводы и пекарни определяетсяпо формуле:
/> (3.8)
здесь/> - доляохвата газоснабжением хлебозаводов и пекарен; />=1
/> - нормарасхода теплоты на выпечку 1 тонны черного хлеба;
/> - нормарасхода теплоты на выпечку 1 тонны белого хлеба;
/> — норма расходатеплоты на выпечку 1 тонны кондитерских изделий.
/>/>
3.6. Определение годового расхода теплоты на отопление,вентиляцию, горячее водоснабжение жилых и общественных зданий
Годовойрасход теплоты (МДж/год) на отопление и вентиляцию жилых и общественных зданийвычисляют по формуле:
/> (3.9)
где /> — температурысоответственно внутреннего воздуха отапливаемых зданий, расчетная наружная дляданного района строительства, средняя наружного воздуха за отопительный период,°С;
К, К1 — коэффициенты, учитывающие расходы теплоты на отопление и вентиляцию общественныхзданий (при отсутствии конкретных данных принимают К=0,25 и К1=0,4);
/> - среднеечисло часов работы системы вентиляции общественных зданий в течение суток; />=16
/>-продолжительность отопительного периода в сутках;
/> - общаяплощадь отапливаемых зданий, м2;
/> — укрупненныйпоказатель максимального часового расхода теплоты на отопление жилых зданий,МДж/ч.м2;
/> — коэффициентполезного действия отопительной котельной (/>=0,8 — 0,85).
/>/>
Годовойрасход теплоты (МДж/год) на централизованное горячее водоснабжение от котельныхи ТЭЦ определяют по формуле:
/> (3.10)
где /> - укрупненныйпоказатель среднечасового расхода теплоты на горячее водоснабжение(МДж/чел.ч.);
/> — число жителейгорода, пользующихся горячим водоснабжением от котельных или ТЭЦ, чел. /> — коэффициент.учитывающий снижение расхода горячей воды в летний период (/>=0,8);
/> — температурыводопроводной воды в отопительный и летний периоды, °С
/>/>
Нагрузкана котельную определится по формуле:
/>/> (3.11)
3.7 Определение годового расхода теплоты при потреблении газана нужды школ и детских садов
Вшколах и вузах города газ может использоваться для лабораторных работ. Для этихцелей принимают средний расход теплоты на одного учащегося или студента вразмере 50 МДж/год.
Такимобразом, потребление теплоты школами и вузами может быть найдено по формуле:
/>
где0,3 – доля школьников и до школьников от общего числа населения.
/>/> (3.12)
3.8 Составление итоговой таблицы потребления газа городом
Результатырасчетов потребления теплоты, а затем и расходов газа городом, с учетом всехпотребителей сводим в итоговую таблицу.
Таблица3.4 Итоговая таблицарасхода газа городом
/>
4. Определение годовых и часовых расходов газа различнымипотребителями города
Годовойрасход газа в м3/год для любого потребителя города или районаопределяется по формуле:
/> (4.1)
где /> — годовойрасход теплоты соответствующего потребителя газа;
/>-низшая теплотасгорания газа (МДж/м3), определяется по химическому составу газа;
/>=34 МДж/м3
Потреблениегаза в городе различными потребителями зависит от многих факторов. Каждыйпотребитель имеет свои особенности и потребляет газ по-своему. Между ними существуетопределенная неравномерность в потреблении газа. Учет неравномерности потреблениягаза осуществляется путем введения коэффициента часового максимума, которыйобратно пропорционален периоду, в течение которого расходуется годовой ресурсгаза при максимальном его потреблении
/> (4.2)
где m — количество часов использованиямаксимума нагрузки в году, ч./год.
Спомощью /> определяетсячасовой расход газа для каждого потребителя города (м3/ч)
/> (4.3)
Количествочасов использования максимума для отопительных котельных определяется поформуле:
/> (4.4)
/>/>
5. Построение графика годового потребления газа городом
Графикигодового потребления газа являются основой, как для планирования добычи газа,так и для выбора и обоснования мероприятий, обеспечивающих регулированиенеравномерности потребления газа. Кроме того, знание годовых графиковгазопотребления имеет большое значение для эксплуатации городских системгазоснабжения, так как позволяет правильно планировать спрос на газ по месяцамгода.
Различныепотребители газа в городе по-разному забирают газ из газопроводов. Самойбольшой сезонной неравномерностью обладают отопительные котельные и ТЭЦ.Наиболее стабильными потребителями газа являются промышленные предприятия.Коммунально-бытовые потребители обладают определенной неравномерностью впотреблении газа, но значительно меньшей по сравнению с отопительнымикотельными.
Вообще,неравномерность расходования газа отдельными потребителями определяется рядомфакторов: климатическими условиями, укладом жизни населения, режимом работыпромпредприятий и т. п. Все факторы, влияющие на режим газопотребления вгороде, учесть невозможно. Только накопление достаточного количества статистическихданных о потреблении газа различными потребителями может дать объективнуюхарактеристику городу с точки зрения газопотребяения.
Годовойграфик потребления газа городом строят, учитывая среднестатистические данныепотребления газа по месяцам года для различных категорий потребителей. Общийрасход газа в течение года разбивается по месяцам. Расход газа для каждогомесяца в общем газопотреблении определяется на основании следующего расчета:
/>
где /> - доля данногомесяца в общегодовом потреблении газа, %
Долягодового расхода газа в каждом месяце отопительно-вентиляционной нагрузки определяетсяпо формуле:
/>
где /> — среднемесячныетемпературы, °С;
nм — количество отопительных дней вмесяце.
Составимтаблицу потребления газа в процентах по месяцам на нужды отопления и вентиляции
Таблица 5.1
/>
Расходгаза в каждом месяце на горячее водоснабжение можно считать равномерным. Этотрасход газа определяет минимальную нагрузку котельной в летний период.
Далеесоставляем итоговую таблицу расхода газа городом:
Итоговая таблицарасхода газа городом
Таблица 5.2 Потребление газав месяц 105
/>
/>
6. Выбор и обоснование системы газоснабжения
Системыгазоснабжения представляют собой сложный комплекс сооружений. На выбор системыгазоснабжения города оказывает влияние ряд факторов. Это, прежде всего: размергазифицируемой территории, особенности ее планировки, плотность населения,число и характер потребителей газа, наличие естественных и искусственныхпрепятствий для прокладки газопроводов. При проектировании системыгазоснабжения разрабатывают ряд вариантов и производят их технико-экономическоесравнение. Для строительства применяют выгоднейший вариант.
Системыгазоснабжения города состоят из следующих основных элементов: газовых сетейвысокого, среднего и низкого давления, газораспределительных станций, газорегуляторныхпунктов и установок, различных сооружений на газопроводах. Газовые сети городапроектируются с учетом перспективы его развития на ближайшие 25 лет.
Взависимости от максимального давления газа городские газопроводы разделяют наследующие группы:
— высокогодавления 1 категории с давлением от 0,6 до 1,2 МПа;
— высокогодавления 2 категории с давлением от 0,3 до 0,6 МПа;
— среднегодавления от 5 кПа до 0,3 МПа;
— низкого давления до 5 кПа;
Газопроводывысокого и среднего давления служат для питания городских распределительныхсетей среднего и низкого давления. Газопроводы низкого давления служат дляподачи газа в жилые и общественные здания, а также на предприятия бытовогообслуживания, общественного питания, в лечебные учреждения и т.п. Питаниегазопроводов низкого давления осуществляется через газорегуляторные пункты(ГРП) от сетей высокого и среднего давления.
Почислу ступеней давления, применяемых в городских газовых сетях, они подразделяютсяна:
— двухступенчатые,состоящие из сетей высокого или среднего давления и низкого давления;
— трехступенчатые,включающие газопроводы высокого, среднего и низкого давления;
— многоступенчатые,в которых газ подается по газопроводам высокого давления, среднего и низкогодавления.
Выборсистемы газоснабжения в городе зависит от характера потребителей газа, которымнужен газ соответствующего давления, а также от протяженности и нагрузкигазопроводов. Чем разнообразнее потребители газа и чем большую протяженность инагрузку имеют газопроводы, тем сложней будет система газоснабжения.
7. Определение оптимального числа ГРС и ГРП
7.1Определение числа ГРС
Приопределении числа ГРС можно ориентироваться на следующее — для небольшихгородов и поселков с населением до 100 — 120 тыс.человек наиболее рациональнымиявляются системы с одной ГРС
7.2Определение оптимального числа ГРП
Газорегуляторныепункты стоят во главе распределительных газовых сетей низкого давления, питающихгазом жилые дома. Оптимальное число ГРП определяется из соотношения:
/> (7.1)
где /> - часовойрасход газа на жилые дома, м3/ч.;
/> - оптимальныйрасход газа через ГРП, м3/ч.
Дляопределения /> необходимовначале определить оптимальный радиус действия ГРП, который должен находиться впределах 400 – 800 метров. Этот радиус определяется по формуле:
/> (7.2)
где /> - расчетныйперепад давления в сетях низкого давления(1000 — 1200 Па);
/> - коэффициентплотности сетей низкого давления, 1/м;
/> (7.3)
/> — плотностьнаселения по району действия ГРП, чел/га;
е — удельныйчасовой расход газа на одного человека, м3/чел. ч, который задается иливычисляется, если известно количество жителей (N), потребляющих газ, и известно количество газа (V), потребляемого ими в час
/>, м3/чел.ч,. (7.4)
/> (7.5)
/>
/>
/>/> принимаем равным 900метрам
/>
/>
КоличествоГРП принимаем равному 2
8. Выбор оборудования газорегуляторных пунктов и установок
8.1 Выбор регулятора давления
Регулятордавления должен обеспечивать пропуск через ГРП необходимого количества газа иподдерживать постоянное давление его независимо от расхода.
Расчетныеуравнения для определения пропускной способности регулятора давления выбираютсяв зависимости от характера истечения газа через регулирующий орган.
Придокритическом истечении, когда скорость газа при проходе через клапан регуляторане превышает скорость звука, расчетное уравнение записывается в виде:
/> (8.1)
Присверхкритическом истечении, когда скорость газа в клапане регулятора давленияпревышает скорость звука, расчетное уравнение записывается в виде:
/> (8.2)
Вформулах (8.1) и (8.2) :
/> — коэффициентпропускной способности регулятора давления;
/> - коэффициент,учитывающий неточность исходной модели для уравнений (9.1) и (8.2);
/>
/>
/> - перепаддавления в линии регулирования, МПа:
/>, МПа
где Р1-абсолютное давление газа перед ГРП или ГРУ, МПа;
Р2-абсолютное давление газа после ГРП или ГРУ, МПа;
/> - потеридавления газа в линии регулирования, обычно равные 0,007 МПа;
/>
/> — плотностьгаза при нормальном давлении, равная 0,73 кг/м3;
Т — абсолютная температура газа, равная 283 К;
z — коэффициент учитывающийотклонение свойств газа от свойств идеального
газа(при Р1/>1.2МПа z =1).
Расчетныйрасход /> долженбыть больше оптимального расхода газа через ГРП на 15 — 20 %, то есть
/> , м3/ч.
ЕслиР2/Р1/>0,5, то течение газа будетдокритическим.
ЕслиР2/Р1
Р1=0,3+0,1=0,4МПа
Р2=0,005+0,1=0,105МПа
Р2/Р1=0,105/0,4=0,26течение газа сверхкритическое
/>
/> (8.3)
/> м3/ч
/>
Согласно/> выбираем типрегулятора РД-50-64.
8.2 Выбор предохранительно-запорного клапана
Промышленностьвыпускает два типа ПЗК: ПКН и ПКВ. Первый следует применять в случаях, когдапосле ГРП и ГРУ поддерживается низкое давление, второй – когда поддерживается среднее давление газа. Габариты и тип клапана определяюттипом регулятора давления. ПЗК обычно выбирают с таким же условным диаметром,как и регулятор.
Исходяиз всего вышесказанного, выбираем тип ПЗК: ПКН-50.
8.3 Выбор предохранительно-сбросного клапана
Предохранительно-сброснойклапан подбирается по пропускной способности регулятора давления. Пропускнаяспособность ПСК должна составлять не менее 10% от пропускной способностирегулятора давления или не менее пропускной способности наибольшего изклапанов. ПСК выпускают на условные диаметры 25 и 50 мм.
Выбираемтип ПСК: ПСК-50Н/0,05.
8.4 Выбор фильтра
Задачейфильтра в ГРП или ГРУ является очистка газа от механических примесей. При этомфильтр должен пропускать весь газовый поток, не превышая допустимую потерюдавления на себе в размере 10000 Па.
ПриР=0,4 МПа фильтр ФВ-100 имеет пропускную способность 1710 м3/ч, чтоменее расчетного расхода/>м3/ч, а фильтр ФВ-200имеет пропускную способность 6980 м3/ч, что более расчетного расходачерез ГРП. Следовательно, условиям удовлетворяет фильтр ФВ-200.
9. Гидравлические расчеты газопроводов
Основнаязадача гидравлических расчетов заключается в том, чтобы определить диаметрыгазопроводов. С точки зрения методов гидравлические расчеты газопроводов можноразделить на следующие типы:
— расчеткольцевых сетей высокого и среднего давления;
— расчеттупиковых сетей высокого и среднего давления;
— расчетмногокольцевых сетей низкого давления;
— расчеттупиковых сетей низкого давления.
9.1 Гидравлический расчет кольцевых сетей высокого и среднегодавления
Гидравлическийрежим работы газопроводов высокого и среднего давления назначается из условиймаксимального газопотребления. Расчет подобных сетей состоит из трех этапов:
— расчетв аварийных режимах;
— расчетпри нормальном потокораспредедении;
— расчетответвлений от кольцевого газопровода.
Дляначала расчета определяют среднюю удельную разность квадратов давлений:
/> (9.1)
где /> — сумма длинвсех участков по расчетному направлению, км
Множитель1,1 означает искусственное увеличение длины газопровода для компенсацииразличных местных сопротивлений (повороты, задвижки, компенсаторы и т.п.).
Далее,используя среднее значение АСР и расчетный расход газа насоответствующем участке, определяют диаметр газопровода и по нему уточняютзначение АСР для выбранного стандартного диаметра газопровода. Затемпо уточненному значению АСР и расчетной длине, определяют точноезначение разности Р2Н — Р2К научастке. Все расчеты сводят в таблицы.
9.1.1 Расчет в аварийных режимах
Аварийныережимы работы газопровода наступают тогда, когда откажут в работе участки газопровода,примыкающие к точке питания 0 нашем примере это участки 1 и 19.Питаниепотребителей в аварийных режимах должно осуществляться по тупиковой сети сусловием обязательного поддержания давления газа у последнего потребителяравным РК.
Расходгаза на участках определяется по формуле:
/> (9.2)
где Коб.i- коэффициент обеспеченностиразличных потребителей газа;
В нашемрасчете этот коэффициент принят постоянным и равным 0,8 у всех потребителейгаза.
Vi — часовой расходгаза у соответствующего потребителя, м3/ч.
Расчетнуюдлину участков газопровода определяют по уравнению:
/>, км
Средняяудельная разность квадратов давлений в первом аварийном режиме составит:
/> МПа2/км
вовтором:
/> МПа2/км
Таблица9.1 Результаты гидравлического расчета в аварийных режимах
/>
Правильностьрасчетов проверяют путем вычисления конечного давления по формуле:
/> (9.3)
где /> — суммаразностей квадратов давлений на участках.
ЗначениеРк, полученное по формуле (9.3), не должно более чем на 5 %отличаться от заданного избыточного давления Рк.
Отказалучасток 1
/> МПа отклонение– 1 %
Отказалучасток 19
/> МПа отклонение– 2 %
Следовательно,расчет сделан правильно.
Знаяпотери давления на каждом участке далее можно определить абсолютное давлениегаза в каждой точке в обоих аварийных режимах:
/> (9.4)
где /> — суммаразности квадратов давлений на участках, предшествующих точке определениядавления.
Всерасчеты по определению давлений в различных точках кольца сводим в таблицу:
Таблица9.2 Результаты расчетов давлений газа в точках кольцаНомер точки Отказал участок 1 Отказал участок 19 на Давление газа, Давление газа, кольце Мпа Мпа 0,7 0,7 1 0,397 0,697 2 0,413 0,678 3 0,437 0,652 4 0,443 0,646 5 0,460 0,630 6 0,504 0,609 7 0,514 0,604 8 0,543 0,594 9 0,565 0,558 10 0,590 0,509 11 0,593 0,507 12 0,610 0,497 13 0,654 0,470 14 0,665 0,466 15 0,675 0,422 16 0,679 0,411 17 0,682 0,405 18 0,691 0,380
9.1.2 Расчет ответвлений
Вэтом расчете мы определяем диаметры газопроводов, подводящих газ от кольцевогогазопровода к потребителям. Для этого используется расчет давлений в точкахизменения расхода. Перепад давлений на каждом ответвление определяется разностьюдавлений в точке подключения газопровода ответвления к кольцевому газопроводу изаданным конечным давлением у потребителя.
Для определенияначального давления из таблицы 9.2 для одной и той же точки выбираем наименьшеезначение абсолютного давления газа. Далее определяем удельную разность давленийна участках:
/>
Все расчетысводим в таблицу:
Таблица9.3 Результаты расчета ответвлений
/>
9.1.3 Расчет при нормальном потокораспределении
Нормальноепотокораспределение предполагает движение газа от точки питания кольца в обестороны. В нашем примере это движение газа от точки 0 по участкам 1 и 19 идалее.
Точкасхода обоих потоков газа должна находиться где-то на кольце. Эта точка определяетсяиз следующих условий — расходы газа по обоим направлениям кольца должны бытьпримерно одинаковыми. Все расчеты сводим в таблицу
таблица 9.4 Результаты расчета при нормальном потокораспределении
/>
Знаки“+” и “-“ означают условное деление потоков газа на положительные и отрицательные.
Ошибкасоставляет: />, что более 10%, следовательно,расчёт нужно повторить. Для снижения ошибки посчитаем круговой расчёт поформуле:
/>
/>
Принимаем/>
/>
Знаки“+” и “-“ означают условное деление потоков газа на положительные и отрицательные.
Ошибкасоставляет: />, что менее 10%, значит,гидравлический расчет газопровода высокого давления выполнен правильно и наэтом закончен.
9.2 Гидравлический расчет газовых сетей низкого давления
Гидравлическийрасчет газопроводов низкого давления (до 5 кПа) сводится к решению транспортнойзадачи с последующей ее оптимизацией.
Сначалаопределяем путевые расходы газа на участках сети, м3/ч
/>
где /> - приведеннаядлина участка, м;
/>
/> — расчетнаядлина участка, />;
/>-геометрическая длина участка, м;
/> — коэффициентэтажности, учитывающий наличие зданий разной этажности;
/> — коэффициентзастройки, учитывающий плотность жилой застройки по трассе газопровода;
Расчетпутевых расходов газа сводим в таблицу:
Таблица9.5 Путевые расходы газа
/>
Затемопределяем узловые расходы газа
/>
где /> — сумма путевыхрасходов газа на участках, примыкающих к узлу, м3/ч
n – количествоучастков, примыкающих к узлу.
Внашем примере:
/>(10,9+43,4)= 27,15
/>(10,9+47,1+65,2)=61,6
/>(65,2+47,1+65,2)=88,75
/>
/>
/>(47,1+65,2)=56,15
/>(65,2+32,6+23,5)=60,65
/>
/>(65,2+47,1)= 56,15
/>(47,1+47,1+32,6)=63,4 />(47,1+43,4)=45,25
/>(32,6+23,5+47,1+16,3)=59,75
/>(23,5+32,6+47,1+16,3)=59,75
/>(32,6+32,6)=32,6
/>(16,3+16,3)=16,3
Затемопределяем расчетный расход газа на участках. При вычисление расчетного расходагаза используют первое правило Кирхгофа для сетей. Для обеспеченияэкономичности системы следует выделить главные направления, по которым транспортируетсябольшая часть газа.
Наэтих направлениях можно выделить участки по которым идут транзитные потокигаза. Здесь расчетный расход определяют по правилу Кирхгофа.
Научастках, где нет транзитных потоков газа
/>
Найдемрасчетные тупиковые расходы газа
/>47,1=23,65
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
Найдемрасчетные расходы газа на транзитных участках
/>=110,7
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
Определимдиаметры участков. Для этого, используя заданный перепад давления, вычислимсреднюю первоначальную удельную потерю давления на главных направлениях:
/>
где /> — суммарасчетных длин участков, входящих в данное главное направление.
Повеличине А и расчетному расходу газа на каждом участке определим диаметры газопровода.
Всерасчеты по определению диаметров участков газопровода низкого давления сведем втаблицу.
Таблица9.6
/>
Критериемправильности расчета является невязка давлений в узловых точках, которая недолжна превышать 10%. На этом гидравлический расчет газовых сетей низкогодавления закончен
10. Гидравлический расчет вертикальных тупиковых газопроводовнизкого давления
Тупиковыегазопроводы низкого давления прокладываются внутри жилых домов, внутри производственныхцехов и по территории небольших населённых пунктов сельского типа.
Особенностьюрасчёта здесь является то, что при определении потерь давления на вертикальныхучастках надо учитывать дополнительное избыточное давление из-за разностиплотностей газа и воздуха, то есть:
/>, (10.1)
где /> - разностьгеометрических отметок в конце и начале газопровода, м;
/> — плотностивоздуха и газа при нормальных условиях, кг/м3;
/> - ускорениесвободного падения, м/с2.
Дляприродного газа, который легче воздуха, при движении его по газопроводу вверхзначение /> будетотрицательным, а при движении вниз — положительным. Если газ тяжелее воздуха,то знаки меняются на противоположные.
Учётместных сопротивлений на внутридомовых и внутрицеховых газопроводах низкогодавления можно производить с помощью коэффициентов местных сопротивлений иэквивалентных длин, а также можно это делать путём введения надбавок на трение
/>, (10.2)
где а- процентная надбавка.
Рекомендуютсяследующие процентные надбавки:
— нагазопроводах от ввода в здание до стояка — 25 %
— настояках — 20 %
— навнутриквартирной разводке:
— придлине 1-2 м. — 450 %
— придлине 3-4 м. — 200 %
— придлине 5-7 м. — 120 %
— придлине 8-12 м.- 50 % .
Удельныйперепад давления на магистральном направлении определяется:
/>, Па/м (10.3)
Находимдополнительное избыточное давление в газопроводе:
/>
Всерасчеты сводим в таблицу
Таблица10.1 Результаты гидравлический расчет тупиковых газопроводов низкого давления
/>
/> Па/м
Критериемправильности расчёта будет условие:
/>
где /> - сумма потерьдавления на всех участках магистрали, Па;
/> — дополнительноеизбыточное давление в газопроводе, Па;
/> - заданныйперепад давления, Па;
/> - потерядавления газа в газоиспользующем приборе, Па.
Отклонение/> от /> должно быть неболее 10%
/>/> Па
Отклонениесоставляет 1,5 % что менее 10%.Условие выполняется.
Определяемдиаметры участков 1-11 и 11-12:
1.Определяемрасчетную длину ответвления: 0-1-11-12-13-14-15
Онаравна 18,4 м
2.Определимрасчетные расходы газа
участок1-11
/> м3/ч
участок11-12
/> м3/ч
3.Определяем среднюю удельную потерю давления на ответвлении
Наответвление 0-1-11-12-13-14-15
350/18,4= 19,02 Па/м
4.Определяем диаметры участков
участок1-11
/>15 мм
участок11-12
/>15 мм
Такимобразом, диаметры газопровода на всех участках определены. На этом расчёттупикового газопровода низкого давления заканчивается.
Библиографический список
1. СП 42-101-2003. Общие положения по проектированию истроительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовыхтруб.
2. СНиП 23.01.99. Строительная климатология и геофизика/ ГосстройРоссии.-М., 2003.
3. СНиП 42-01-2002. Газораспределительные системы / Госстрой России.- М., 2003. – 40 с.
4. Ионин А.А. Газоснабжение.- М: Стройиздат, 1989.- 439 с.
5. Филатов Ю.П., Клоков А.А., Марухин А. И. Системы газоснабжения:Учебное пособие.- Н. Новгород, 1993.-97 с.
6. ГОСТ 21. 610-85. СПДС. Газоснабжение. Наружные газопроводы.Рабочие чертежи.
7. ПБ 12-529-03. Правила безопасности систем газораспределения игазопотребления.
8. Стаскевич Н.Л., Северинец Г.К., Вигдорчик Д.Я. Справочник погазоснабжению и использованию газа.- Л: Недра, 1990.-762с.
9. Энергетическое топливо СССР. Справочник.- Энергоатомиздат,1991.- 184 с.
Размещено на www.