Определение численности населения города Партизанска. Расход газа на бытовые нужды, коммунально-бытовое потребление, отопление и вентиляцию, горячее водоснабжение и сеть низкого давления. Гидравлический расчет газопроводов. Выбор регулятора давления ГРС.
Годовые расходы газа используются для планирования количества газа, которое необходимо доставить проектируемому населенному пункту, а расчетные (максимально-часовые) - для определения диаметров газопроводов. Годовой расход газа определяется по формуле: (1.1) где - годовая норма расхода газа на приготовление пищи и горячей воды при наличии в квартире газовой плиты и централизованного горячего водоснабжения, - годовая норма расхода газа на приготовление пищи и горячей воды при наличии в квартире газовой плиты и газового водонагревателя (при отсутствии централизованного горячего водоснабжения), - годовая норма расхода газа на приготовление пищи без газового водонагревателя и при отсутствии централизованного горячего водоснабжения, - низшая теплотворная способность газа, ; Годовые расходы газа на нужды предприятий торговли, предприятий бытового обслуживания населения (парикмахерские, ателье, мастерские, магазины) принимаем в размере 14 % годового расхода газа на коммунально-бытовое потребление. Максимальный расчетный часовой расход газа , м3/ч (в пересчете на нормальные условия 0°С и 760 мм рт. ст.) на хозяйственно-бытовые и производственные нужды следует определять как долю годового расхода газа по формуле: где - коэффициент часового максимума (коэффициент перехода от годового расхода к максимальному часовому расходу газа); Городские сети низкого давления, распределяющие газ по всей территории застройки к бытовым и мелким коммунальным предприятиям, представляют собой сложную по конфигурации систему сопряженных колец, которые получают газ от нескольких ГРП и снабжают газом многочисленные ответвления на кварталы и отводы к отдельным зданиям.
Введение
Газовая промышленность является одной из наиболее бурно развивающихся отраслей народного хозяйства. В нашей стране создан высокоэффективный топливно-энергетический комплекс. Российская федерация - единственная крупная промышленно развитая страна, которая полностью обеспечивает себя топливом и энергией за счет собственных природных ресурсов и одновременно осуществляет экспорт топлива и электроэнергии.
На данный момент во многих звеньях общественного производства в качестве энергоносителя широко применяется природный газ, который стал значительным фактором технического прогресса - увеличения выпуска промышленной и сельскохозяйственной продукции, роста производительности общественного труда и снижения удельных расходов топлива.
В настоящее время газ стал основным видом топлива в быту и коммунальном хозяйстве. Единая система газоснабжения (ЕСГ) России - крупнейшая в мире, созданная в свое время в Советском Союзе, обладающей уникальными свойствами благодаря централизованному управлению, большой разветвленности и наличию параллельных маршрутов.
Коммунально-бытовые предприятия рассматриваются в нашей стране как первоочередные объекты газификации. Проделаны значительные работы по серийному выпуску высококачественных плит, автоматизированных водонагревателей, отопительных аппаратов, специальной аппаратуры для эффективного использования газа в сельском хозяйстве, оборудования для механизации и автоматизации технологически процессов на газораздаточных станциях. В последние годы производится телемеханизация городских газовых хозяйств.
Система газоснабжения городов населенных пунктов состоит из источников газоснабжения, газораспределительной сети и внутреннего оборудования.
Источники - магистральные газопроводы и отводы от них, станции подземного хранения газа (СПХГ) и газораздаточные станции сжиженных газов.
Газовая распределительная сеть представляет собой систему газопроводов и оборудования, служащих для транспорта и распределения внутри города (населенного пункта, промышленного объекта).
Внутреннее газовое оборудование жилых домов, коммунальных и промышленных предприятий включает внутридомовые и промышленные газопроводы, а также газовые приборы и установки для сжижения газа.
Современные распределительные системы газоснабжения представляют собой (в зависимости от объекта) сложный комплекс сооружений, состоящих из следующих основных элементов (1): 1. газовых сетей высокого, среднего и низкого давления;
2. газораспределительные станции (ГРС);
3. газорегуляторных пунктов (ГРП) и установок (ГРУ).
Проектное задание
В курсовом проекте необходимо разработать технический проект газоснабжения района города Партизанска. Поселок снабжается газом Заполярного месторождения.
Данные для проектирования
Исходные данные: Город - Партизанск;
Плотность населения n = 430 чел/га;
Климатологические данные города Партизанск: температура воздуха наиболее холодной пятидневки = -23 ; «СНИП 23-01-99* Строительная климатология.- М:Госстрой Росси, ГУП ЦПП, 2003.-114» расчетная температура воздуха для проектирования вентиляция = -3,4 ; «СНИП 23-01-99* Строительная климатология.- М:Госстрой Росси, ГУП ЦПП, 2003.-114» средняя температура воздуха отопительного периода = -4,5 ; «СНИП 23-01-99* Строительная климатология.- М:Госстрой Росси, ГУП ЦПП, 2003.-114»
Таблица № 1 Характеристика природного газа
Месторождение Состав газа (по объему), % Плотность (при 0°C и 0,1013 МПА) кг/м3 Низшая теплота сгорания, КДЖ/(кг•К)
Метан CH4 Этан C2H2 Пропан C3H8 Бутан C4H10 Пентан C5H12 Диоксид углерода CO2 Азот N2 Сероводород ?2S
Степень использования газа для бытовых нужд населения: а. приготовление пищи в домашних условиях (в % от всего населения) - 20;
б. приготовление горячей воды для санитарно-технических нужд в домашних условиях (в % от всего населения) - 25.
Степень использования газа предприятиями и учреждениями коммунально-бытового обслуживания населения (в % от пропускной способности этих предприятий) - 16.
Степень использования газа для отопления и вентиляции жилых и общественных зданий (в % от общей кубатуры): а. мелкие котельные и печное отопление - 25;
б. крупные районные и квартальные котельные -75.
1. В проекте необходимо предусмотреть снабжение газом крупных промышленных предприятий и предприятий легкой городской промышленности: крупные промышленные предприятия: промпредприятие № 1 V=7000 нм3/ч, Р= 0,17МПА;
промпредприятие № 2 V=10000 нм3/ч, Р= 0,20 МПА. мелкая городская промышленность, расход газа составляет (в % расхода газа коммунально-бытовыми предприятиями) - 14.
2. Давление газа перед ГРС 2,5 МПА, температура газа 10 .
3. Давление газа после ГРС 0,35 МПА.
Данные для проектирования газоснабжения объекта и газохранилища
1. Количество этажей - 6,подъездов - 3
2. Номинальное давление газа перед приборами 1200 Па
3. Объем газохранилища 8000 нм3.
4. Состав газа в газохранилище 45% С3Н8, 55% С4Н10 (н-бутан).
1. Проектирование газоснабжения района город Партизанск
1.1 Определение численности населения
Определяем численность населения, проживающего в каждом квартале газифицируемого населенного пункта, в зависимости от плотности жилищного фонда, по формуле:
(1) где N - численность населения, чел
F - площадь застройки, га;
n - плотность населения, чел/га.
Данные расчетов сводим в таблицу: Таблица 1. Численность населения по кварталам
Номера кварталов Площадь кварталов Число жителей га чел
1. 51 21930
2. 33 14190
3. 36 15480
4. 18 7740
5. 48 20640
6. 30 12900
7. 45 19350
8. 45,5 19565
9. 56 24080
10. 45,5 19565
11. 33 14190
12. 39 16770
13. 55,5 23865
14. 45,5 19565
15. 36 15480
16. 27 11610
17. 49,5 21285
18. 38,5 16555
19. 36 15480
20. 36 15480
21. 27 11610
22. 21 9030
Итого: 852 366360
Для Заполярного месторождения газа:
-плотность газа.
1.2 Определение годовых расходов газа
Годовые расходы газа используются для планирования количества газа, которое необходимо доставить проектируемому населенному пункту, а расчетные (максимально-часовые) - для определения диаметров газопроводов.
Все виды городского потребления газа можно сгруппировать следующим образом: Расход газа населением в кварталах жилых домов для приготовления пищи и горячей воды.
Расход газа предприятиями коммунального хозяйства и общественными зданиями (бани, больницы, механизированные прачечные, хлебозаводы, котельные).
Расход газа на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение жилых и общественных зданий.
Расход газа промышленностью.
Точный расчет расхода газа на бытовые нужды сделать сложно, так как расход газа зависит от целого ряда факторов, которые не поддаются точному учету. Поэтому потребление газа определяют по усредненным нормам расхода теплоты, полученным на основании статистических данных.
Нормы годового расхода тепла на хозяйственно-бытовые и коммунальные нужды приведены в табл. 2 СНИП 2.04.08-87*.
1.2.1 Расход газа на бытовые нужды населения (приготовление пищи и горячей воды)
Охват газоснабжением квартир для большинства городов близок к единице. Однако при наличии старого жилищного фонда, который нельзя газифицировать, или, наоборот, при наличии высоких зданий, оборудованных электроплитами, степень охвата газоснабжением квартир будет меньше единицы. Обозначим степень охвата газоснабжением квартир через Y (Y=0,5). Число жителей из 1000 человек, пользующихся газом, обозначим z, принимаем его в зависимости от степени газифицирования жилых домов: z1=0,3 - при наличии в квартире газовой плиты и централизованного горячего водоснабжения;
z2=0,3 - при наличии в квартире газовой плиты и газового водонагревателя (при отсутствии централизованного горячего водоснабжения);
z3=0,4 - при наличии газовой плиты, но без централизованного горячего водоснабжения и газовых водонагревателей.
Годовой расход газа определяется по формуле: (1.1) где - годовая норма расхода газа на приготовление пищи и горячей воды при наличии в квартире газовой плиты и централизованного горячего водоснабжения, - годовая норма расхода газа на приготовление пищи и горячей воды при наличии в квартире газовой плиты и газового водонагревателя (при отсутствии централизованного горячего водоснабжения), - годовая норма расхода газа на приготовление пищи без газового водонагревателя и при отсутствии централизованного горячего водоснабжения, - низшая теплотворная способность газа, ;
=366360- численность населения.
34320504,2
1.2.2 Расход газа предприятиями коммунально-бытового хозяйства и общественными зданиями (бани, предприятия общественного питания, здравоохранения и хлебопекарной промышленности)
Прачечные
При расчете потребления газа прачечными учитываем расход газа на стирку белья в домашних условиях и банях. Принимаем норму накопления белья 100 т. на 1000 жителей.
где - норма расхода теплоты на стирку белья в механизированных прачечных, ккал;
z =0,4 - доля жителей, пользующихся прачечными;
Y=0,6 - охват газоснабжением прачечных.
- низшая теплотворная способность газа, ;
=366360- численность населения.
2185412
Бани
При определении количества помывок в банях исходим из расчета 52 помывки в год на человека.
где - норма расхода теплоты на одну помывку, ккал;
z =0,5 - доля жителей, пользующихся услугами бань;
Y=0,6 - охват газоснабжением бань.
- низшая теплотворная способность газа, ;
=366360- численность населения.
6426151
Предприятия общественного питания
При расчете годового расхода газа на предприятиях общественного питания учитываем их среднюю загрузку. Охват обслуживанием населения предприятиями общепита принимаем z=0,27 общей численности, считая, что каждый человек регулярно пользуется столовыми и ресторанами, потребляет в среднем в день один обед плюс один ужин (завтрак).
где Y=0,4 - охват газоснабжением предприятий общепита;
q =1 0,5= - норма расхода теплоты на приготовление обеда и завтрака (ужина), Дж;
- низшая теплотворная способность газа, ;
=366360- численность населения. колво рабочих дней - 360.
2528834
Предприятия здравоохранения
При расходе газа на предприятиях здравоохранения принимаем, что их вместимость определяется из расчета 12 коек на 1000 жителей.
где Y=1 - охват газоснабжением учреждений здравоохранения q1= - норма расхода теплоты на приготовление пищи, Дж;
q2= - норма расхода теплоты на приготовление горячей воды для хозяйственно-бытовых нужд и лечебных процедур (без стирки белья), Дж;
- низшая теплотворная способность газа, ;
=366360- численность населения.
1540195
Предприятия хлебопекарной промышленности
При выпечке хлеба и кондитерских изделий, составляющих основной вид продукции данных потребителей газа, следует учитывать разницу в потреблении тепла на разные виды продукции. Норма выпечки хлеба в сутки на 1000 жителей принимается в размере 0,6 - 0,8 тонны. В эту норму входит выпечка и черного, и белого хлеба, а так же выпечка кондитерских изделий. Поэтому удельный расход теплоты применим осредненным. При расчете расхода газа охват газоснабжением хлебозаводов и пекарен Y примем равным 1. Общий расход теплоты на хлебозаводы и пекарни определяются по формуле:
где Y=1 - охват газоснабжением для хлебозаводов и пекарен;
=1250 - норма расхода теплоты для хлебозаводов и пекарен, Дж;
- низшая теплотворная способность газа, ;
=366360- численность населения. колво рабочих дней - 360;
15610084
Ясли, детские сады
Принимаем, что доля детей ясельного возраста = 0,1 (от всего населения); доля детей в возрасте 4-7 лет - 0,1 (от всего населения):
-норма расхода теплоты на приготовление пищи (ясли), ккал;
-норма расхода теплоты на приготовление горячей воды (ясли), ккал;
-норма расхода теплоты на приготовление пищи (д.сады), ккал;
-норма расхода теплоты на приготовление горячей воды (д.сады), ;
Годовые расходы газа на нужды предприятий торговли, предприятий бытового обслуживания населения (парикмахерские, ателье, мастерские, магазины) принимаем в размере 14 % годового расхода газа на коммунально-бытовое потребление.
- коммунально-бытовое потребление
= 6426151
= 2528834
= 1540195
= 4448874
14944054
2092168
1.3 Определение расчетных часовых расходов газа
Системы газоснабжения населенных пунктов рассчитывают на максимальный часовой расход газа.
Максимальный расчетный часовой расход газа , м3/ч (в пересчете на нормальные условия 0°С и 760 мм рт. ст.) на хозяйственно-бытовые и производственные нужды следует определять как долю годового расхода газа по формуле:
где - коэффициент часового максимума (коэффициент перехода от годового расхода к максимальному часовому расходу газа);
- годовой расход газа, нм3/год.
Значения коэффициентов часового максимума расходов газа на бытовые нужды (без отопления) приведены в табл. 4 СНИП 2.04.08-87*(определяются в зависимости от количества жителей методом интерполяции).
Значения коэффициента часового максимума расхода газа для бань, прачечных, предприятий общественного питания и предприятий по производству хлеба и кондитерских изделий приведены в табл. 5 СНИП 2.04.08-87*.
Для населения численностью 366360 человека
1.3.1 Расход на бытовые нужды населения
34320504,2
- коэффициент часового максимума для бытовых нужд.
34320504,2 4983,6
1.3.2 Расход на коммунально-бытовое потребление
- - коэффициент часового максимума для прачечных.
= 2185412
2185412 753,6
= - - коэффициент часового максимума для бань.
6426151,3
6426151,3 2380,1
= - - коэффициент часового максимума для столовых и ресторанов.
= 2528833,6
2528833,6 1264,4
= - - коэффициент часового максимума для больниц.
=1540195
1540195 497,0
= - - коэффициент часового максимума для пекарнь.
15610084
15610084 2601,7
= - - коэффициент часового максимума для ясель и д.садов.
- усредненная расчетная температура внутреннего воздуха отапливаемых зданий. Если нет указаний о назначении общественных зданий, для всех зданий принимается равной 18?С;
=1.2; =1,7 -суточный и часовой коэффициенты неравномерности потребления.
N=366360 - количество жителей в населенном пункте, охваченных централизированным горячим водоснабжением. a - норма расхода горячей воды (при t=55 С0) для жилых зданий (принимается 85л/сут. на жителя). b - норма расхода горячей воды (при t=65 С0) для всех общественных зданий (принимается 25л/сут. на жителя).
-температура водопроводной воды (при отсутствии точных данных принимаем 5 С0 )
- КПД системы.
- низшая теплотворная способность газа, ;
Расход газа крупными и мелкими котельными
Мелкие котельные и печное отопление: (1.21) где - степень использования газа для отопления жилых и общественных зданий (в % от общей кубатуры);
= 34434
22927,3
Крупные районные и квартальные котельные: (1.22) где - степень использования газа для отопления жилых и общественных зданий (в % от общей кубатуры);
68781,9
1.3.6 Расчетные расходы на сеть низкого давления
Все расчеты, приведенные выше, занесем в таблицу №2.
Таблица №2 Расходы газа
Наименование
Бытовое потребление газа 34320504,2 1/3099 4983,6
Коммунально-бытовое потребление
Наименование
Прачечные 2185412 1/2900 753,6
Бани 6426151,3 1/2700 2380,1
Предприятия общественного питания 2528833,6 1/2000 1264,4
Предприятия здравоохранения 1540195 1/3099 497,0
Предприятия хлебопекарной промышленности 15610084 1/6000 2601,7
Ясли, детские сады 4448873,9 1/3099 1435,6
Коммунально-бытовые потребители 14944054 5577
Мелкая городская промышленность 2092168 780,8
= 4983,6 -часовой расход на бытовое потребление газа
= 5577 -часовой расход коммунально-бытовыми потребителями
= 22927,3
- часовой расход мелкой городской промышл.
29472,5 .
1.4 Определение количества ГРП
При проектировании газоснабжения городов большое значение имеет правильный выбор количества ГРС и ГРП, их производительность и размещение. С увеличением их количества уменьшаются радиусы действия и нагрузки на сеть, следовательно, диаметры и стоимость сети. Зато увеличивается стоимость ГРС и ГРП, удорожается и усложняется эксплуатация системы. Для ГРП, питающей сеть низкого давления, оптимальная производительность Vоп = 10000-15000 м3/ч, оптимальный радиус действия Rоп = 4-5 км. С учетом этого количество ГРП определяется по формуле:
29472,5 .
=2,95 -число ГРП.
Примем количество ГРП равное 3.
2. Гидравлический расчет газопроводов
2.1 Гидравлический расчет газопроводов сети низкого давления
Городские сети низкого давления, распределяющие газ по всей территории застройки к бытовым и мелким коммунальным предприятиям, представляют собой сложную по конфигурации систему сопряженных колец, которые получают газ от нескольких ГРП и снабжают газом многочисленные ответвления на кварталы и отводы к отдельным зданиям. При расчете такую сеть разбивают на отдельные районы по количеству точек питания (ГРП), и сеть каждого района рассчитывают отдельно. Расчет сети производится в две стадии. Вначале рассчитывают распределительную (уличную) сеть, затем внутриквартальную разводку.
Потребители, подключаемые к распределительным газопроводам низкого давления, за исключением отдельных сосредоточенных, разбирают газ из сети неравномерно, и закономерность разбора установить трудно. Для упрощения задачи допускают, что бытовыми и коммунально-бытовыми потребителями газ по пути его следования в трубе расходуется равномерно (расход газа, отбираемый на участке газопровода, называется путевым расходом на данном участке). Однако чаще всего по участку проходят и те количества газа, которые предназначены для других участков. Для данного же участка этот расход газа будет считаться транзитным.
При проектировании необходимо выбрать наилучший вариант движения потоков газа и так подобрать диаметры сети, чтобы добиться намеченного распределения потоков.
Направления движения потоков газа выбираем так, чтобы газ от точки питания подавался: ко всем потребителям по кратчайшему пути. При этом диаметры сети будут наименьшими. Направления движения газа выбираем, начиная от точки питания к периферии.
Пути движения транзитных потоков газа выбираем так, чтобы, соблюдая первое условие, одновременно добиваться как можно более равномерного распределения потоков газа по всем направлениям.
Гидравлический расчет газопроводов сводится к определению оптимального диаметра при заданной длине и перепаде давления в нем от источника газа до диктующего потребителя (конечной точки).
Порядок расчета кольцевой разветвленной сети низкого давления: 1. С помощью генплана района города по формуле определяем приведенные длины участков газопроводов, учитывающие характер их питания: при двухсторонней раздаче при односторонней раздаче
2. Удельные расходы газа для каждого района определяются по формуле: (2.1)
29472,5 . - суммарный расход на сеть низкого давления района;
- сумма приведенных длин участков газопроводов.
0,841387
- удельно-путевой расход;
3. Находим путевой расход каждого участка газопровода по формуле: (2.2)
при двухсторонней раздаче при односторонней раздаче
Далее вычисляем по расчетной схеме транзитные расходы газа по участкам. Рассчитав путевые и транзитные расходы газа всех участков газопроводов, проводим проверку невязки между суммарным расходом газа на ГРП и суммарным расходом газа на сеть низкого давления (допускается невязка до 10 %).
8210,2
11738,64 9523,661
Считаем невязку:
4. Определяем расчетные расходы для участков: (2.3)
- путевой расход участка газопровода;
- транзитный расход газа участка газопровода;
- коэффициент учитывает долю путевого расхода газа в данной точке участка и зависит от . Для газовых сетей населенных пунктов обычно транзитный расход газа во много раз больше путевого, поэтому для определения расчетных расходов газа на участках принимают
5. Далее приступаем к гидравлическому расчету сети. Расчетные длины участков определяем по формуле:
(2.4)
Множитель 1,1 означает искусственное увеличение длины газопровода для компенсации различных местных сопротивлений (повороты, задвижки, компенсаторы и т. п.)
6. Далее задаемся располагаемым перепадом давления от источника газа (ГРП) до наиболее удаленного потребителя. Выбор расчетных перепадов давления в сетях низкого давления принимается исходя из допустимых колебаний тепловых нагрузок бытовых газовых приборов. При снабжении потребителей природным газом с низшей теплотой сгорания 8000-10 000 ккал/м3 давление газа перед бытовыми газовыми приборами принимают 1200 Па или 2000 Па. Исходя из этого при давлении газа на выходе из ГРП, равном 3000 Па, суммарный перепад давления в газовых сетях по СНИП 02.04.08 - 87* рекомендуется принимать равным 1800 Па, в том числе: в уличных газопроводах 1200 Па, в дворовых и домовых - 600 Па. Таким образом, при расчетах уличных распределительных газовых сетей следует ориентироваться на перепад давления в 1200 Па.
Определяем ориентировочные удельные потери по длине участка газопровода по формуле: (2.5)
7. Ориентируясь по средней удельной потере давления и расчетным расходам газа на участках, по номограмме подбираем диаметры газопроводов на участках сети.
8. Для выбранных диаметров газопроводов на участках по той же номограмме определяем действительные удельные потери давления.
9. Умножая действительные потери давления на участках на длину этих участков, определяем действительные потери давления на участках. При расчете кольцевых газопроводов необходимо выполнить два обязательных условия: а. Потери давления от ГРП до самой удаленной точки не должны превышать располагаемый перепад давления;
б. Потери давления в полукольцах или алгебраическая сумма потерь давлений в кольце должны быть равны нулю (допускается невязка до 10 %).
Потери рассчитываем с учетом гидростатического напора, который находим по формуле:
где - разность геодезических отметок;
- плотность (удельный вес) воздуха и газа соответственно.
- коэффициент свободного падения.
При использовании данной формулы, знак конечного результата принимается положительным, если газ легче воздуха и движется вниз (с высокой к низкой отметке), т.е. необходимо затратить усилие, чтобы толкнуть его вниз. Отрицательным - если газ легче воздухе и движется вверх.
2.2 Гидравлический расчет газопроводов сети среднего давления
Гидравлический расчет кольцевого газопровода среднего давления начинается с выбора диктующего потребителя (с и ), при обеспечении газом которого, другие потребители заведомо будут обеспечены. Начальное давление газа принимается по заданию (давление газа на выходе из газораспределительной станции . Конечное давление газа при максимальной нагрузке газовой сети должно обеспечивать нормальную работу диктующего потребителя ( , с учетом ответвления .
(2.7)
= 29472,5 - расход газа на СНД
= 7000 - расход газа пром. предприятием №1
= 10000 расход газа пром. предприятием №2
= 68781,93 - расход газа крупными котельными
= 2601,6 - расход газа пекарнями
= 753,5903 - расход газа прачечными.
Среднеквадратичную потерю давления газа на полукольце определяем по формуле[3]: (2.8) где =350000Па -давление на выходе из ГРС, - конечное давление перед отводом на диктующего потребителя (крупная котельная)
=10,81- сумма длин всех участков по расчетному направлению, км
Множитель 1,1 означает искусственное увеличение длины газопровода для компенсации различных местных сопротивлений (повороты, задвижки, компенсаторы и т. п.). газ расход давление гидравлический
Далее, используя среднее значение Аср и расчетный расход газа на соответствующем участке, по номограмме для определения потерь давления в газопроводах среднего давления определяем диаметр газопровода и по нему, используя ту же номограмму, уточняем значение А для выбранного стандартного диаметра газопровода. Затем по уточненному значению А и расчетной длине, определяем точное значение на участке. Давление газа у последнего потребителя не должно быть ниже минимально допустимого предела ( .
Все расчеты сводим в таблицу 4.
Таблица4. Гидравлический расчет сети среднего давления
Номер участка Lдейств Vрасч Dн*S Рн Рк = м м3/ч мм КПА КПА
Для отдельных жилых домов и общественных зданий расчетный часовой расход газа , нм3/час, следует определять по сумме номинальных расходов газа газовыми приборами с учетом коэффициента одновременности их действия по формуле [8]:
где - коэфф. одновременности работы приборов, определяется в соответствии СП 42-101-2003, ТАБЛИЦА П4.
- расход газа на прибор; - количество однотипных приборов.
2. На расчетной схеме проставляем номера узловых точек от самого дальнего верхнего прибора до ввода в здание.
3. Определяем для каждого участка магистрального направления расчетный расход газа.
Определение расходов газа начинают с участка, снабжающего газом приборы квартиры верхнего этажа. Допустим, в квартире установлена группа приборов: газовая 2-х конфорочная плита и проточный газовый водонагреватель. В этом случае для первого расчетного участка имеем n=1; =0,7 (см. табл. П4 ). Для второго расчетного участка, снабжающего газом приборы двух квартир (верхнего и предпоследнего этажа): n=2, =0,56.
4. Определяем расчетную длину участков магистрального направления по формуле: ;(2.10) где l расчетная длина участка, м;
а- процентная надбавка к длине расчетного участка: · на газопроводах от ввода в здание до стояка - 25%;
· на стояках - 20%;
· на внутриквартирной разводке: · при длине 1-2 м. - 450%, · при длине 3-4 м. - 200%, · при длине 5-7 м. - 120%, · при длине 8-12 м. - 50%.
5. Вычисляем расчетную длину всех участков в метрах, суммируя все расчетные длины его участков. = 69.36м
6. Определяем удельный перепад давления: ;(2.11)
A - удельный перепад давления, Па/м;
где ?P- расчетный перепад давления, для домовой сети многоэтажных зданий ?P=350 Па.
Используя номограмму для сети низкого давления, определяем диаметры участков газопровода магистрального направления и уточняем удельный перепад давления на каждом участке в соответствии с выбранным стандартным диаметром.
8. Определяем действительный перепад давления газа на каждом участке, умножая удельный перепад давления на расчетную длину участка.
9. Определяем дополнительное избыточное давление в газопроводе по
;(2.12)
где =17,3 - разность геодезических отметок в конце и начале газопровода, м;
- (удельный вес) плотность воздуха .
- плотность газа соответственно. g = - ускорение свободного падения м/с2.
10. Вычисляем алгебраическую сумму потерь давления в магистрали и дополнительного избыточного давления и сравниваем ее с допустимой потерей давления в газопроводе ?Р. Критерием правильности расчета будет условие: (?Рі Н) ??Р;(2.13) где ?Рі = 446,7Па- сумма потерь давлений на всех участках магистрали, Па;
Н - дополнительное избыточное давление в газопроводе, Па;
Газорегуляторные пункты (ГРП) и газорегуляторные установки являются автоматическими устройствами для выполнения следующих функций: · снижение давления газа, поступающего из газопровода, до заданной величины;
· поддержание заданного давления на выходе независимо от потребления газа и его давления перед регуляторными пунктами и установками;
· прекращение подачи газа при повышении или понижении давления после регуляторных пунктов и установок сверх заданных пределов;
· очистка газа от механических примесей;
· учет количества газа (объектовые ГРП и ГРУ).
Таким образом, проектирование газорегуляторного пункта сводится к подбору регулятора давления, фильтра и предохранительного сбросного клапана, определения потерь давления в кранах, местных сопротивлениях и предохранительном запорном клапане линии регулятора.
3.1 Подбор регулятора давления
Р1 =Ратм Ризб1= 343,1 101,3=444,4КПА - давление на входе в регулятор
Ризб1 = 343,1КПА - давление на входе в ГРП.
P2= Ратм Ризб2 =3 101,1=104,3КПА - давление после ГРП; (3.2)
Ризб2 = 3КПА - давление на выходе из регулятора.
Выбор регулятора давления производится по значению коэффициента пропускной способности [1]. (Таблица 3.1., учебник «Газовые сети и газохранилища»А.И. Гольянов, стр. 111)
Рассчитываем относительный перепад давления:
=P1-Р2-Рпот.- перепад давления на клапане (с учетом потерь в узле редуцирования).
Рпот = 7КПА - потери в узле редуцирования
= 0.749
При расчет производится по формуле с подстановкой в нее отношений критического давления [1]
( учебник «Газовые сети и газохранилища» А.И. Гольянов) где - расход газа через регулятор давления (расход газа через ГРП);
- коэффициент, учитывающий изменение плотности газа при движении через дроссельный орган, значение коэффициента зависит от показателя адиабаты k (для природного газа k = 1,3) и значения отношения , находится по графику [9] (учебник «Газовые сети и газохранилища»А.И. Гольянов)
- коэффициент сжимаемости газа (равен 1);
=273К- температура при нормальных условиях;
=0,5 -критический перепад давления для природного газа.
Производительность клапана должна быть на 15-20% больше расчетного расхода газа.
что превышает необходимый запас расхода ГРП на 15%.(«Газовые сети и газовые хранилища» А.И. Гольянов)
3.2 Подбор фильтра
Фильтры подбираются по величине перепада давления, которая определяется по формуле[1]:
(3.5.1)
(«Газовые сети и газовые хранилища» А.И. Гольянов) где - расход газа через фильтр;
- расход газа при мм вод. ст. (для сварного фильтра);
= 0,728 - плотность газа;
= Ратм Ризб1= 343,1 101,3=444,4КПА абсолютное давление газа перед фильтром.
Изначально принимаем к установке фильтр диаметром 100 мм. Паспортные данные: марка ФГ-100-6, параметры фильтра: Dy=100, 2282Па
После подбора фильтра определяется скорость движения газа в линии регулирования: , (3.5.2) где - расход газа в линии;
F - площадь пропускного сечения участка ( ), м2; (3.5.3)
- давление газа при нормальных условиях (0,101 МПА);
P= Ратм Ризб- абсолютное давление газа перед рассматриваемым участком, МПА.
Скорость движения газа в линии редуцирования: а. до регулятора давления (Dy=359 мм),
P= Ратм Ризб1= 0,343 0,1=0,443МПА
б. после регулятора давления (Dy =100 мм),
Ратм Ризб =0,1 0,003 = 0,103МПА
в. в газопроводе после регулятора давления (Dy300 мм),
Ратм Ризб = 0,1 0,003 = 0,103МПА
3.3 Определение потерь давления в кранах, местных сопротивлениях и предохранительном запорном клапане линии регулятора
Таблица 7. Принимаем следующие значения коэффициентов местных сопротивлений (4): Вид местного сопротивления До регулятора После регулятора
Кран (x=2) 2 2
ПЗК (x=5) 5 -
Переход на диаметр 500мм (x=0,55) - 0,55
Итого: 7 2,55
Гидравлические потери составят: · до регулятора
;(3.6.1)
W=5м/с - скорость движения газа до регулятора
= 0,728 - плотность газа;
P= Ратм Ризб1= 0,343 0,1=0,443МПА абсолютное давление газа до регулятора.
· после регулятора
· W=283м/с - скорость движения газа после регулятора
= 0,728 - плотность газа;
Р=Ратм Ризб =0,1 0,003 = 0,103МПА - абсолютное давление газа после регулятора
Суммарные потери в линии редуцирования будут равны:
2282Па
Эта величина больше предварительно принятой (7КПА) величины, что приводит к уменьшению запаса пропускной способности регулятора давления. Произведем перерасчет параметров: ? = 1- 0,46 =1-0,46 0,587 = 0,72
3.4 Подбор предохранительного сбросного клапана
Выходное давление из ГРП контролируется предохранительным запорным клапаном (ПЗК) и предохранительным сбросным клапаном (ПСК). ПЗК контролирует верхний и нижний пределы давления газа, а ПСК - только верхний. ПСК настраивается на меньшее давление, чем ПЗК, поэтому он срабатывает первым.
Если отказал регулятор давления, клапан ПСК сработал, а давление в сетях продолжает расти, то срабатывает ПЗК.(1)
(СП 42-101-2003) нм3/час.
4. Проектирование газораспределительной станции
Газ из магистральных газопроводов поступает в городские, поселковые и промышленные системы газоснабжения через газораспределительные станции, которые являются конечными участками магистрального газопровода и являются как бы границей между городскими и магистральными газопроводами.(1)
Фактически, проектирование газораспределительных станций сводится к подбору оборудования на ней.
Исходные данные: расход газа на ГРС: Q=118609,7 м3/ч;
давление газа перед ГРС: 2,5 МПА давление газа после ГРС: 0,35 МПА. температура газа перед ГРС: 10?С плотность газа: ?=0,728 кг/м3
4.1 Очистка газа на ГРС.
Масляный фильтр (Dy =1600 мм)
Пропускная способность масляного пылеуловителя определяется по формуле (2): (4.1)
(«Газовые сети и газовые хранилища» А.И. Гольянов) где =1,6м2- внутренний диаметр масляного пылеуловителя (фильтра);
Р =2,5МПА- давление газа перед фильтром;
кг/м3 - плотность смачивающей жидкости при рабочих условиях;
=0,728 кг/м3- плотность газа при рабочих условиях;
=283К- температура газа.
, что удовлетворяет условиям расхода QГРС=118609,7
4.2 Определение температуры на выходе из ГРС
Температура газа после регулятора давления при малых изменениях линейной скорости определяется по формуле (2): (4.2.1)
(«Газовые сети и газовые хранилища» А.И. Гольянов) где Т1, Р1 - температура и давление газа до ГРС;
Т2, Р2 - температура и давление газа после ГРС;
- коэффициент Джоуля - Томпсона, 5,5 град/МПА.
Температура газа на выходе из ГРС выше -10°C, Т2 = - 1,825°C, следовательно, в подогреве газа нет необходимости.
4.3 Выбор регулятора давления на ГРС
Исходные данные: расход газа на ГРС: Q=118609,7 м3/ч;
давление газа перед ГРС: P1 = 2,5 МПА давление газа после ГРС: P2 =0,35 МПА. температура газа перед ГРС: T = 10?С плотность газа: ?=0,728 кг/м3
Выбор регулятора давления производится по значению коэффициента пропускной способности (1).
86 - относительный перепад давления в регуляторе.
- для природного газа («Газовые сети и газовые хранилища» А.И. Гольянов)
Расчет коэффициента пропускной способности производится по формуле:
(«Газовые сети и газовые хранилища» А.И. Гольянов) где - расчетная пропускная способность регулятора давления
(принимается на 10 - 15 % больше максимальной производительности ГРС);
поправочный коэф., учитывающий изменение плотности газа при движении через дроссельный орган.
Р1 - давление на входе в регулятор, МПА;
Т1=283К - температура газа на входе в ГРС. ?0=0,728 кг/м3 - плотность газа z = 1 - коэф. сжимаемости газа.
Таким образом, выбираем для ГРС регулятор РД - 200 - 64 с коэффициентом пропускной способности .
5.Определение объема хранилищ сжиженных углеводородных газов (СУГ) и расчет их количества
Объем хранилища Vxp = 8000 м3;
Состав газа 45% С3Н8, 55% С4Н10 (н-бутан);
Плотность смеси газов определяется по форму
Список литературы
1. Ионин А.А. Газоснабжение. Учебник для вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1989. - 415с.
2. Стаскевич Н.Л., Северинец Г.Н., Вигдорчик Д.Я. Справочник по газоснабжению и использованию газа. - Л.: Недра, 1990. - 762с.
4. Гольянов А.И. Газовые сети и газохранилища: Учебник для вузов. - Уфа: ООО «Издательство научно-технической литературы «Монография», 2004. - 303с.
5. Кязимов К.П. Основы газового хозяйства: Учеб. для средн. проф.-техн. училищ. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш.шк., 1987. - 335с.
6. СНИП 2.04.08-87* Газоснабжение. Минстрой России - М.: ГП ЦПП, 1995. - 99с.
7. СНИП 23-01-99* Строительная климатология. - М.: Госстрой России, ГУП ЦПП, 2003. - 114 с.
8. СНИП 42-01-2002 Газораспределительные системы. Госстрой России - М.: ФГУП ЦПП, 2005. - 61с.
9. Честнейший Б.П. Газификация жилых зданий и коммунально-бытовых предприятий. - М.: Стройиздат, 1978. - 351с.
10. СП 42-101-2003 Общие положения по проектированию и строительству газораспределительных систем из метеллических и полиэтиленовых труб. - М.:ЗАО «Полимергаз», ФГУП ЦПП, 2003. - 305с.
Размещено на .ru
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
