close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

357.465 Проектирование городских распред систем газоснабжения

код для вставкиСкачать
Министерство образования и науки РФ
Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
Воронежский государственный архитектурно-строительный университет
Кафедра теплогазоснабжения
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГОРОДСКИХ
РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ
Методические указания
к выполнению курсового и дипломного проектирования
для студентов специальности 270109
«Теплогазоснабжение и вентиляция»
всех форм обучения
Воронеж 2010
УДК 696.2 (075.8)
ББК 38.763 я 7
Составители В.Н. Мелькумов, М.Я. Панов,
Д.М. Чудинов, Г.Н. Мартыненко
Проектирование городских распределительных систем газоснабжения:
метод. указания к выполнению курс. и диплом. проектирования / Воронеж. гос.
арх.-строит. ун-т; сост.: В.Н. Мелькумов, М.Я. Панов, Д.М. Чудинов,
Г.Н. Мартыненко. – Воронеж, 2010. – 44 с.
Изложены принципы проектирования кольцевых и разветвленных газовых сетей различных ступеней давления, транспортирующих природный газ
городским, промышленным и сельскохозяйственным потребителям. Приведены
рекомендации по выбору сетевого оборудования.
Предназначены для студентов специальности 270109 «Теплогазоснабжение и вентиляция» всех форм обучения.
Ил. 2. Табл. 8. Библиогр.: 11 назв.
УДК 696.2 (075.8)
ББК 38.763 я 7
Печатается по решению редакционно-издательского совета Воронежского
государственного архитектурно-строительного университета
Рецензент – Т.В. Щукина, к.т.н., доц. кафедры отопления и вентиляции ВГАСУ
-2-
ВВЕДЕНИЕ
Курсовой проект по газоснабжению населенных пунктов состоит из двух
частей: часть первая – проект городской распределительной (уличной или межцеховой) системы газоснабжения; часть вторая – проект внутридомовой (внутрицеховой) системы газоснабжения.
Пояснительная записка включает следующие разделы:
1. Определение расчетного расхода газа на распределительную сеть низкого давления.
2. Расчет предварительного потокораспределения.
3. Выбор диаметров трубопроводов в сети низкой ступени давления.
4. Гидравлический расчет сети низкого давления.
5. Расчет газовых сетей средней (высокой) ступени давления.
6. Выбор расчетной схемы внутридомовой (внутрицеховой) сети.
7. Определение расчетных расходов газа по участкам сети.
8. Гидравлический расчет внутридомовой (внутрицеховой) сети.
9. Специальная часть проекта, выполняемая по заданию руководителя проекта, может включать:
а) расчет экономических показателей распределительной сети с выбором
экономически оптимального варианта системы, выполняемый на ЭВМ;
б) расчет газовых горелок с помощью ЭВМ;
в) углубленная разработка узла арматуры или перехода через препятствие и т.п.
Данный перечень специальной части проекта не ограничивает свободы выбора тем для проектирования или расчета элементов сетевых систем.
В пояснительную записку следует включать расчетные схемы распределительных сетей каждой ступени давления и схему расчетного стояка внутридомовой сети.
Графическая часть проекта включает:
1. Генеральный план населенного пункта (промышленного объекта) с проектом сетей всех ступеней давления, с размещением запорной арматуры, ГРП,
узлов перехода через искусственные и естественные препятствия.
2. Расчетные схемы сетей каждой ступени давления.
3. Продольный профиль участка газопровода, наиболее насыщенного подземными коммуникациями.
4. Проект сетевого газорегуляторного пункта.
5. План первого (с разводкой газовых сетей) и типового этажа дома или цеха.
6. Аксонометрическую схему внутридомового или внутрицехового газопровода.
7. Проект защиты участка газопровода от коррозии.
8. Специальную часть проекта.
Объем пояснительной записки – не более 30 рукописных листов, графической части – 1,5 ÷ 2,0 чертежных листа.
Все расчеты выполняются в международной системе единиц.
-3-
1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНОГО РАСХОДА ГАЗА
НА УЛИЧНУЮ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНУЮ СЕТЬ
1.1. Определение плотности и теплоты сгорания газа
Плотность газа определяется как сумма произведений плотностей компонентов на их объемные доли:
ρ гс = 0 .0 1 ⋅ (0 .7 1 6 8 ⋅ С Н 4с + 1 .3 5 6 6 ⋅ С 2 Н 6с + 2 .0 1 9 ⋅ С 3 Н 8с +
+ 2 .7 0 3 ⋅ С 4 Н 1с0 + 3 .2 2 1 ⋅ С 5 Н 1с2 + 1 .9 7 7 ⋅ С О 2с + 1 .5 3 9 ⋅ Н 2 S с +
(1.1)
+ 1 .2 5 ⋅ N );
c
2
низшая теплота сгорания:
QHC = 0.01⋅ (35840 ⋅ CH 4c + 63730 ⋅ C2 H 6c + 93370 ⋅ С3 Н8с +
+123770 ⋅ С4 Н10с + 146340 ⋅ С5 Н12с + 23490 ⋅ Н 2 S c ),
(1.2)
c
где ρ г – плотность сухого газа, кг / м 3 ;
Qнс – низшая теплота сгорания сухого газа, кДж / м 3 ;
СН 4с , С2 Н 6с и т.д. – объемное содержание компонентов (сухой состав) для
заданного месторождения, %, [1, табл. 1.4].
Плотность и теплота сгорания влажного газа определяется пересчетом
ρ гр = ( ρ гс + d ) K ;
QHP = QHC K ,
где d – влагосодержание газа, кг / м 3 , (см. задание);
К=0,804/(0,804+d) – коэффициент пересчета.
-4-
(1.3)
(1.4)
1.2. Определение потребления газа различными
категориями потребителей
По заданной плотности населения и площади жилых кварталов определяется количество жителей населенного пункта:
m
N = ∑ Pj Fквj ,
(1.5)
j =1
где m – число кварталов;
Pj – плотность населения j-го жилого квартала, чел./га;
Fквj – площадь j-го жилого квартала, га.
Все виды городского потребления газа разделены на коммунальнобытовое потребление, отопление, вентиляцию и промышленное потребление.
1.2.1. Коммунально-бытовое потребление
Расчетный расход газа, м3 / ч , (при 0 0 С и 101.3 кПа) на хозяйственнобытовые и коммунальные нужды по отдельным категориям потребителей:
Qкбi = (qi × N ×10-3 × ni × xг × Km) / QHP ,
для сельской местности: Qкб =
(1.6)
f
∑k q
i =1
*
o i
/ QHP ,
где qi – норма потребления газа одной расчетной единицей (1 р.е.); кДж/р.е.,
[2, прил. А];
ni – количество расчетных единиц на одну тысячу жителей, р.е./тыс. жит.,
[1, с. 46-47];
ko – коэффициент одновременности [2, табл. 5];
xг – коэффициент охвата газоснабжением (см. задание);
f – число р.е. (квартир или домов) для сел;
Km =
1
– коэффициент часового максимума, год/ ч., [2, табл. 2], [2, табл. 3];
m
qi* - суммарная тепловая нагрузка горелок 1 р.е., кДж/ ч.
Потребление газа мелкими коммунально-бытовыми потребителями (атем
3
лье, мастерскими, парикмахерскими, магазинами и др.) Qком , м / ч , определяется в соответствии с [2, п. 3.13].
-5-
1.2.2. Потребление на отопление, вентиляцию
и горячее водоснабжение
Потребление газа на отопление и вентиляцию от котельных жилых и обк
3
щественных зданий Qов , м / ч , вычисляется по формуле

t −t
t −t
Qовк = 24(1 + 0,25) в ср.о + 0,25K в в ср.о
t в − t р.о
t в − t р .в

 qFжк n0
z
.
р
η
Q
m
 0 н к
(1.7)
Потребление газа на отопление от местных отопительных систем жилых
мо
3
и общественных зданий Qот , м / ч , вычисляется по формуле
мо
от
Q
 t −t
=  24 в ср.о
 t −t
в
р .о

 qFжмо no
,

P
η
Q
m
 o H k
(1.8)
где tв – расчетная температура внутреннего воздуха отапливаемых зданий, о С , прио
нимаемая для жилых и общественных зданий равной 20 С , [3]; для промышленных зданий принимается по заданию;
tср.о – средняя температура наружного воздуха за отопительный период, о С ,
принимаемая в соответствии с [ 4, табл 1];
no – продолжительность отопительного периода в сутках по числу дней со
о
средней суточной температурой наружного воздуха 8 С и ниже, принимаемая
в соответствии с [4, табл. 1];
t р.о – расчетная температура наружного воздуха, оС , для проектирования
отопления, принимая как средняя температура воздуха наиболее холодной пятидневки в соответствии с [5] по параметру Б;
о
t р .в – расчетная температура наружного воздуха, С , для проектирования
вентиляции, принимаемая в соответствии с [5] по параметру А;
К в – коэффициент, учитывающий расход теплоты на вентиляцию общественных зданий;
z – среднее число часов работы системы вентиляции общественных зданий в
течение суток (при отсутствии данных принимается 16 ч);
q – укрупненный показатель максимального часового расхода тепла на отопление 1 м 2 жилой площади зданий, кДж/ (ч ⋅ м 2 ), [1, табл. 5.2];
Fжк – общая жилая площадь отапливаемых от котельных зданий, м 2 ;
Fжмо – общая жилая площадь отапливаемых от местных систем зданий, м 2 . Со2
циальная норма площади на 1 человека – 18 м .
ηо – к.п.д. отопительной системы;
-6-
Число часов использования максимума для отопительных котельных, ч/год:
mk = 24no
tв - tср.о
,
t в - t р .о .
(1.9)
Потребление газа на централизованное горячее водоснабжение от котельных Qгв , м3 / ч, :

55 − t хл  К цгв
,
(1.10)
Qгв = 24q гв N n0 + (350 − n0 )
β
55 − t хз  η 0 Qнр mк

где qгв – укрупненный показатель среднечасового расхода тепла на горячее водоснабжение, кДж/(ч·чел), [1, табл. 5.3];
t xл , t xз – температура водопроводной воды в отопительный и летний периоды, о С ( t xз =5 о С ; t xл =15 о С );
β – коэффициент, учитывающий снижение расхода горячей воды в летний
период; при отсутствии данных принимается равным 0,8 (для курортных и южных городов 1,0);
ηо – к.п.д. отопительной системы;
К цгв – коэффициент охвата ЦГВ (см. задание).
Потребление газа котельными (ТЭЦ) района, м3 / ч :
Qкот = Qов + Qгв + Qп.т. ;
(1.11)
Qтэц = K тэц (Qов + Qгв + Qп.т. ),
(1.12)
где К тэц – коэффициент, учитывающий выработку электроэнергии на ТЭЦ (при
отсутствии данных принимается равным 2,0);
Qп.т. – расход газа на выработку пара для технологических нужд промышленности, м 3 / ч :
Qп.т. =
Bп.т. ⋅ iп
3
⋅
10
,
Qнр ⋅ηк
(1.13)
где iп – теплосодержание технологического пара, кДж/кг;
Вп.т. – суммарная паропроизводительность котлоагрегатов, вырабатывающих пар для технологических нужд, т/ч.
-7-
1.2.3. Промышленное потребление
Расчетный часовой расход газа промышленным предприятием, включающий потребление на технологические нужды, отопление, вентиляцию цехов
и подразделений промплощадки, м3/ч:
QППi
год
QППi
= р × Km,
Qн
(1.14)
год
где QППi – годовое потребление газа промпредприятием, кДж / год , принимаемое по заданию;
Km – коэффициент часового максимума промпредприятия, [1, разд. 5.4, с. 64].
При проектировании внутриплощадочной сети газопроводов должно
быть известно потребление газа отдельными потребителями, питаемыми от
этой сети (цехами, котельными, столовыми и др.), по укрупненным показателям
топливопотребления этих потребителей.
Расчетный годовой расход газа на производственные нужды сельских населенных
пунктов следует принимать по данным топливопотребления. Годовые расходы теплоты
на приготовление кормов и подогрев воды для животных принимается по [2, табл. 1 ].
1.3. Расчет расхода газа на распределительную сеть
3
Вначале определяется расчетный расход газа, м / ч , на распределительную сеть низкого давления, от которой питаются все бытовые, мелкие коммунальные и часть промышленных потребителей, которым необходим газ низкого
давления.
r
м
м
мо
Q = К персп. (∑ QКБi + Qком
+ QПП
+ Qот
),
нд
р
(1.15)
i =1
где Кперсп. – коэффициент, учитывающий перспективное развитие населенного
пункта (при отсутствии данных принимается равным 1,3);
r – число бытовых и коммунальных потребителей, питающихся от сети низкого давления;
м
QПП
– мелкие промышленные потребители, питаемые от сети низкого давления, м3/ч.
В число r коммунально-бытовых потребителей включаются потребители жилых
зданий (потребление газа на приготовление пищи, горячей воды и стирку белья в
квартирах), предприятия общественного питания, учреждения здравоохранения.
Далее определяются расчетные расходы газа на распределительные сети
с .д .
в .д .
3
других ступеней давления (среднего, высокого) Q р ; Q р ; м / ч, путем суммирования расходов всех потребителей, питающихся от сети соответствующей
ступени давления (например, котельных, ТЭЦ, хлебозаводов, ГРП, баннопрачечных комбинатов) с учетом перспективного развития населенного пункта.
-8-
2. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ГАЗОВЫХ
СЕТЕЙ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ
Гидравлический расчет многокольцевых сетей включает гидравлическую
увязку колец и определение давлений в узлах сети на расчетном режиме газопотребления.
Известно, что для газопроводов низкого давления перепад давления участка
∆Prk = ark Qrk1,75 ,
(2.1)
где ark – коэффициент гидравлического сопротивления участка длиной lrk .
В результате увязки сети должен выполняться второй закон Кирхгофа для
всех элементарных колец, а именно:
пk
nk
∑ Sqn ⋅ ∆P = ∑ Sqn ⋅ a
rk
к =1
rk
k =1
Qrk1,75 = 0,
(2.2)
где nk – количество участков кольца.
Знак слагаемого (2.2) принимается положительным при совпадении направления течения газа на участке с направлением обхода контура кольца по
часовой стрелке, отрицательным – в противоположном случае.
После предварительного потокораспределения и выбора диаметров труб
выполняется первый и остается невыполненным второй закон Кирхгофа, то
есть для каждого кольца
nk
nk
k =1
k =1
∆Pk = ∑ ±∆Prk .ф. = ∑ ± ark Qrk1,75 ,
(2.3)
где ∆Pk – невязка по кольцу, Па.
Для выполнения условия гидравлической увязки кольца при ручном счете
допускается остаточная невязка по кольцу δPk , не превышающая 10 %, то есть
δ Pk =
∆Pk
nk
0,5∑ ∆Prk .ф.
× 100% = ±10%.
(2.4)
k =1
Для увязки колец используется приближенная формула, полученная на
основе формулы Лобачева-Кросса [1], позволяющая вычислить величину кон3
турного поправочного расхода ∆Qk , м / ч :
∆Pk
∆Qk =
1, 75
nk - n у . в .
∆Prk .ф.
k =1
Qrk
∑
,
(2.5)
где n у.в. – число участков данного кольца, принадлежащих смежным увязанным
кольцам.
-9-
Методика гидравлической увязки многокольцевой
газовой сети низкого давления
1. Вычисляем кольцевые невязки для каждого кольца ∆Pk и δ Pk по
формулам (2.3), (2.4) по результатам предварительного потокораспре деления (табл. 2.1, ст. 8). Кольца, для которых выполняется условие (2.4), считаются увязанными.
2. Для неувязанных колец вычисляются ∆Qk по формуле (2.5).
3. Для увязки выбираем кольцо с наибольшим абсолютным значением ∆Qk .
Вносим поправку в расходы участков данного кольца, за исключением участков, принадлежащих смежным увязанным кольцам (для этих участков расчетный расход не меняется), по формуле
Qrk(1) = Qrk(0) ± ∆Qk ,
(2.6)
(0)
3
где Qrk – расчетный расход нулевого приближения (табл. 2.5, ст. 3 ), м / ч ;
Qrk(1) – исправленный расчетный расход участка первого приближения, м 3 / ч .
Правило знаков в формуле (4.6) следующее: если кольцевая невязка
∆ Pk > 0 , то для участков кольца с течением по часовой стрелке ставится знак (-),
против часовой – знак (+); если ∆Pk < 0 , то для участков с течением по часовой
стрелке ставится знак (+), против часовой стрелки – знак (-).
4. Определяем потери давления участков кольца для полученных расхо(1)
дов, ∆Prk .ф , Па , по формуле пересчета:
∆Prk(1).ф
(1)
(0)  Qrk 
= ∆Prk .ф  (0) 
 Qrk 
1,75
,
(2.7)
где ∆Prk .ф – потери давления участка, соответствующие Qrk ( табл. 2.1, ст. 8), Па.
(0)
(0)
5. Вычисляем значения δ Pk данного и смежных с ним колец. Кольца, для
которых выполняется условие (2.4), считаются увязанными.
6. Пересчитываем значение ∆Qk для колец, смежных с увязываемым, для
которых не выполняется условие (2.4), по формуле (2.5) и из всех неувязанных
колец сети выбираем для увязки то, у которого ∆Qk наибольшее по абсолютному значению.
7. Повторяем процедуру увязки выбранного кольца, начиная с пункта 3 и
так далее, вплоть до увязки последнего кольца сети. Значения остаточных невязок увязанных колец ∆Pk и δ Pk записываются в столбцы 13, 14 а окончатель-
ные величины Qrk и ∆Prk – в столбцы 9, 11 (табл. 2.1 ).
- 10 -
Таблица 2.1
Результаты гидравлического расчета распределительной
сети низкого давления
Номер участков
Длина участка, м
Расчетный расход участка, м³/ч
Гидравлический уклон уч., Па/м
Диаметр участка, мм
Перепад давления уч., Па
Фактическое значение
гидр. уклона, Па/м
Фактический перепад
давления уч., Па
Исправленный расход уч., м³/ч
Исправленный диаметр уч., мм
Исправленный перепад давления, Па
Номер колец
Окончат. невязка кольца, Па
% окончат. невязки кольца, %
Результат гидравлической увязки
колец
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
3. РАСЧЕТ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ГАЗОВЫХ СЕТЕЙ
СРЕДНЕЙ (ВЫСОКОЙ) СТУПЕНИ ДАВЛЕНИЯ
3.1. Выбор диаметров и гидравлический
расчет газопроводов
Распределительная сеть средней (высокой) ступени давления чаще выполняется незакольцованной (тупиковой), к ней присоединяются сосредоточенные крупные потребители газа, как например котельные (ТЭЦ), промпредприятия, ГРП более низких ступеней давления, банно-прачечные комбинаты,
хлебозаводы и т. д., потребляющие газ данного давления.
При трассировке сетей среднего (высокого) давления следует руководствоваться указаниями [2, п. 4.14], [11, п. 5] согласно которым допускается укладка газопроводов низкого и среднего (высокого) давлений в одной траншее.
Определение расчетных расходов участков сети (расчет потокораспределения) при одном узле писания (ГРС) производятся путем последовательного
суммирования расходов потребителей, питающихся в конце участка. Так как
путевая составляющая расхода равна нулю, то, следовательно, расчетный расход по длине участка не меняется.
- 11 -
Гидравлические потери давления участка сети:
∆Prk = Pr2 − Pk2 ,
(3.1)
где Pr , Pk – абсолютное давление соответственно в начальном и конечном (по
направлению движения газа) узлах участка, МПа.
Гидравлический уклон участка сети Rrk , ( МПа ) / м , без учета местных потерь давления:
2
Pr2 − Pk2
Rrk =
.
1,1lrk
(3.2)
При известном давлении в начале участка Pr , используя формулы (3.1), (3.2),
получаем выражение для определения давления в конце участка, Pk , МПа :
Pk = Pr2 − 1,1 Rrk lrk .
(3.3)
Рассмотрим методику расчета незакольцованной распределительной сети
среднего (высокого) давления.
1. При известном из задания давлении перед городом (после ГРС) принимаем (либо берем в соответствии с исходными данными на проектирование)
давления газа перед потребителями.
2. Выбираем главное направление от узла питания до конечного, наиболее удаленного узла, и определяем средний гидравлический уклон по этому направлению.
3. Последовательно рассматривая каждой участок выбранного направления по формуле (3.3), вычисляем неизвестные давления в узлах. Расчет начинается с участка, начальным узлом которого является узел питания с заданным
давлением Pr = PГРС . Начальным узлом следующего участка является конечный
узел предыдущего участка, давление в котором уже определено.
4. После определения давлений при вычисленных расчетных расходах
участков выбираем диаметры трубопроводов с помощью номограммы приложения для удельных потерь газопроводов среднего давления рассматриваемого участка.
5. Проводим поверочный расчет, целью которого является уточнение
давлений в узлах при выбранных стандартных диаметрах труб, отличающихся
от расчетных.
6. Пересчитываем значение Pкф узла при неизменной (вычисленной из
расчета предыдущего участка) величине Prф по формуле
Pкф = Pr2.ф. − ∆Prk .ф. .
(3.4)
Подобный пересчет производим для всех узлов сети (исключая узел питания), в том числе и для конечных узлов перед потребителями.
- 12 -
В случае, если давление газа перед потребителем окажется за пределами
допустимого, необходимо изменить соответствующий диаметр, в чем собственно и состоит гидравлическая увязка разветвленной сети. На этом гидравлический расчет сети заканчивается. Результаты расчета записываются в табл. 3.1.
Таблица 3.1
Результаты гидравлического расчета распределительной сети
среднего (высокого) давления
Длина
Номер
участучаст
ка
ка l , м
rk
1
2
Расчетный расход
участка
Стандартный диаметр
участка
Гидравлические потери давления
участка
Qrk , м3 / ч
d H xS , мм
∆Prk , МПа 2
3
4
5
Абсолютное давление в начале
участка
Абсолютное
давление в
конце участка
Pk , МПа
Pr , МПа
6
7
3.2. Выбор оборудования сетевого
регуляторного пункта
После расчета сетей низкой и средней (высокой) ступени давления появляется возможность уточнения типа регуляторного пункта, питающего сеть
низкого давления, по величине пропускной способности регулятора давления
газа.
Для регуляторных пунктов с технологической линией на базе регуляторов
РД-32М и РД-50М пропускная способность Qp , м3/ч, определяется по формулам:
при ( Pвх / Рвых ) ≤ 2
Qp =
Qn 3
10 ( Pвх − Pвых ) Pвых / ρ Г ;
32
(3.5)
при ( Pвх / Рвых ) > 2
Q р = 15,4Qп Рвх / ρ г ,
(3.6)
где Pвх – абсолютное давление газа перед регулятором, МПа, которое приближенно можно принять равным абсолютному давлению перед регуляторным
пунктом (табл. 3.1);
Рвых – абсолютное давление газа после регулятора (приближенно можно
принять равным абсолютному давлению в узле питания после ГРП), МПа;
ρ Г – плотность газа, кг/м3;
Qп – паспортная пропускная способность регулятора, м3/ч, принимаемая по
данным (табл. 3.2).
- 13 -
Для регуляторных пунктов с технологической линией на базе регуляторов
типа РДУК и РДБК:
Q p = 1595 f Pвхϕα
1
ρГ
,
(3.7)
где f – площадь седла клапана, см2, (табл. 3.3);
α – коэффициент расхода (табл. 3.3);
ϕ – коэффициент, зависящий от отношения Рвых/Pвх (рис. 3.1).
Таблица 3.2
Технические данные регуляторов типа РД
Технические
данные
РД-32М
РД-50М
Диаметр клапанного отверстия,
мм
4
6
10
11
15
20
25
Давление на
входе, Рвх, МПа
1,1-1,7
0,4-1,1
0,1050,4
0,7-1,3
0,4-0,7
0,2-0,4
0,10,2
Паспортная пропускная способность, Qп, м3/ч
4
7,8
12
30
51
78
100
Таблица 3.3
Технические данные регуляторов типа РДУК и РДБК
РДБК1-25
РДУК2-50
РДБК1-50
РДУК2-100
РДБК1-100
РДУК2-200
Параметры
Диаметр клапана, мм
Площадь седла
клапана (с учетом площади штока),
f, см2
Коэффициент
расхода, α
20
35
50
70
105
3,14
9,6
19,6
38,4
86,5
0,65
0,6
0,42
0,4
0,4
- 14 -
Расчетная пропускная способность регуляторного пункта
должна быть больше номинальной не менее, чем на 15-20 %, т.е.
Qp-Qрп ≥ 15+20 %.
Здесь Qрп – номинальная пропускная способность регуляторного
Рис. 3.1. График зависимости
пункта.
ϕ от отношения давлений Р /Р
вых вх
Тип и пропускная способдля
природного
газа
ность фильтров могут быть определены в соответствии с рекомендациями [1, разд. 8].
При размещении регуляторных пунктов следует руководствоваться рекомендациями [2, п.п. 5.4-5.14].
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ РАСХОДОВ ГАЗА
НА ВНУТРИДОМОВУЮ (ВНУТРИЦЕХОВУЮ) СЕТЬ
4.1. Выбор расчетной схемы сети
Прокладку газопроводов внутри зданий и сооружений следует предусматривать преимущественно открытой, в соответствии с [2],[9]. Прокладку
стояков газопроводов в жилых домах следует предусматривать в кухнях, лестничных клетках или в коридорах (рис. 4.1, 4.2). Не допускается прокладка стояков в жилых помещениях, ванных комнатах и санитарных узлах. Не допускается прокладка газопроводов в подвалах зданий.
Вводы газопроводов в общественные здания, здания коммунально-бытового
назначения и здания предприятий общественного питания надлежит предусматривать непосредственно в помещениях, где установлены газовые приборы.
Вводы газопроводов в цехи промышленных и коммунальных предприятий должны предусматриваться непосредственно в помещения, где установлены газопотребляющие агрегаты или смежные с ними помещения, при условии
соединения этих помещений открытым дверным проемом.
Установку отключающих устройств на газопроводах, прокладываемых в
жилых и общественных зданиях, надлежит предусматривать:
- на каждом стояке, если от одного ввода питается два и более стояка в зданиях
свыше четырех этажей;
- перед счетчиками;
- перед каждым газовым прибором, печью;
- на ответвлениях к отопительным печам или приборам.
- 15 -
Отключающие устройства на газопроводах в цехах промышленных и
коммунальных предприятий должны предусматриваться:
- на вводе газопровода внутри помещения;
- на ответвлениях к каждому агрегату;
- перед горелками и запальниками;
- на продувочных трубопроводах в местах присоединения их к газопроводам.
Сеть может брать свое начало как от точки разветвления уличного распределительного газопровода с включением в нее участков дворовой сети, так и
от ввода в здание.
Рассчитываются только участки, включенные в расчетную схему, диаметры остальных участков принимаются по аналогии с рассчитанными.
При прокладке газопроводов в цехах следует увязывать их размещение с
размещением в цеху газопотребляющих агрегатов, строительных конструкций,
технологического оборудования и трубопроводов другого назначения из условия обеспечения возможности монтажа, осмотра и ремонта газопроводов и устанавливаемой на них арматуры. При этом газопроводы не должны пересекать
оконные и дверные проемы, а также прокладываться в местах возможного воздействия агрессивных веществ, в местах смывания горячими продуктами сгорания или местах соприкосновения с нагретым или расплавленным металлом.
Расчетная схема внутрицехового газопровода должна включать разводку
сети на плане цеха и аксонометрическую схему сети от ввода в цех, после регуляторного пункта на вводе (если таковой установлен). Она включает все участки газовой сети от ввода в цех до газогорелочных устройств.
Конечными точками внутрицеховой сети являются узлы перед основными горелками газопотребляющнх агрегатов, давление в которых выбирается из
паспортных данных на газогорелочные устройства соответствующего класса.
- 16 -
-17Рис. 4.1 План первого этажа дома с разводкой газовых сетей
- 17 -
-18Рис. 4.2 Аксонометрическая схема внутридомовой газовой сети
- 18 -
4.2. Вычисление расчетных расходов газа по участкам внутридомовой
(внутрицеховой) сети
Расчетный расход газа на участке внутридомовой сети, м3/ч:
m
Qrk = ∑ k 0
i =1
qi
ni ,
Qнр
(4.1)
где k0 – коэффициент одновременности включения газовых приборов, [2, табл. 5];
m – количество квартир, питаемых газом от данного участка, определяемое
из расчетной схемы сети;
qi – суммарная тепловая нагрузка горелок бытовых газовых приборов одной квартиры, кДж/ч;
ni – число однотипных приборов или групп приборов.
При установке в квартире бытовой газовой плиты:
qi = qiпл .
При установке в квартире бытовой газовой плиты и газового водонагревателя:
qi = qiпл + qiвн ,
пл
где qi – тепловая нагрузка конфорочных горелок и горелки духового шкафа
бытовой газовой плиты, принимаемая по техническим данным, кДж/ч: для ряда
зарубежных плит – [8, табл. 19]; для плит отечественного производства – [8, с.
60-62, 65, 67, 69-71].
При отсутствии данных можно принять:
для 4-конфорочных плит
qiпл = 4,19(4 ⋅1600 + 4000), кДж/ч;
для 2-конфорочных плит
qiпл = 4,19(2 ⋅1600 + 3000), кДж/ч;
вн
где qi – тепловая нагрузка горелки проточного или емкостного водонагревателя,
принимаемая по техническим данным на соответствующий аппарат, Дж/ч, [1, табл.
19.2],[2, п.п. 6.17-6.25], [8, с. 107, 110, 118-120].
Расчетный расход газа на участке внутрицеховой сети, м3/ч:
m
Qгн = ∑
i =1
qi
,
QHP
(4.2)
где qi – суммарная тепловая нагрузка горелок газопотребляющего агрегата (печи, сушила, котельные топки) кДж/ч, принимаемая по паспортным данным на
горелки;
m – количество газопотребляющих агрегатов, питаемых от данного участка сети.
- 19 -
5. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
ВНУТРИДОМОВОЙ (ВНУТРИЦЕХОВОЙ) СЕТИ
Удельные потери давления участка газопровода низкого давления R,
Па/м, определяются по формулам [2, прил. 5 ∗ ]. Для внутренних газопроводов
расчетную длину участка lp.rk следует определять по формуле
l p.rk = lrk + lэ.rk ∑ ξ ,
(5.1)
где lrk – действительная длина участка газопровода;
lэ.rk – эквивалентная длина участка, м, потери давления на которой равны
потерям давления в местном сопротивлении со значением ∑ξ = 1,
∑ξ
– сумма коэффициентов местных сопротивлений участка длиной lrk.
Эквивалентную длину участка газопровода следует определять в зависимости от режима движения газа по следующим формулам [11]:
для ламинарного режима течения газа Re ≤ 2000
lэ.rk = 0,384Qrk ;
(5.2)
для критического режима течения газа при 2000 < Re < 4000
lэ.rk
d rk1,333
= 0, 295 0,333 ;
Qrk
(5.3)
для турбулентного режима течения газа при Re ≥ 4000
lэ.rk =
d rk
 0, 01
d 
+ 0, 0275 P rk 
11
Qrk 
 d rk
0,25
.
(5.4)
Значения коэффициентов местных сопротивлений ξ , в зависимости от
типа местного сопротивления, встречаемого на участке внутридомовой (внутрицеховой) сети (тройники, отводы, запорная арматура и т. п. (рис. 5.1), приведены
в табл. 5.1, 5.2, по данным [1].
- 20 -
Таблица 5.1
Коэффициенты местных сопротивлений
Вид местного
сопротивления
Значение ξ
Примечание
0,35
Отнесен
к
участку
с меньшим диаметром
1,0
Отнесен
к
участку
с меньшим диаметром
Тройник
поворотный
(на ответвлении ξ от)
1,5
-»-
Крестовина
(на проходе ξ
2,0
-»-
Крестовина
поворотная
(на ответвлении ξ отв)
3,0
-»-
Отвод гнутый 90º
0,3
-»-
Внезапное
в
пределах
на
следующий
по ГОСТ 8731
Тройник
(на проходе ξ
сужение
перехода
диаметр
проходной
пр,)
проходная
пр.)
Таблица 5.2
Коэффициенты местных сопротивлений
Вид местного
сопротивления
Угольник 90 º
Пробочный
кран
Вентиль
прямой
Вентиль
«косва»
Задвижка
Значение ξ для диаметров, dу , мм
15
20
25
32
40
50
и более
2,2
2,1
2
1,8
1,6
1,1
4
2
2
2
2
2
11
7
6
6
6
6
3
3
3
2,5
2,5
2
0,5
dу=50-100
0,25
dу=175-200
- 21 -
0,15
dу=300 и более
В газопроводах низкого давления вследствие разности геометрических
отметок различных участков (внутридомовые газопроводы высотных зданий,
свыше 5-ти этажей) появляется дополнительное гидростатическое избыточное
давление ∆PГrk , Па, величина которого пропорциональна разности плотностей
воздуха и газа:
∆PГrk = gH rk ( ρ в − ρ г ),
(5.5)
где Hrk – разность геометрических отметок по высоте начального и конечного
узлов (по ходу движения газа) участка газопровода. При подъеме газопровода
(Hrk>0), если газ легче воздуха ( ρ в > ρ г ), знак ∆PГrk противоположен по знаку
гидравлическим потерям давления участка ∆Prk . При ρ г > ρв знаки ∆PГrk и ∆Prk
совпадают.
Методика расчета внутридомовых газовых сетей
1. Производится разводка газопроводов на плане первого этажа дома и
строится расчетная схема внутридомовой сети, включающая план сети и аксонометрическую схему с расчетным, наиболее удаленным от ввода в здание
стояком. После этого нумеруются узлы и выделяются участки сети. Если сеть
берет начало от распределительного уличного газопровода, то расчетная схема
должна включать участки дворовой сети (рис. 4.1, 4.2).
2. Вычисляются расчетные расходы участков по формуле (4.1) Вначале
рассматривается последний по ходу движения газа участок, оканчивающийся
бытовым газовым прибором одной квартиры. Далее последовательно рассматриваются участки стояка и внутридомовой разводки первого этажа в направлении, противоположном движению газа.
3. Задаемся диаметром участка газопровода, рассматривая участки в той
же последовательности, что и при определении расчетных расходов.
Рекомендуется для участков стояка многоэтажного (свыше 5-ти этажей)
здания с установкой в квартире только газовых плит в первом приближении
принимать трубопроводы с диаметром dу=15 мм, естественно, что участки разводки сети на первом этаже должны иметь диаметры, не менее диаметров участков стояка.
Для участков стояка в зданиях до 5-ти этажей с установкой в квартирах
газовых плит и проточных водонагревателей рекомендуется принимать диаметры труб участка стояка в первом приближении не менее dу=20 мм.
4. Составляем по каждому участку перечень элементов, имеющих местные гидравлические потери, в соответствии с рис. 5.1. и определяем с помощью
табл. 5.1 и табл. 5.2 значения ξ этих элементов, занося данные в колонку 12
табл. 5.3.
- 22 -
Рис. 5.1. Элементы трубопроводной арматуры внутридомовой
(внутрицеховой) сети:
0
а – внезапное сужение; б – отвод гнутый 0 ; в – тройник проходной;
г – тройник поворотный; д – крестовина проходная; е – крестовина
поворотная; ж – пробочный кран
- 23 -
Таблица 5.3
Номер участка
Результаты расчета внутридомовой газовой сети
1
Расчетная
длина
участка,
l p.rk
7
Расчетный
расход
участка,
Условный
диаметр
участка, d уrk
Действительная
длина
участка, lrk
3
4
Потери
давления
участка, ∆Prk
Гидростатический перепад
давления
участка, ∆PГ .rk
Qrk
2
Удельные
потери
давления
участка,
Rrk
8
9
10
Эквивалентная
длина
участка
при
ξ =1, lэ.rk
5
Суммарный
перепад
давления
участка,
∆P rk
∑
11
Сумма
коэффициентов местных
сопротивлений
участка, ∑ ξ
6
Перечень
местных
сопротивлений
и их коэффициенты, ξ
12
5. Вычисляем ∑ ξ каждого участка сети, занося эти данные в колонку 6
табл. 5.3.
6. При известных расчетном расходе и диаметре участка определяем с
помощью номограммы прил. 3 значение lэ.rk участка и расчетную длину участка
lp rk по формуле (5.1), записывая результаты в, в колонки 5,7 табл. 5.3.
7. По номограмме прил. 2 при известном расчетном расходе и диаметре
участка находим удельные потери давления Rrk и по формуле
∆Prk = Rrk l p.rk ,
(5.6)
вычисляем потери давления участка, занося результаты в колонки 8, 9 табл. 5.3.
8. По формуле (5.5) вычисляем ∆PГ .rk участка (при наличии разности
геометрических отметок его конечного и начального узлов) и результат записываем в в колонку 10 табл. 5.3.
9. Определяем суммарный перепад давления участка ∆PΣrk = ∆Prk + ∆PГ .rk ,
записывая его значения в колонку 2 табл. 5.3.
10. Вычисляем суммарные потери давления сети по всем участкам расчетной схемы от ее начала до последнего прибора, включая потери давления
бытовых газовых приборов по формуле
∆Pc = ∑ ∆P rk + ∆Pпл + ∆PВH ,
(5.7)
∑
где ∆Pпл = 50 Па – потери давления в арматуре и трубах плиты;
∆PВH = 90 Па – потери давления в арматуре и трубах проточного водонагревателя.
H
Полученное значение ∆Pc сравнивается с нормативным ∆Pc [2, п. 3.35]. При
этом, если расчетная схема сети включает внутридомовую и дворовую сеть, беря свое начало в точке ответвления от уличного распределительного газопро-
- 24 -
вода, то ∆Pc = 500 Па; для внутридомовой сети ∆Pc = 350 Па (многоэтажная
H
застройка) и ∆Pc = 250 Па (одноэтажная застройка).
H
Расчетное значение ∆Pc не должно превышать ∆Pc , отличаясь от него не
более, чем на 25 %.
В случае однотипности принятых к установке газовых приборов диаметры остальных участков внутридомовой сети можно принять в соответствии с
данными участков расчетной схемы. Однако если ответвления газопроводов от
других стояков существенно отличаются по длинам и расходам газа от расчетного стояка, необходимо рассчитывать каждый стояк.
H
H
Методика расчета внутрицеховых газовых сетей
1. Производится разводка газопроводов на плане цеха и строится расчетная
схема внутрицеховой сети, включающая план сети и аксонометрическую схему
газопроводов с началом в узле на вводе в цех, после регуляторного пункта.
2. Вычисляются расчетные расходы участков по формуле (4.2) в такой же
последовательности, как и для внутридомовой сети, т.е. от последнего участка в
направлении противоположном движению газа.
3. Задаемся диаметрами участков из сортамента на трубы [2, табл. 5.4],
рассматривая участки в той же последовательности, что и при определении
расчетных расходов.
4. Составляем по каждому участку перечень элементов с местными потерями давления, в соответствии с рисунком (см. рис. 5.1) и определяем с помощью (табл. 5.1, 5.2) значения ξ этих элементов.
5. Вычисляем ∑ ξ каждого участка сети.
Таблица 5.4
Сортамент стальных труб для систем газоснабжения
Наружный
диаметр, мм
dy,
мм
Толщина стенки трубы, мм, при рабочем давлении
до 1,6 МПа и положений газопровода
относительно отметки земли
10
надземном
и внутреннем
1,2
18
1,2
подземном
не применять
22
15
1,8
25
20
2
32
25
2
не применять
не применять
не применять
3
38
32
2
3
45
40
2
3
- 25 -
Окончание табл. 5.4
Наружный
диаметр, мм
dy,
мм
Толщина стенки трубы, мм, при рабочем
давлении до 1,6 МПа и положений газопровода
относительно отметки земли
57
50
надземном
и внутреннем
2
76
65
2
3
89
80
2
3
108
100
2,5
3
127
3
3
159
3
3
219
3,5
3,5
273
4
4
325
4,5
5
426
6
6
530
5
6
630
6
7
820
7
7
1020
9
9
1220
9
10
подземном
3
6. При известных расчетном расходе и диаметре участка определяем по
формулам (5.2) - (5.4) значение эквивалентной длины участка lэ.rk.
При этом вначале определяется режим течения газа на участке по величине числа Re, вычисляемого по формуле (6) [2], а затем подбирается соответствующая формула для вычисления lэ.rk После этого по формуле (5.1) находится
lp.rk участков сети.
7. Для внутрицеховой сети низкого давления по номограмме приложения
при известных расчетном расходе и диаметре участка находятся удельные потери давления участков Rrk .
8. Для системы газоснабжения низкого давления вычисляем потери давления
участков по формуле (5.6). Для внутрицеховых систем среднего (высокого)
давления при уже определенном Rrk и известном давлении в конечном (по ходу
движения газа) узле участка Pk, МПа, вычисляем давление в начальном узле
участка Pr, МПа, по формуле
Pr = Pk2 + Rrk l p.rk .
- 26 -
(5.8)
Расчет для сетей любых давлений начинается с участков, оканчивающихся узлами перед газогорелочными устройствами, давление в которых (перед горелками) регламентировано ТУ на газовые горелки. Далее последовательно рассматриваются участки в направлении против движения газа,
вплоть до определения давления в начальном узле сети на вводе в цех. Если это
давление ограничено заданными пределами, необходимо добиваться получения
расчетного давления в заданных пределах путем корректировки диаметров соответствующих участков в соответствии с сортаментом на трубы (табл. 5.4).
Результаты расчета заносятся в таблицу, аналогичную табл. 5.3, составленную с учетом ∆PГ .rk – величин гидростатического перепада давления участка.
6. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ГАЗООБОРУДОВАНИЮ
КУХНИ С ОТВОДОМ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ
Газооборудование кухонь жилых зданий с установкой газовых плит и
проточных или емкостных водонагревателей должно производиться в соответствии с [2, п.п. 6.17-6.25, 6.26-6.44, 6.45-6.50].
Библиографический список рекомендуемой литературы
1. Ионин, А.А. Газоснабжение: учеб. для вузов / А.А. Ионин. – М.:
Стройиздат, 1989. – 439 с.
2. СП 42-101-2003. Общие положения по проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб. – Введ.
2003-07-08. – М.: ГУП ЦПП, 2003. – 238 с.
3. СНиП 31-01-2003. Здания жилые многоквартирные. – Введ. 2003-0623. – М.: ГП ЦПП, 2003. – 20 с.
4. СНиП 23-01-99. Строительная климатология. – Введ. 1999-06-11. – М.:
ГУП ЦПП, 2000. – 71 с.
5. СНиП 41-01-2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование. – Введ.
2003-06-26. – М.: ГУП ЦПП, 2004. – 71 с.
6. СП 42-103-2003 Проектирование и строительство газопроводов из полиэтиленовых труб и реконструкция изношенных газопроводов. – Введ. 2003-11-26. – М.:
ФГУП ЦПП, 2003. – 47 с.
7. Рагозин, А. О. Справочник по аппаратуре, арматуре и приборам для
бытового газоснабжения / А.О. Рагозин. – Л.: Недра, 1976. – 264 с.
8. СП 42-102-2004. Проектирование и строительство газопроводов из металлических труб. – Введ. 2004-05-27. – М.: ФГУП ЦПП, 2004. – 149 с.
9. Кязимов, К.Г. Справочник работника газового хозяйства / К.Г. Кязимов. – М.: Высшая школа, 2006. – 278 с.
10. СНиП 42-01-2002. Газораспределительные системы. – Введ. 2002-1223. – М.: ГУП ЦПП, 2003. – 42 с.
- 27 -
Приложение 1
- 28 -
Продолжение прил. 1
- 29 -
Продолжение прил. 1
- 30 -
Продолжение прил. 1
- 31 -
Продолжение прил. 1
- 32 -
Продолжение прил. 1
- 33 -
Продолжение прил. 1
- 34 -
Продолжение прил. 1
- 35 -
Продолжение прил. 1
- 36 -
Продолжение прил. 1
- 37 -
Продолжение прил. 1
- 38 -
Продолжение прил. 1
- 39 -
Окончание прил. 1
- 40 -
Приложение 2
Номограмма для определения потерь давления
в газопроводах низкого давления (до 5 кПа).
Природный газ ρ = 0,73 кг/м3, ν = 14,3·10-6 м2/с (при 0 оС и 101,3 МПа)
- 41 -
Приложение 3
Номограмма для определения эквивалентных длин.
Природный газ ρ = 0,73 кг/м3, ν = 14,3·10-6 м2/с (при 0 оС и 101,3 МПа)
- 42 -
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение………………………………………………………………………...
1. Определение расчетного расхода газа на уличную распределительную
сеть........................................................................................................................
1.1. Определение плотности и теплоты сгорания газа.....................................
1.2. Определение потребления газа различными категориям потребителей.........................................................................................................................
1.2.1. Коммунально-бытовое потребление........................................................
1.2.2. Потребление на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение ...
1.2.3. Промышленное потребление....................................................................
1.3. Расчёт расхода газа на распределительную сеть.......................................
2. Гидравлический расчет распределительных газовых сетей низкого
давления................................................................................................................
3. Расчет распределительных газовых сетей средней (высокой) ступени
давления................................................................................................................
3.1. Выбор диаметров и гидравлический расчет газопроводов.......................
3.2. Выбор оборудования сетевого регуляторного пункта..............................
4. Определение расчетных расходов газа на внутридомовую (внутрицеховую)
сеть........................................................................................................................
4.1. Выбор расчетной схемы сети......................................................................
4.2. Вычисление расчетных расходов газа по участкам внутридомовой
(внутрицеховой) сети..........................................................................................
5. Гидравлический расчёт внутридомовой (внутрицеховой) сети..................
6. Методические рекомендации по газооборудованию кухни с отводом
продуктов сгорания.............................................................................................
Библиографический список рекомендуемой литературы...............................
Приложение. Справочные сведения..................................................................
- 43 -
3
4
4
5
5
6
8
8
9
11
11
13
15
15
19
20
27
27
28
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГОРОДСКИХ
РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ
СИСТЕМ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ
Методические указания
к выполнению курсового и дипломного проектирования
для студентов специальности 270109 «Теплогазоснабжение и вентиляция»
всех форм обучения
Составители: д.т.н. Мелькумов Виктор Нарбенович
д.т.н. Панов Михаил Яковлевич,
к.т.н. Чудинов Дмитрий Михайлович
к.т.н. Мартыненко Галина Николаевна,
Подписано в печать __.__.2010. Формат 60х84 1/16. Уч.-изд. л. 2,5.
Усл.-печ. л. 2,6. Бумага писчая. Тираж 180 экз. Заказ №________.
Отпечатано: отдел оперативной полиграфии Воронежского государственного архитектурно-строительного университета
394006 Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84
- 44 -
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
11
Размер файла
4 208 Кб
Теги
465, городских, распред, система, 357, газоснабжение, проектирование
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа