Курсовая работа: Газоснабжение жилого района

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ

Белгородский Государственный Технологический Университет

им. В.Г.Шухова

Кафедра: «Газоснабжения, теплоснабжения и теплогенерирующих установок»

Курсовая работа

по дисциплине: «Газоснабжение»

на тему:

«Газоснабжение жилого района»

Выполнил:

студент гр.ТВ-51

Жук Александр

Проверил:

старший преподаватель

Суслов Денис Юрьевич

Белгород 2011

Введение

Прошло много времени, когда человек впервые столкнулся с таким природным сокровищем как газ.

Более двух тысяч лет назад в храме огнепоклонников, построенном в одном из селений Апшеронского полуострова, не погасая, пылал в светильнике яркий огонь. Ни дождь, ни ураган не могли погасить его и люди стали поклоняться ему как чуду.

Но развивался человек, росли его знания и так мало-помалу люди стали использовать «священный огонь» для вещей далеких от сверхъестественного приготовления пищи, обогрев жилища.

Газовая промышленность - отрасль промышленности, охватывающая все виды добычи, естественного и искусственного производства, хранения, передачи и распределения его ресурсов для использования в качестве источника энергии и химического сырья.

В нашей, как одна из ведущих отраслей индустрии, газовая промышленность возникла в 20-е годы этого столетия, однако массовое применение получило лишь в годы Великой Отечественной войны, когда было положено развитию дальнего транспортирования газа - в 1942 году был построен первый магистральный газопровод Бугуруслан-Куйбышев.

В дальнейшем началось массовое освоение месторождений газа в Ставропольском и Краснодарском крае, Закавказье, Тюменской области. Были построены Центральная, Восточно-Украинская и Поволжская системы магистральных газопроводов, и такие крупнейшие газопроводы как Оренбург-Западная граница, Уренгой-Помары-Ужгород, Ставрополь-Москва, Ямбург-Елец (1,2,3), и др.

В настоящее время газовая промышленность оказывает непосредственное влияние на технический прогресс и развитие различных отраслей народного хозяйства. В связи с эффективными свойствами и экономичностью газового топлива, оно находит применение во многих отраслях промышленности: металлургической, керамической, стекольной, химической, широко применяется в сельском хозяйстве. Также, огромное значение имеет использование газа коммунальными и бытовыми потребителями.

Газоснабжение жилых и общественных зданий оказывает существенное влияние на бытовые условия жизни населения. Централизованное газоснабжение полностью освобождает население от забот по обеспечению топливом, значительно сокращается время приготовления пищи, повышается культура быта, имеет место материальные выгоды, то есть создаются благоприятные условия для жизнедеятельности людей.

Задание на проектирование системы газоснабжения жилого района

1. Номер генерального плана………12

2. Номер ГРС…………..4

3. Населенный пункт…………...г. Мурманск

4. Номера жилых кварталов:

а) с 9-этажной застройкой………………………...квартал № 6, 7, 8, 9

б) с 5-этажной застройкой……………………..….. квартал № 3, 4,5,6

в) с 1-этажной застройкой…………………………..… квартал № 1, 2

5. Районная газовая котельная (РГК)………………….…… квартал № 7

6. Хлебозавод……………………………………………...… квартал № 3

7. Банно-прачечный комбинат (БПК)………………...….… квартал № 9

8. Процент охвата газификации общественных зданий и сооружений:

P_η =11+N_вар =11+10=21 %.

9. Удельная кубатура жилых зданий:

V_уд =11+ N_вар =11+10=21 м³ .

10. Промышленные предприятия:

а) 3-х сменное производство (плавка бронзы):

квартал № 10; P_{пр 3} =111+ 10_вар =121 млн·т/год.

б) 2-х сменное производство (обжиг кирпича):

квартал № 11; P_{пр 2} =2,1+ N_вар =12,1 млн·шт/год.

в) 1 сменное производство (обжиг кирпича):

квартал № 12; P_{пр 1} =0,5+ N_вар =10,5 млн·шт/год.

11. Плотность населения жилой части района газификации…221 чел/га

12. Вариант состава газа

1. Характеристика района строительства

Наименование населенного пункта, где производится строительствог. Мурманск

Плотность населения жилой части района газификации

n=221 чел/га

Количество жителей в каждом квартале

,

где — площадь квартала, га;

n — плотность населения, чел/га.

Результаты расчетов сводим в таблицу 1.

Доля населения каждого квартала от населения района газификации

Доля населения каждого квартала от населения района газификации вычисляется по следующей формуле:

где - общее количество жителей в районе газификации.

Результаты расчетов сводим в таблицу 1.

Таблица 1

«Характеристика района газификации в г. Мурманск»

№ квартала	1	2	3	4	5	6	7	8	9
	2,34	3,9	3,38	2,64	2,28	4,62	3,99	5,25	3,99
	518	862	747	584	504	1022	882	1161	882
n	221	221	221	221	221	221	221	221	221
	7162
	0,072	0,120	0,104	0,082	0,070	0,143	0,123	0,163	0,123

Климатические данные для г. Мурманск

Расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления принята равной средней наиболее холодной пятидневке из 8 наиболее холодных зим за 50 лет.

t_но — выбираем по СНиП 2.01.01 – 82 “Строительная климатология и геофизика”. Для г. Мурманск t_но = -27°C.

Средняя температура наружного воздуха отопительного периода исчислена как средняя алгебраическая за отопительный период.

Для г. Мурманск t_но ^ср = -3,3°С.

Продолжительность отопительного периода n₀ = 281 сут.

2. Характеристика газообразного топлива

Микрорайон снабжается природным газом следующего состава:

Таблица 2 «Состав природного газа»

,

где 357,97; 636,9;… — низшая теплота сгорания 1% сухой массы соответственно метана, этана, … в процентах по объему.

3. Определение годовой потребности в газе

Расчет годового расхода газа на бытовые, коммунальные и общественные нужды представляет собой сложную задачу, так как количество газа, расходуемого этими потребителями, зависит от большого числа факторов: газового оборудования, благоустройства и населенности квартир, оборудования городских учреждений и предприятий, степени обслуживания этими учреждениями и предприятиями - охвата потребителей централизованным горячим водоснабжением, климатических условий.

Большинство приведенных факторов не поддается точному учету, поэтому годовое потребление газа рассчитывается по средним нормам, разработанным в результате многолетнего опыта. Особенно трудно определить годовой расход газа квартирами, так как он зависит от наличия предприятий общественного питания, бань, прачечных и других учреждений, обслуживающих население. В годовых нормах расхода газа в квартирах учтено, что население частично питается в буфетах, столовых и ресторанах, а также пользуется услугами коммунальных предприятий.

Годовое потребление газа городом, районом города или поселком ложится в основу проекта газоснабжения.

Все виды городского потребления газа можно сгруппировать следующим образом:

1) бытовое потребление газа (потребление газа в квартирах);

2) в коммунальных и общественных предприятиях;

3) на отопление и вентиляцию жилых и общественных зданий;

4) промышленное.

Бытовое потребление газа

Бытовое потребление газа рассчитывается по следующей формуле:

где - потребление газа на приготовление пищи в кварталах с горячим водоснабжением от РГК (районной газовой котельной), нм³ /год;

- потребление газа на приготовление пищи и горячей воды в кварталах с газовыми водонагревателями и газовыми плитами, нм³ /год;

- потребление газа на приготовление пиши и горячей воды в кварталах без горячего водоснабжения при наличии газовой плиты, нм³ /год.

Приготовление пищи в кварталах с горячим водоснабжением от РГК (районной газовой котельной), (кварталы с 9-этажной застройкой)

где – годовая норма потребления газа на приготовление пищи на 1 человека в жилых кварталах с горячим водоснабжением от РГК (выбираем по приложению 3), =2800 МДж;

– количество жителей в кварталах с 9-этажной застройкой;

(жителей);

(н·м³ /год).

Приготовление пищи и горячей воды в кварталах с газовыми водонагревателями и газовыми плитами (кварталы с 5-этажной застройкой)

где – годовая норма потребления газа на приготовление пищи на 1 человека в жилых кварталах с 5-этажной застройкой (выбираем по приложению 3), =8000 МДж;

– количество жителей в кварталах с 5-этажной застройкой;

(жителей);

(н·м³ /год).

Приготовление пищи и горячей воды в кварталах без горячего водоснабжения при наличии газовой плиты (кварталы с 1-этажной застройкой)

где – годовая норма потребления газа на приготовление пищи на 1 человека в жилых кварталах с 5-этажной застройкой (выбираем по приложению 3), =4600 МДж;

– количество жителей в кварталах с 1-этажной застройкой;

(жителей);

(н·м³ /год).

Бытовое потребление газа

(н·м³ /год).

Потребление газа крупными коммунально-бытовыми предприятиями района газификации

где - годовое потребление газа прачечными, (н·м³ /год);

- годовое потребление газа в банях, (н·м³ /год);

- годовое потребление газа на хлебозаводе, (н·м³ /год).

Годовое потребление газа прачечными

где - годовая норма потребления газа на стирку белья в прачечной на 1 человека (принимается по приложению 3), = 8800 МДж;

– годовая норма сухого белья на 1 человека в год (приложение 5), ;

- число жителей района газификации, которые пользуются услугами прачечной, (жителей), вычисляется по формуле:

- доля населения, не пользующаяся услугами прачечной (приложение 5);

(н·м³ /год).

Годовое потребление газа в банях

где - норма посещения бани 1 человеком в год, принимается k = 52 раза в год;

- годовая норма потребления газа в бане на 1 человека (принимается по приложению 3), = 40 МДж;

- число жителей района газификации, которые пользуются услугами бани, вычисляется по формуле:

(жителей);

- доля населения, не пользующегося услугами бани (принимается с учетом приложения 5).

(н·м³ /год).

Годовое потребление газа на хлебозаводе

где - годовая норма потребления газа в для выпечки хлебобулочных изделий на 1 человека в год, вычисляется по формуле:

где ; ; - годовые нормы потребления газа для выпечки хлеба, булок и кондитерских изделий на 1 человека (принимается по приложению 3),

; ; .

.

- годовая норма выпечки хлебобулочных изделий на 1 человека (приложение 5), b₂ = 0,292 г.

(н·м³ /год).

Потребление газа крупными коммунально-бытовыми предприятиями района газификации

(н·м³ /год).

Годовое потребление газа общественными предприятиями и сооружениями района газификации

где - процент охвата газификацией общественных зданий и сооружений, принимается в соответствии с заданием;

- годовое потребление газа больницами, (н·м³ /год);

- годовое потребление газа поликлиниками, (н·м³ /год);

- годовое потребление газа школами, (н·м³ /год);

- годовое потребление газа гостиницами, (н·м³ /год);

- годовое потребление газа столовыми и ресторанами, (н·м³ /год);

- годовое потребление газа неучтенными потребителями, (н·м³ /год);

Годовое потребление газа больницами

,

где - годовая норма потребления газа на 1 койку больницы, вычисляется по следующей формуле:

,

где - годовые нормы потребления газа на приготовление пищи, проведение процедур и стирку белья соответственно (принимаются по приложению 3),

– количество коек в больнице на 1000 человек населения (принимается по приложению 5), .

(н·м³ /год).

Годовое потребление газа поликлиниками

,

где - годовая норма потребления газа на посещение поликлиники 1 человеком в год, вычисляется по следующей формуле:

,

где - годовые нормы потребления газа на проведение процедур и стирку белья соответственно (принимают по приложению 3), , .

.

- количество посещений поликлиники 1 человеком в год (принимается по приложению 5), .

(н·м³ /год).

Годовое потребление газа школами

,

где - годовая норма потребления газа на одно место в школе (выбирается по приложению 3), ;

- количество школьников на 1000 человек населения (принимается по приложению 5), .

(н·м³ /год).

Годовое потребление газа гостиницами

,

где - годовая норма потребления газа на одно место в гостинице (выбирается по приложению 3), ;

- количество место в гостинице на 1000 человек населения (принимается по приложению 5), .

(н·м³ /год).

Годовое потребление газа столовыми и ресторанами

,

где - годовая норма потребления газа для приготовления пищи, потребляемой 1 человеком в столовой, вычисляется по формуле:

,

где - годовая норма потребления газа для приготовления завтрака, обеда и ужина соответственно на 1 человека (вбирается по приложению 3), , .

.

- количество посещений столовой (ресторана) на 1000 человек в год (принимается по приложению 5), .

(н·м³ /год).

Годовое потребление газа неучтенными потребителями

,

где - годовое потребление газа на бытовые нужды, в банях и в прачечных соответственно.

(н·м³ /год).

Годовое потребление газа общественными предприятиями и сооружениями района газификации

= (34809+36944+1847+2155+235980+115500)∙21 / 100= 89719 (н·м³ /год).

Годовой расход газа на отопление и горячее водоснабжение от РГК и от индивидуальных отопительных установок

,

где - годовой расход газа на отопление и горячее водоснабжение от РГК, (н·м³ /год);

- годовой расход газа на отопление и горячее водоснабжение от индивидуальных отопительных установок, (н·м³ /год).

Годовой расход газа на отопление и горячее водоснабжение от РГК

,

где - годовой расход газа на отопление, вычисляется по формуле:

где - удельная отопительная характеристика зданий (выбирается по приложению 4).

Для г. Мурманск с :

- для кварталов с 9-этажной застройкой (кДж/м³ ∙ч∙^о С);

- для кварталов с 5-этажной застройкой (кДж/м³ ∙ч∙^о С);

- для кварталов с 1-этажной застройкой (кДж/м³ ∙ч∙^о С);

- удельная кубатура жилых зданий, м³ ;

- число жителей в кварталах, получающих тепло и горячую воду от РГК (кварталы с 9-этажной и с 5-этажной застройкой);

- температура воздуха внутри помещения, принимается равной 18^о С;

- средняя температура наружного воздуха за отопительный период,

- продолжительность отопительного периода, сут;

– коэффициент, учитывающий расход газа на отопление принимается равным ;

- КПД котельной, .

Вычислим годовой расход газа на отопление от РГК для кварталов с 9-этажной и с 5-этажной застройкой

где – номер рассчитываемого квартала;

– число жителей в рассчитываемом квартале.

(н·м³ /год);

(н·м³ /год);

(н·м³ /год);

(н·м³ /год);

(н·м³ /год);

(н·м³ /год);

(н·м³ /год).

Вычисляем общий годовой расход газа на отопление от РГК

,

(н·м³ /год).

Вычисляем годовой расход газа на горячее водоснабжение от РГК по следующей формуле:

,

где - годовая норма потребления газа на горячее водоснабжение от РГК (выбирается по приложению 3), ;

- общее число жителей в кварталах с 9-этажной застройкой.

(н·м³ /год).

Вычисляем годовой расход газа на отопление и горячее водоснабжение от РГК

(н·м³ /год).

Годовой расход газа на отопление и горячее водоснабжение от индивидуальных отопительных установок

Годовой расход газа на отопление и горячее водоснабжение от индивидуальных отопительных установок рассчитывается по следующей формуле:

,

где – общее число жителей в кварталах с 1-этажной застройкой;

- КПД индивидуальных отопительных установок,

(н·м³ /год).

Для дальнейших расчетов необходимо знать годовые расходы газа на отопление и горячее водоснабжение от индивидуальных отопительных установок, вычисленные для каждого квартала с 1-этажной застройкой отдельно. Рассчитываем годовые расходы газа по вышестоящей формуле, подставляя вместо число жителей в каждом квартале N_k :

(н·м³ /год).

(н·м³ /год).

Вычислим годовой расход газа на отопление и горячее водоснабжение от РГК и от индивидуальных отопительных установок

(н·м³ /год).

Годовой расход газа промышленными предприятиями района газификации

,

где - годовой расход газа на трехсменном производстве, (н·м³ /год);

- годовой расход газа на двухсменном производстве, (н·м³ /год);

- годовой расход газа на односменном производстве, (н·м³ /год).

Годовой расход газа на трехсменном производстве

где 29330 – теплота сгорания условного топлива, кДж/т;

– производительность трехсменного производства, =13813 т/ч;

– удельный расход условного топлива для трехсменного производства (выбирается по приложению 7), плавка углеродистой стали ;

- коэффициент часового максимума (выбирается по приложению 6), .

(н·м³ /год).

Годовой расход газа на двухсменном производстве

где - производительность двухсменного производства, млн. шт./год=1381 шт/час;

- удельный расход условного топлива для трехсменного производства (выбирается по приложению 7) обжиг кирпича,

- коэффициент часового максимума (выбирается по приложению 6), .

(н·м³ /год).

Годовой расход газа на односменном производстве

где - производительность односменного производства, млн. шт./год=1199 шт/час;

- удельный расход условного топлива для трехсменного производства (выбирается по приложению 7) обжиг кирпича, .

- коэффициент часового максимума (выбирается по приложению 6), .

(н·м³ /год).

Годовой расход газа промышленными предприятиями района газификации

(н·м³ /год).

Суммарное годовое потребление газа отдельными кварталами и районом газификации

Суммарное годовое потребление газа районом газификации вычисляется по следующей формуле:

,

где - бытовое потребление газа за год, (н·м³ /год);

- годовое потребление газа крупными коммунально-бытовыми предприятиями района газификации, (н·м³ /год);

- годовое потребление газа общественными предприятиями и сооружениями района газификации, (н·м³ /год);

- годовой расход газа на отопление и горячее водоснабжение от РГК и индивидуальных отопительных установок, (н·м³ /год);

- годовой расход газа промышленными предприятиями района газификации, (н·м³ /год).

(н·м³ /год).

Суммарное годовое потребление газа отдельными кварталами

Суммарное годовое потребление газа отдельными кварталами вычисляют по следующей формуле:

,

где - годовой расход газа на приготовление пищи и горячей воды (в кварталах с 5-этажной и 1-этажной застройкой) вычисляется для каждого квартала отдельно в зависимости от числа жителей в каждом из них;

- годовой расход газа общественными предприятиями и сооружениями района газификации, необходимый для удовлетворения нужд населения каждого квартала в отдельности, вычисляется по формуле:

,

где - доля населения каждого квартала от населения района газификации (принимается по таблице 1.1.);

- годовой расход газа на отопление и горячее водоснабжение от индивидуальных отопительных установок, вычисленный отдельно для каждого квартала.

Результаты сводим в таблицу 3.

Таблица 3

«Суммарное годовое потребление газа отдельными кварталами»

№ кв-ла	1	2	3	4	5	6	7	8	9
	68285	113632	171257	133887	115547	82006	70772	93159	70772
	6460	10766	9331	7357	6280	12830	11035	14624	11035
	167775	279194
	242520	403592	180588	141244	121827	94836	81807	107783	81807

4. Определение расчетно-часовых расходов газа

Расчетные часовые расходы газа служат исходными данными для определения диаметров газопроводов, для выбора размеров и типов газовой арматуры и оборудования.

Расчетно-часовые расходы газа в кварталах с отоплением от индивидуальных отопительных установок (квартала с 1-этажной застройкой)

,

где - коэффициент часового максимального расхода газа на хозяйственно-бытовые нужды, вычисляется по следующей формуле:

,

где - число часов использования максимального расхода газа на хозяйственно-бытовые нужды (выбираем по приложению 6);

1/ч (для кв. №10);

1/ч (для кв. №11);

- коэффициент часового максимального расхода газа на отопление, вычисляется по следующей формуле:

,

где - число часов использования максимального расхода газа на хозяйственно-бытовые нужды, вычисляется по следующей формуле:

=1138 ч,

где - температура внутри помещения, принимается ;

- расчетная температура для проектировании отопления , (СНиП 23-01-99 «Строительная климатология»);

- средняя наружная температура за отопительный период, .

- продолжительность отопительного периода, .

Вычислим расчетно-часовые расходы газа в кварталах с отоплением от индивидуальных отопительных установок

м³ /ч;

м³ /ч;

Расчетно-часовые расходы газа в кварталах с 9-этажной застройкой

Расчетно-часовые расходы газа в данных кварталах вычисляются по следующей формуле:

,

где - (см. п.4.1)

- номер рассчитываемого квартала;

м³ /ч;

м³ /ч;

м³ /ч;

м³ /ч.

Расчетно-часовые расходы газа в кварталах с 5-этажной застройкой

м³ /ч;

м³ /ч.

м³ /ч;

Расчетно-часовые расходы газа на коммунально-бытовых предприятиях района газификации

Расчетно-часовой расход газа в прачечной

,

где - число часов использования максимального расхода газа (выбирается по приложению 6), .

м³ /ч.

Расчетно-часовой расход газа в бане

,

где - число часов использования максимального расхода газа (выбирается по приложению 6), .

м³ /ч.

Расчетно-часовой расход газа на хлебозаводе

,

где - число часов использования максимального расхода газа (выбирается по приложению 6), .

м³ /ч.

Расчетно-часовой расход от РГК

,

где - число часов использования максимального расхода газа на хозяйственно-бытовые нужды, вычисляется по следующей формуле:

=3193 ч.

м³ /ч.

Расчетно-часовые расходы газа на промышленных предприятиях района газификации

Расчетно-часовой расход газа на трехсменном производстве

,

где - число часов использования максимального расхода газа (выбирается по приложению 6) ч.

м³ /ч.

Расчетно-часовой расход газа на двухсменно производстве

,

где - число часов использования максимального расхода газа (выбирается по приложению 6) ч.

м³ /ч.

Расчетно-часовой расход газа на односменном производстве

,

где - число часов использования максимального расхода газа (выбирается по приложению 6) ч.

м³ /ч.

5. Газодинамический расчет газопроводов

При проектировании трубопроводов для транспорта газа выбор типоразмеров труб осуществляется на основании их газодинамического расчета, имеющего цель определить внутренний диаметр газопровода для пропуска необходимого количества газа при допустимых для конкретных условий потерях давления или, наоборот, потери давления при транспорте необходимого количества газа по газопроводу заданного диаметра

Газодинамический расчет сети низкого давления

При выборе системы газоснабжения района газификации будем учитывать то, что трасса газопроводов должна размещаться на расстояниях, определяемых СНиП, от линии застройки, трамвайных путей, подземных инженерных коммуникаций и других сооружений, поэтому необходимо прокладывать ее не по основным магистральным улицам города, а по улицам с меньшим количеством инженерных коммуникаций.

При разработке схемы газоснабжения определяем количество ГРП на территории района газификации.

Увеличение числа ГРП уменьшает радиус действия каждого из них и, следовательно, уменьшает диаметры газопроводов после ГРП и металловложения в сеть низкого давления, но это приводит к удорожанию системы за счет стоимости самих ГРП.

В курсовой работе сначала мы формируем сеть низкого давления. Для этого строим главный питающий контур, охватывающий большую часть жилого массива, наносим перемычки внутри главного питательного контура по межквартальным проездам, а также формируем тупиковую сеть в периферийной части жилого массива.

Определение общего числа ГРП

Приближенное общее число ГРП рассчитывается по формуле:

,

где F – газифицируемая площадь (площадь жилого массива), включая площадь проездов, км² ;

R – оптимальный радиус действия ГРП, км.

Оптимальный радиус действия ГРП принимаем равным 0,5÷1км.

ГРП.

Определение точек встречи потоков газа

Располагаем точки встречи потоков газа таким образом, чтобы потоки газа, выходящие из ГРП в разные стороны, были бы примерно одинаковыми и двигались к потребителю по кратчайшему пути.

Определение удельных путевых расходов газа для всех контуров питания потребителей

Удельные путевые расходы газа для всех контуров питания потребителей определяются по формуле:

,

где – расчетный часовой расход газа для рассчитываемого контура (квартала), м³ /ч;

– суммарная длина сети, охватывающей рассчитываемый контур (квартал), м.

Результаты вычислений сводим в таблицу 4.

Таблица 4

«Удельные путевые расходы»

№ кв-ла	1	2	3	4	5	6	7	8	9
, м3 /ч	133	168	135	135	135	53	52	59	52
, м	125	195	150	400	390	490	450	255	215
, м3 /ч ·м	1,06	0,86	0,9	0,34	0,35	0,11	0,12	0,23	0,24

м³ /ч.

Определение удельных путевых расходов газа для участков сети низкого давления

При определении удельных путевых расходов газа на участках сети необходимо учитывать односторонний и двухсторонний разбор газа в кварталах. Для окольцованных кварталов этот объем подачи газа определяется по удельным расходам в кольцах (контурах), в которые заключены кварталы, а удельный расход газа на прилегающие площади прибавляется целиком к удельному путевому расходу газа на участке сети, к которому прилегает данная площадь.

м³ /ч*м;

м³ /ч*м;

м³ /ч*м;

м³ /ч*м;

м³ /ч*м;

м³ /ч*м;

м³ /ч*м;

м³ /ч*м;

м³ /ч*м;

м³ /ч*м;

м³ /ч*м.

м³ /ч*м.

м³ /ч*м.

Определение путевых расходов газа для участков сети низкого давления

Общие путевые расходы газа для участков сети рассчитываются по формуле:

,

где – длина рассчитываемого участка, м;

– удельный путевой расход газа для рассчитываемого участка, м³ /ч·м.

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

Определение транзитного расхода газа на участках сети низкого давления

Транзитный расход газа на рассчитываемом участке равен сумме путевых расходов всех участков, последующих за рассчитываемым.

На концевых участках и участках, заканчивающихся точкой встречи, транзитный расход равен нулю.

Определение расчетного расхода газа на участках сети низкого давления

Расчетные расходы газа на участках сети определяются по формуле:

,

где – транзитный расход газа на рассчитываемом участке, м³ /ч;

– общий путевой расход газа на рассчитываемом участке, м³ /ч.

Результаты вычислений сводим в таблицу 5.

Таблица 5

«Часовые расходы газа на участках сети низкого давления»

№ уч-ка	L, м	gп , м3 /чм	Часовые расходы, м3 /ч
1	2	3	4	5	6	7
0-1	30	0,35	10,5	5,3	915,5		920,8
1-2	70	0,35	24,5	12,3	664,7	677
2-3	150	1,25	187,5	93,8	477,2	571
3-4	65	1,21	78,7	39,4	398,5	437,9
4-5	130	1,2	156	78	242,5	320,5
5-6	125	1,4	175	87,5	67,5	155
6-7	145	0,34	49,3	24,7	18,2	42,9
7-А	165	0,11	18,2	9,1	-	9,1
А-8	70	0,11	7,7	3,9	-	3,9
8-9	255	0,34	86,7	43,4	7,7	51,1
9-10	215	0,36	77,4	38,7	94,4	133,1
10-11	235	0,12	28,2	14,1	171,8	185,9
11-1	75	0,35	26,3	13,2	200	213,2

В конце вычислений определяем суммарный часовой расход газа, выходящего из ГРП (ΣQ_р ^уч , м³ /ч), и сравниваем его с суммарным часовым расходом газа для жилых кварталов (ΣQ_р ^кв , м³ /ч), используя формулу:

такая точность считается приемлемой.

Определение среднего гидравлического уклона

Перед определением среднего гидравлического уклона необходимо выделить основные питающие контуры сети низкого давления, а затем вычислить средние гидравлические уклоны основных питающих контуров по формуле:

,

где 0,9 – доля расчетного перепада, теряемого на трение;

∆P_р – перепад давления от ГРП до потребителя, ∆P_р = 1200 Па;

l_пк – длина питающего контура, расстояние от ГРП до концевой точки, м.

Результаты расчетов сводим в таблицу 6.

Таблица 6

«Средние гидравлические уклоны для полукольцевых направлений»

Направление	I
lпк , м	880
, Па/м	1, 2

l_пк = l_0-1 + l_1-2 + l_2-3 + l_3-4 + l_4-5 + l_5-6 + l_6-7 + l_7-А = 30+70+150+65+130+125+145+165=880 м.

Па/м.

Газодинамический расчет сети низкого давления

По номограмме выбирается диаметр первого по контуру от ГРП газопровода. Далее по сортаменту выбирается два значения диаметров газопровода. При этом для первой половины участков питающего контура выбирается меньшее значение, для второй половины – большее.

,

где l_уч — длина рассчитываемого участка, м.

Затем определяем давление в конце рассчитываемого участка питающего контура по формуле:

P_к = P_н – 1,1∙ ,

где P_н – давление на выходе из ГРП, его следует принять равным 3000 Па (по СНиП 2.04.08-87);

1,1 – коэффициент, учитывающий наличие местных сопротивлений.

Для последующего участка питающего контура P_н принимается равным P_к предыдущего участка.

На последнем участке питающего контура диаметры выбираются по максимально возможному значению газодинамического уклона, выраженного через , по формуле:

где ∆P_р = 1200 Па;

— сумма потерь давления по направлению от ГРП до начала последнего участка.

Для каждого кольца сети находится газодинамическая навязка по формуле:

где ∑∆P — алгебраическая сумма потерь давления в кольце; потери давления считаются положительными для участков с движением газа по часовой стрелке и отрицательными — против часовой стрелки;

— сумма абсолютных значений потерь давления на участках кольца.

Допускаемая невязка в кольце до 10%. Для колец с невязкой до 10% расчет считается законченным, для колец с невязкой более 10% производится газодинамическая увязка.

Конечное давление P_к на последнем участке питающего контура и в конце любого тупикового участка должно быть не более 2040 Па и не менее 1800 Па, то есть 1800 Па ≤ P_к ≤ 2040 Па.

Результаты вычислений сводятся в таблицу 7.

Таблица 7

«Газодинамический расчет сети низкого давления»

Газодинамический расчет однокольцевой газовой сети высокого(среднего) давления

При расчете кольцевых сетей высокого (среднего) давления необходимо оставлять резерв давления для увеличения пропускной способности системы при аварийных газодинамических режимах. Принятый резерв проверяется расчетом при возникновении наиболее неблагоприятных аварийных ситуаций. Такие режимы обычно возникают при выключении головных участков 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, поэтому диаметр кольца определяется из расчета аварийного газодинамического режима при лимитированном газоснабжении для тупиковой линии.

Предварительный расчет диаметра кольца газопровода

Предварительный диаметр кольца газопроводов определяется по следующим приближенным зависимостям:

где — расчетный расход газа для сети высокого давления, м³ /ч;

— расчетный расход газа потребителями, м³ /ч;

— коэффициент обеспеченности для всех потребителей;

— абсолютные давления газа в начале и в конце сети, кПа² ;

1,1— коэффициент, учитывающий местные сопротивления;

— протяжённость кольца, м;

0,59 — коэффициент, зависящий от соотношения между путевым и транзитным расходами и числа потребителей, составляющих путевую нагрузку.

По номограмме (приложение 9) выбирается диаметр кольца газопроводов. Целесообразно принимать постоянный диаметр для кольца газопроводов. Если такой диаметр подобрать не удается, то для участков газопроводов, расположенных диаметрально противоположно точке питания, следует выбирать трубы меньшего диаметра, но не менее чем 0,75 диаметра головного участка.

Газодинамический расчет аварийных режимов однокольцевой газовой сети

Выполняются два варианта газодинамического расчета аварийных режимов при выключенных головных участках слева и справа от точки питания (например: участок-n, участок-m). Приведенный ниже порядок расчета проводится для каждого из двух вариантов аварийных режимов.

Расчетный расход газа для каждого участка кольца газопроводов при аварийных режимах определяется по следующей формуле:

,

где Q_уч — расчетный расход газа на рассматриваемом участке, м³ /ч.

По выбранному диаметру кольца газопроводов и по расчетному расходу газа по номограмме (приложение 9) определяются квадратичные потери давления на каждых 100 м рассматриваемого участка.

(кПа² ).

Квадратичные потери давления для всего участка определяются по следующей формуле:

,

где L_у - длина рассчитываемого направления, м;

1,1-коэффициент, учитывающий наличие местных сопротивлений;

Результаты вычислений сводятся в таблицу 8.

Таблица 8

«Результаты газодинамического расчета аварийных режимов»

Диаметры участков кольца газопроводов в процессе расчета корректируем таким образом, чтобы давление газа у последнего потребителя не понижалось ниже минимально допустимого значения.

Для всех ответвлений рассчитываем диаметры газопроводов с подачей им:

,

где – расчетно-часовой расход газа на рассматриваемом ответвлении, м³ /ч.

Давление вначале рассматриваемого ответвления определяется исходя из следующей формулы:

,

где – давление вначале рассматриваемого ответвления, кПа;

– абсолютное давление газа (начальное давление газа после ГРП), кПа² ;

– сумма потерь давления на участках кольца газопроводов, расположенных до точки подключения рассматриваемого ответвления к кольцу.

Затем определяем допустимые потери квадрата давления на 100м рассматриваемого ответвления по формуле

,

где – длина рассматриваемого ответвления, м;

По номограмме выбираем диаметр ответвления и действительное значение потерь давления на 100м.

Потери квадрата давления на всем ответвлении вычисляются по формуле:

,

где – действительное значение потерь давления на 100м, кПа² .

Давление в конце ответвления вычисляется по следующей формуле:

.

Результаты вычислений сводим в таблицу 9.

Таблица 9

«Результаты газодинамического расчета ответвлений при аварийных режимах»

6. Распределение потоков при нормальном газодинамическом режиме

Расчет распределения потоков при нормальном газодинамическом режиме производим в следующей последовательности:

Сначала задаем предварительное распределение потоков, при этом для каждого узла должен соблюдаться первый закон Кирхгофа, а именно: алгебраическая сумма всех потоков газа, сходящихся в узле, включая узловые расходы, равна нулю. Потокам, подходящим к узлу, присваивается знак «+», а выходящим из узла – знак «-». Затем в одном из узлов ответвления (например, узел f) принимается точка схода потоков газа. Точка схода принимается с учетом равномерного распределения нагрузки по обеим ветвям кольца газопроводов. Далее, двигаясь от точки схода против потока газа по каждой ветви кольца, определяем расчетные расходы газа для всех участков кольца газопроводов, принимая для одной ветви расходы газа положительными, а для другой – отрицательными. Расчетные расходы газа на участках, расположенных непосредственно перед точкой схода, определяем путем деления расчетного расхода газа в ответвлении f на две части, которые могут быть не равны между собой.

По известным диаметрам и расходам газа по номограмме находим потери давления на 100 м длины для всех участков и далее – потери на участках.

Все расчеты сводим в таблицу 10.

Таблица 10

«Результаты расчетов потоков распределения при нормальном газодинамическом режиме сети»

Затем определяем невязку потерь квадрата давления в кольце газопроводов:

.

Определяем ошибку потокораспределения в кольце газопроводов:

.

Так как /δ/ ≤ 11%, то расчет потокораспределения при нормальном газодинамическом режиме сети считаем законченным.

Проверка диаметров ответвления при расчетном газодинамическом режиме

Достаточность принятых в процессе расчета аварийных режимов диаметров ответвлений проверяем следующим образом:

Сначала определяем давление газа в узлах присоединения ответвлений к кольцевому газопроводу Р_н ^от . Далее находим потери давления, исходя из расчетной нагрузки (без учета К_об ) и принятого диаметра. Затем определяем давление в конце рассматриваемого ответвления Р_н ^от . Если полученное давление Р_н ^от не менее 300 кПа для ГРП и коммунально-бытовых потребителей и не менее 400 кПа для промышленных предприятий, то диаметр правильно выбран, в противном случае диаметр увеличиваем. Результаты расчета сводим в таблицу. На этом расчет однокольцевой газовой сети высокого (среднего) давления считаем законченным.

Таблица 11

Проверка диаметров ответвлений на расчетный режим

Газодинамический расчет внутридомового газопровода

Газопроводы в зданиях прокладываем открыто. Если они пересекают фундаменты, перекрытия лестничные площадки, стены и перегородки, - заключаются в стальные футляры. В пределах футляра газопровод не должен иметь стыковых соединений, а пространство между ним и футляром должно быть заделано битумом. Конец футляра выводят над полом на высоту 3см. Газопроводы, пересекающиеся с электроприводом, заключают в резиновую или эбонитовую трубу.

Расчет внутридомовых газопроводов производим после выбора и размещения оборудования и разработки схемы газопроводов.

Расчет начинаем осуществлять с самого верхнего и самого дальнего прибора в здании. На расчетной схеме проставляем номера узловых точек от самого дальнего верхнего прибора до ввода в здание и определяем расходы газа по участкам домовой сети по номинальным расходам газа приборами. Набор приборов, устанавливаемых в квартирах, условно обозначаем следующим образом

ГК – газовый быстродействующий нагреватель;

П-2 – плита двухконфорочная, устанавливается в 1- и 2- комнатных квартирах;

П-4 – плита четырехконфорочная, устанавливается в 3- комнатных и более квартирах.

Определение расчетных расходов газа в домовой сети

Составляем расчетную схему для плана типового этажа с расположением газопроводов и газовых приборов. стояка. Вычисляем максимальный потребляемый расход газа приборами или группой приборов по формуле:

,

где - нормативная тепловая нагрузка для газовых плит, кДж/ч;

- низшая теплота сгорания газа, кДж/нм³ .

,

,

.

Коэффициенты одновременности определяем по приложению №10 методических указаний в зависимости от набора установленных приборов и по суммарному количеству квартир.

Расчетные расходы газа для каждого участка определяем по формуле:

,

где - коэффициент одновременности;

- количество квартир.

После определения всех расчетных расходов по участкам переходим к газодинамическому расчету газопроводов. Расчетный перепад давления ∆Р для домовой сети многоэтажных зданий выбираем по приложению 10. Он равен Па.

Результаты вычислений сводим в таблицу 12.

Таблица 12

«Определение расчетных расходов газа в домовой сети»

Газодинамический расчет домовых газопроводов

Длину участков L_д (м) определяем по аксонометрической схеме внутридомового газопровода. Затем задаемся диаметром рассчитываемого участка. Заносим выбранный диаметр в графу 4. Далее по приложению 10 методических указаний с учетом выбранного диаметра и расчетного расхода газа определяем эквивалентную длину трубопровода исходя из коэффициента местных потерь ξ=1м (L_у , м) и удельные потери давления (Р_уд , Па). В графу 13 записываем местные сопротивления для каждого участка и по приложению 10 определяем соответствующие им коэффициенты местных сопротивлений.

Полученную сумму коэффициентов местных сопротивлений заносим в графу 5. (Σξ).

Дополнительную условную длину для каждого участка вычисляем по следующей формуле:

.

Расчетную длину каждого участка определяем по формуле:

.

Суммарные потери давления на каждом участке вычисляем по формуле:

.

На вертикальных участках определяем гидростатическое давление по формуле:

,

где =9,81 м/с² – ускорение свободного падения;

Z – разность геометрических отметок конца и начала участка, считается по ходу газа, м;

– плотность газа , кг/м³ .

Если гидравлический напор действует в направлении движения газа, он прибавляется к последнему (когда газ легче воздуха и движется вверх) или когда газ тяжелее воздуха и движется вниз. Если гидростатический напор действует против движения газа, он вычитается из последнего.

Фактические потери давления на каждом участке определяем по формуле:

.

Определив ∆Р_ф на участке, посчитаем потери давления на всех последовательно присоединенных участках (Σ∆Р_ф ).

Суммарные потери давления на должны превышать расчетного перепада давления для домовой сети – 350 Па. При этом учитываем, что величина потерь должна составлять 50% от расчетного перепада давления.

В нашем случае суммарные потери давления составляют 299,17 Па, что не превышает расчетного перепада давления для домовой сети и удовлетворяет СНиП.

Из опыта проектирования будем задаваться диаметрами d_y = 20 мм для стояков и подводок к газовым приборам.

Результаты расчетов сводим в таблицу 13.

Таблица 13

«Газодинамический расчет домовых газопроводов»

7. Выбор оборудования для сетевых ГРП

Оборудование для сетевых газорегуляторных пунктов состоит из следующих основных узлов и элементов: узла регулирования давления газа с предохранительно-запорным клапаном и обводным газопроводом (байпасом), предохранительного сбросного клапана, комплекта КиП, продувочных линий.

Оборудование располагают в такой последовательности: отключающее устройство, фильтр для очистки газа от механических примесей и пыли; предохранительный запорный клапан для отключения подачи газа потребителям (при недопустимом повышении или понижении давления после регулятора); регулятор для снижения давления газа и поддержания давления после себя; отключающее устройство.

Для очистки газа на ГРП устанавливаются волосяные или сетчатые фильтры.

Исходными данными для подбора оборудования ГРП являются: расход газа и пределы его изменения; давление газа на входе и выходе; плотность, влажность газа: степень необходимости учета газа.

Выбор регулятора давления

Подберем регулятор давления для ГРП-1 пропускной способностью Q = 922 м³ /ч (при нормальных условиях) и избыточном давлении газа на входе Р₁ = 525 кПа. На выходе низкое давление равно 3 кПа. Плотность газа ρ = 0,69 кг/м³ .

При выборе регулятора давления учитываем, что режим его работы зависит от перепада давления в дроссельном органе. При малых перепадах происходит докритическое истечение газа: при значительном перепаде

наступает критическое истечение, то есть когда скорость газа равна скорости звука в газовой среде. Это критическое отношение давлений определяется зависимостью:

,

где - абсолютное давление газа до регулятора, кПа;

- абсолютное давление газа после регулятора, кПа;

– показатель адиабаты (для природных газов), k = 1,3;

– критическое отношение давлений для природного газа.

Регулятор работает в докритическом режиме, когда Р₂ / Р₁ ≥ 0,5 (или Р₂ / Р₁ ≤ 2);

при Р₂ / Р₁ < 0,5 (или Р₂ / Р₁ > 2) регулятор работает в критическом режиме.

В нашем случае Р₂ / Р₁ = (3 + 100) / (525 + 100) = 0,16 < 0,5.

Пропускная способность регуляторов давления РДУК (м³ /ч) вычисляется по формуле, м³ /ч:

.

где – площадь седла клапана (с учетом площади сечения штока), см² ;

с – коэффициент расхода;

– коэффициент, зависящий от отношения Р₂ / Р₁ ;

- абсолютное давление газа на входе, кПа.

Полученная пропускная способность регулятора является максимальной, а номинальная составляет 80%, то есть:

м³ /ч.

Значит, выбранный регулятор соответствует поставленным требованиям.

Подбор газовых фильтров

Подбор газовых фильтров сводится к определению расчетных потерь давления в них, которые складываются из потерь в корпусе и на кассете фильтра. Во избежание разрушения кассет эти потери не должны превышать 10 кПа, а для обеспечения нормальной работы фильтра, с учетом засорения, следует принимать потери не более 4-6 кПа.

Для сетчатых фильтров потери давления обычно не вычисляют, а принимают по фильтру соответствующего диаметра.

Проверим возможность применения волосяного сварного фильтра диаметром 100мм. Для этого по номограмме определяем потери давления в корпусе и на кассете для расхода Q = 922 м³ /ч:

∆Р_кор = 1,2 кПа,

∆Р_кас = 0,35 кПа.

Суммарные потери давления в фильтре составляют:

кПа,

что составляет 22,6% от предельно допустимых потерь, равных 10 кПа. Значит, фильтр Ду100 пригоден для применения в нашем случае.

Заключение

В данном курсовом проекте осуществлено проектирование сетей низкого и высокого давления для снабжения газом райна города Мурманск. Пользуясь климатическими данными и характеристикой газового топлива, я определил годовые потребности в газе крупных коммунально-бытовых предприятий, общественных предприятий и сооружений, жилых кварталов и промышленных предприятий района газификации. Затем определил расчетно-часовые расходы газа, средний гидравлический уклон и подобрал диаметры для сети низкого давления района газификации. Для сети высокого давления я оуществил предварительный расчет диаметра кольца газопровода, выполнил газодинамический расчет аварийных режимов однокольцевой газовой сети, задался диаметрами ответвлений. Затем выполнил газодинамический расчет внутридомового газопровода, выбрал регулятор давления и газовый фильтр для рассчитанной мною системы газоснабжения района города Мурманск.

газопровод потребление топливо

Список используемой литературы

1. Методические указания по дипломному и курсовому проектированию по курсу «Газоснабжение»/ сост. А.Е. Полозов. - Белгород: Изд-во БГТУ, 2007. - 110с.

2. СНиП 2.04.08-87* «Строительная климатология и геофизика» М.Стройиздат, 1984г.

3. СНиП 2.04.08-87 «Газоснабжение», М.Стройиздат, 1995г.

4. Ионин А.А. «Газоснабжение», М. Стройиздат, 1989г.

5. Стаскевич Н.Л. «Справочник по газоснабжению и использованию газа» Л.Недра, 1990г.

6. Тихомиров К.В., Сергеенко Э.С. «Теплотехника, тепло-газоснабжение и вентиляция» М.Стройиздат, 1991г.