Газопостачання району мiста

СОДЕРЖАНИЕ: Оцінка витрат газу на побутове та комунальне споживання, на опалення і вентиляцію. Підбір газового фільтра, регулятора тиску, запобіжних клапанів і обвідного трубопроводу для проектування мережі газопостачання району. Економічне обґрунтування проекту.

1. Газопостачання району міста

1.1 Визначення кількості жителів району міста

1. Здійснюється нумерація кварталів на генплані.

2. За масштабом, приведеним на генплані, визначають площу забудови кожного кварталу.

3. Приймається щільність забудови в залежності від поверховості.

4. Визначається щільність населення

n = S/f, люд/га, (1.1)

де S – щільність житлового фонду в залежності від району будівництва і поверховості, м2 /га;

f – норма загальної житлової площі на 1 людину, м2 , у залежності від кліматичної зони.

5. Визначається кількість жителів у кожнім кварталі

Nкві = Fкві n

6. Визначається кількість жителів по кожній поверховості забудови і району міста.

7. Результати розрахунків зводяться в таблицю 1.1.

Таблиця 1.1 – Визначення кількості жителів району міста

№ кварталу

Поверховість забудови

Площа кварталу, га

Щільність забудови, м2 /га

Щільність населення,

люд/га

Кількість жителів у кварталі, люд

1

2

3

4

5

6

1

2

20

21

37

36

35

1

5,4

7,56

4,93

4,2

2,97

2,86

6,11

1800

100

540

756

493

420

297

286

611

3

7

13

8

14

32

34

33

2

7,65

3,15

5,94

3,45

4,59

4,95

2,64

2,64

3300

183,33

1403

578

1089

633

842

908

484

484

5

9

19

28

27

23

22

31

3

3,78

3,45

4,76

4,2

3,78

4,48

4,2

5,17

4100

227,78

862

786

1085

957

862

1021

957

1178

6

4

10

26

29

30

4

3,15

5,04

4,14

3,85

2,97

2,97

4600

255,56

806

1289

1059

984

760

760

12

11

15

16

17

18

25

24

7

8,14

10,35

4,59

1,74

3,44

4,59

2,66

3,0

5900

327,78

2669

3393

1505

571

1128

1505

872

984

Сума

35817

1.2 Визначення основних характеристик газоподібного палива

1.2.1 Визначення характеристик палива за складом

Для заданого родовища газу за [1] визначаємо склад природного газу у відсотках за обсягом.

Таблиця 1.2 – Обємні частки компонентів вхідних до складу газу Ванейвіского родовища і їхні фізико-хімічні характеристики при 0С, 101,3 кПа

Назва

Обємна частка, r, %

Вища теплота згорання, Qв , кДж/м3

Нижча теплота згорання, Qн , кДж/м3

Щільність, , кг/м3

1

2

3

4

5

CH4

89,59

39860

35840

0,7168

C2 H6

2,42

70420

63730

1,3566

C3 H8

0,70

101740

93370

2,019

C4 Н10

0,27

133980

123770

2,703

C5 Н12

1,16

158480

146340

3,221

CO2

1,68

-

-

1,9768

Н2 S

0,25

25460

23490

1,5392

N2 + рідкі гази

3,93

-

-

1,2505

За складом теплоту згорання (нижчу і вищу) суміші простих газів визначають за формулою

, кДж/ м3 , (1.2)

де r – обємні частки газів, %, заданого газового родовища, дані приведені в [1].

Qiн(в) – теплота згорання (нижча або вища) окремої компоненти, кДж/м3 , приймається по [1].


Щільність природного газу визначається за формулою

г =0,01·, кг/м3 , (1.3)

де - густина простих газів, що входять до складу газоподібного палива, кг/м3 ;

Відносна щільність газу за повітрям визначається за формулою:

(1.4)

де в – щільність повітря, в =1,293 кг/м3

.

Визначаємо число Воббе.

Згідно з вимогами до природних газів для комунально-побутового призначення число Воббе повинно знаходитися в межах 39400 - 52000 кДж/м3 . Число Воббе визначається за формулою


, кДж/м3 ; (1.5)

кДж/м3 ;

кДж/м3 .

1.2.2 Визначення характеристик палива по вуглецевому числу

Вуглецеве число визначається за формулою

(1.6)

де r = 100 – Б, – пальна складова газу, %; Б – баласт, %.

Нижча теплота згорання природного газу визначається за формулою

,кДж/м3 , (1.7)

де r – процентний уміст пальних компонентів.

кДж/м3 .

Вища теплота згорання природного газу визначається за формулою

,кДж/м3 . (1.8)

(295,4·1,1+102,6) ·94,39=40355 кДж/м3 .


Щільність газоподібного палива визначається за формулою

, кг/м3 . (1.9)

кг/м3 .

Відносна щільність газу по повітрю визначається за формулою

. (1.10)

.

Число Воббе визначається за формулою

, кДж/м3 . (1.11)

кДж/м3 ;

кДж/м3 .

Визначається погрішність обчислень за формулою

, % . (1.12)

%;

%.

, % . (1.13)

%;

%.

, % . (1.14)

%.

1.3 Річні витрати газу

1.3.1 Річні витрати газу на побутове споживання

Річні витрати газу на готування їжі і нагрівання води в житлових квартирах (побутове споживання) по поверхам забудови визначається за формулою

, (1.15)

де - нижча теплота згорання газоподібного палива, МДж/м3 ;

Ni - кількість мешканців в i-тій поверховості забудови, люд;

m - коефіцієнт охоплення газопостачанням даної поверховості забудови;

xi - частка квартир з певним типом газових приладів;

qi - річна норма витрати газоподібного палива, МДж/люд.,[2].

Графа 2 заповнюється за даними таблиці 1.1. У графі 3 приводиться частка квартир з даними споживачами газу. Кількість жителів по видах газових приладів (графа 4) визначається як добуток усієї кількості жителів по даній поверховості (графа 2) на частку квартир з даними споживачами газу.

Норма витрати газу (графа 5) вибирається по [2] для природного газу і відповідного виду устаткування. Норма витрати газу, м3 /рік (графа 6), визначається розподілом норми витрати в теплових одиницях на нижчу теплоту згорання. Річна витрата газу - добуток чисельності жителів (графа 4) на норму витрати газу (графа 6).

Таблиця 1.3 - Річні витрати газу на побутове споживання

Споживачі газу по поверховості і складу устаткування

Кількість жителів

Норма витрати газу

Річна витрата газу, м3 /рік

Усього

У частках од.

Кількість жителів

МДж/(люд рік)

м3 /(рік люд)

1

2

3

4

5

6

7

1 поверх

3403

ГП

0,5

1702

4600

126

214452

ГП+ВПГ

0,5

1701

8000

219

372519

586971

2 поверх

6421

ГП

0,3

1927

4600

126

242802

ГП+ВПГ

0,7

4494

8000

219

984186

1226988

3 поверх

7708

ГП

0,3

2313

4600

126

291438

ГП+ВПГ

0,7

5395

8000

219

1181505

1472943

4 поверх

5658

ГП

0,2

1132

4600

126

142632

ГП+ВПГ

0,7

3960

8000

219

867240

ГП+ЦГВ

0,1

566

2800

76

43016

1052888

7 поверх

12627

ГП+ЦГВ

1

12627

2800

76

959652

Сума 5299442

1.3.2 Річні витрати газу на комунально-побутове споживання

Лікарні - розрахункова одиниця 1 ліжко.

Кількість ліжок визначається за формулою n = 0,012N, (1.16)

де N – загальне число жителів району. n = 0,01235817 = 429.

Кількість лікарень визначається за формулою


n лік = n/(350400). (1.17)

nлік = 429/400 = 1,0725 = 1 лікарня.

- Їдальні.

Їдальні - розрахункова одиниця 1 приведений обід.

Кількість приведених обідів визначається за формулою

n = 1,5N90. (1.18)

n = 1,53581790 = 4835295.

Кількість їдалень визначається за формулою

n їд = 0,3N/(40004500). (1.19)

n їд = 0,335817/4000 = 2,686 = 3 їдальні.

Лазні - розрахункова одиниця 1 помивка.

Кількість помивок визначається за формулою

n = 23N. (1.20)

n =2335817 = 823791.

Кількість лазень визначається за формулою

n л = 5N/200000. (1.21)

n л = 535817/200000 = 0,895 = 1 лазня.

Пральні - розрахункова одиниця 1т сухої білизни.

Кількість тонн сухої білизни визначається за формулою

n = 0,540,1N. (1.22)

n = 0,540,135817=1934.

Кількість пралень визначається за формулою

n прал = n/(30003500). (1.23)

n прал = 1934/3000 = 0,645 = 1 пральня.

Хлібозаводи - розрахункова одиниця 1т хлібобулочних виробів.

Кількість тонн хлібобулочних виробів визначається за формулою

n = 0,29N. (1.24)

n = 0,2935817=10386.

Кількість хлібозаводів nхз = 1.

Для хлібозаводу визначається середня норма витрати газу в теплових одиницях за формулою:

, МДж, (1.25)

де qф , qч , qкв - норми витрат теплоти на випічку відповідно формового, череневого хлібу і кондитерських виробів, МДж.

МДж.

Річна витрата газу на потреби сфери обслуговування (дрібних комунально-побутових споживачів) слід приймати в розмірі до 5% від сумарної річної витрати газу на житлові будинки (на побутове споживання).

Розрахунок річного споживання газу комунально-побутовими підприємствами зводиться в таблицю 1.4.


Таблиця 1.4 - Річна витрата газу на комунально-побутове споживання

Найменування споживача

Розрахункова одиниця споживання

Норма витрати газу на розрахункову одиницю

Кількість розрахункових одиниць

Річна витрата газу, м3 /рік

Кількість підприємств

МДж

м3

1

2

3

4

5

6

7

Сфера обслуговування

-

-

-

-

264972

-

Лікарні

1 ліжко

12400

340

429

145860

1

Їдальні

1 обід

4,2

0,115

4835295

556058

3

Лазні

1 помивка

50

1,374

823791

1131888

1

Пральні

1 т сухої білизни

18800

516

1934

997944

1

Хлібозавод

1 т хлібобулочних виробів

4582,5

125

10386

1298250

1

4394972

1.3.3 Річна витрата газу на опалення і вентиляцію

1.3.3.1 Річна витрата газу на опалення і вентиляцію житлових і громадських будинків

На опалення і вентиляцію житлових і громадських будівель, які збудовані після 1994 року, річна витрата газу, що використовується на опалювальних котельних або в опалювальних агрегатах, визначається за формулою

, м3 /рік, (1.26)

де А - загальна площа житлових будинків, м2 : Ai = Ni f,

де Nі - кількість жителів, що проживають в і-ої поверховості, люд;

f - норма житлової площі на одну людину, м2 , f = 18 м2 ;

Qо - укрупнений показник максимального теплового потоку на опалення житлових будинків, ГДж/(м2 рік); приймається за додатком Г [2] залежно від градусо-діб опалювального періоду (ГДОП). Для м. Омськ ГДОП=6490 гр/діб;

Qн - нижча теплота згорання газоподібного палива, кДж/м3 ;

h - коефіцієнт корисної дії опалювальних установок;

k1 - коефіцієнт, що враховує витрату тепла на опалення громадських будівель, приймається рівним 0,25;

k2 - коефіцієнт, що враховує витрату теплоти на вентиляцію громадських будівель, приймається рівним 0,6.

Річна витрата газу на опалення і вентиляцію житлових і громадських будинків, побудованих|спорудити| після|потім| 1994 р|. визначається за формулою

, м3 /рік. (1.27)

1 поверхові: A = 340318=61254 м2 ;

2 поверхові: A = 642118=115578 м2 ;

3 поверхові: A = 770818=138744 м2 ;

4 поверхові: A = 565818=101844 м2 ;

7 поверхові: A = 1262718=227286 м2 ;


Для громадськихих будинків:

, м3 /рік. (1.28)

1.3.3.2 Річна витрата газу на опалення і вентиляцію зосереджених споживачів

Річна витрата газу на опалення і вентиляцію зосереджених споживачів (лікарень, пральних, лазень і хлібозаводів) визначається за формулою

, м3 /рік, (1.29)

де a - поправочний коефіцієнт, що залежить від розрахункової температури зовнішнього повітря для системи опалення (при tро =-37 0 С a =0,93). Проміжні значення a визначаються інтерполюванням);

Vз - будівельний об’єм будівель по зовнішньому обміру, м3 ;

qо(в) - питома опалювальна (вентиляційна) характеристика будинку, Вт/(м3 К), приймається за додатком Д [2];

tвн - розрахункова температура внутрішнього повітря в приміщенні, 0 С, приймається за додатком Д [2];

zр - число годин роботи системи в добу (для системи опалення приймається рівним 24 години, а системи вентиляції -16 годин).

Будівельні об’єми будинків для зосереджених комунально-побутових споживачів можуть бути визначені за наступними формулами:

- пральня:

, м3 , (1.30)


де n - кількість білизни в пральні, т/рік;

- лазня:

, м3 , (1.31)

де N - число мешканців в районі міста або в селищі, люд.

- лікарні: Vз = 225 n , м3 , (1.32) де n - число ліжок в лікарнях.

Vз = 225 429=96525 м3 ;

- хлібозавод:

Vз =, м3 , (1.33)

де n - кількість хлібобулочних виробів ,що випікаються, т/рік.

Vз =;

1.3.3.3 Річна витрата газу на гаряче водопостачання

Річна витрата газу на централізоване гаряче водопостачання в житлових і громадських будинках визначається за формулою

, м3 /рік, (1.34)

де - середня за годину витрата газу на гаряче водопостачання в зимовий період, м3 /год, що визначається за формулою


=, (1.35)

де q1 і q2 - укрупнений тепловий потік на гаряче водопостачання (ГВП) на одну людину, Вт, відповідно: яка проживає в будинку з централізованим ГВП з урахуванням споживання в громадських будинках і в будинках без централізованого ГВП, але з урахуванням споживання в громадських будинках (якщо в квартирах встановлені ванни довжиною 1.5 м, то приймається q1 =376 Вт і q2 =73 Вт);

N1 і N2 - кількість мешканців, які проживають в квартирах відповідно: з централізованим ГВП і без централізованого ГВП, люд;

tхз і tхл - температури водопровідної води відповідно: в зимовий і літній періоди, 0 С (ці температури приймаються 5 і 15 0 С);

b - коефіцієнт, що враховує зниження витрати гарячої води в річний період (для курортних міст і промислових підприємств b =1,5; для інших споживачів b =0,8).

=

1.3.4 Річні витрати газу на промислових підприємствах

Річні витрати газу на технологічні і опалювально-вентиляційні потреби промпідприємств залежать від обсягу продукції, що випускається, кліматичних умов, виду виробництва та ін.

Річна витрата газу на промпідприємстві складається з витрат газу на технологічні потреби і на потреби опалення і вентиляції.

Витрата газу по промислових підприємствах визначається по двох методиках:

а) на підставі теплотехнічних характеристик встановленого устаткування;

б) по заданих сумарних річних витратах газу на підприємствах.

За завданням річні витрати газу промпідприємств складає:

— Промислові будівельні матеріали 60 млн. м3 /рік

на технологію:

- у печах 60 %;

- у котлах 30 %.

Q=60106 (0,6+0,3)=54106 м3 /рік

на отопление 10 % :

Q=60106 0,1= 6106 м3 /рік

— Радіотехнічна 48 млн. м3 / рік

на технологію:

- у печах 15 %;

- у котлах 45 %.

Q=48106 (0,15+0,45)=28,8106 м3 /рік

на отопление 40 % :

Q=48106 0,4= 19,2106 м3 /рік

Річні витрати газу всіма категоріями споживачів зводяться в таблицю 1.5.

Таблиця 1.5 - Річна витрата газу районом міста або селищем

Категорія споживачів

Річна витрата газу, м3 /рік

1 Побутове споживання

5299442

2 Комунально-побутове споживання

4394972

3 Технологічні потреби промпідприємств

1 підприємство

2 підприємство

54106

28,8106

В ЗАГАЛЬНОМУ ОБЛІКУ

92494414

4 Опалення, вентиляція, гаряче водопостачання:

а) житлові і громадські будинки

б) лікарні

в) пральня

г) лазня

д) хлібозавод

15603000

1326094

188712

246323

623760

е) 1 підприємство

6106

і) 2 підприємство

19,2106

Гаряче водопостачання

5595859

В ЗАГАЛЬНОМУ ОБЛІКУ

43187889

ВСЬОГО ПО РАЙОНУ МІСТА

135682303

1.4 Визначення розрахункових витрат газу

1.4.1 Визначення розрахункових витрат газу на побутове споживання

Розрахункова витрата газу (максимальна годинна витрата) на господарсько-побутові потреби при 0 0 С і тиску газу 0,1 МПа слід визначати за формулою

, м3 /год , (1.36)

де - річна витрата газу на побутове споживання, м3 /рік;

km - коефіцієнт годинного максимуму (коефіцієнт переходу від річної витрати до максимальної годинної витрати газу). km =1/2458 .

Коефіцієнт годинного максимуму витрати газу приймається по [2] диференційовано по кожному району газопостачання, мережі якого являють собою самостійну систему, гідравлічно не звязану з системами інших районів.

Розрахункова витрата газу для одноповерхової забудови:

Q1 р =586971/2458=238 м3 /год.

Розрахункова витрата газу для двоповерхової забудови:


Q2 р =1226988/2458=499 м3 /год.

Розрахункова витрата газу для триповерхової забудови:

Q3 р =1472943/2458=599 м3 /год.

Розрахункова витрата газу для чотириповерхової забудови:

Q4 р =1052888/2458=428 м3 /год.

Розрахункова витрата газу для сімиповерхової забудови:

Q7 р =959652/2458=390 м3 /год.

1.4.2 Визначення розрахункових витрат газу на комунально-побутове споживання

Розрахункова витрата газу на комунально-побутове споживання визначається за формулою

, м3 /год, (1.37)

де - річна витрата газу, м3 /рік;

km - коефіцієнт годинного максимуму, приймається згідно з [2].

Розрахункова витрата газу на лазню:

,м3 /год. (1.38)

м3 /год.


Розрахункова витрата газу на пральню:

,м3 /год. (1.39)

м3 /год.

Розрахункова витрата газу на їдальні:

, м3 /год, (1.40)

м3 /год.

Розрахункова витрата газу на хлібозавод:

м3 /год.

Розрахункова витрата газу на лікарні:

м3 /год.

Розрахункова витрата газу на сферу обслуговування (дрібні комунально-побутові споживачі):

м3 /год.

1.4.3 Визначення розрахункових витрат газу на опалення, вентиляцію і гаряче водопостачання

Розрахункова витрата на опалення, вентиляцію та гаряче водопостачання визначається за формулою

, м3 /год , (1.41)

де Qрік - річна витрата газу на опалення, вентиляцію або гаряче водопостачання, м3 /рік;

m - число годин використання максимуму навантаження на протязі року, год.

Розрахункову витрату будівель на опалювання, вентиляцію і гаряче водопостачання, побудованих після 1994 р. визначають за формулою

м3 /год,(1.42)

де qo – укрупнений показник максимального теплового потоку на опалювання житлових будівель, побудованих після 1994 р., Вт/м2 . Приймається за додатком Г [2].

Для одноповерхової забудови:

=1063 м3 /год.

Для двоповерхової забудови:

=1619 м3 /год.


Для триповерхової забудови:

=1378 м3 /год.

Для чотириповерхової забудови:

=945 м3 /год.

Для сімиповерхової забудови:

=1962 м3 /год.

1.4.4 Розрахункові витрати газу на опалення і вентиляцію зосереджених споживачів

Для комунально-побутових споживачів число годин максимуму визначається за формулою

, год, (1.43)

де tро – розрахункова температура зовнішнього повітря для проектування системи опалення. tро = -37С.

Розрахункова витрата газу на лікарню:

год; м3 /год.


Розрахункова витрата газу на пральню:

год; м3 /год.

Розрахункова витрата газу на лазню:

год; м3 /год.

Розрахункова витрата газу на хлібозавод:

год; м3 /год.

Число годин максимуму для промислових підприємств m:

год.

Розрахункова витрата газу на промисловість будівельних матеріалів:

м3 /год.

Розрахункова витрата газу на радіотехнічне підприємство:

м3 /год.

1.4.5 Визначення розрахункових витрат газу на гаряче водопостачання

Визначення розрахункових витрат газу на гаряче водопостачання розраховується за формулою

, м3 /год, (1.44)

де m – число годин максимуму.

Число годин використання максимуму навантаження на потреби гарячого водопостачання (за розрахункову витрату приймається середня витрата за опалювальний період) визначається за формулою

, год, (1.45)

де – температура водопровідної води в літній період. =15 С;

– температура водопровідної води в зимовий період. =5 С.

=7276 год;

=769 м3 /год.

1.4.6 Визначення розрахункових витрат газу на технологію промислових підприємств

Розрахункова витрата газу на технологічні потреби промпідприємств визначається за формулою

, м3 /год, (1.46)


де km - коефіцієнт годинного максимуму для технологічних потреб;

- річна витрата газу на технологічні потреби на промисловому підприємстві, м3 /рік.

Коефіцієнт годинного максимуму km приймається згідно [2] в залежності від галузі промисловості. Якщо не відомі річні витрати газу по печах і котлах, то він приймається в цілому по галузі.

За [2] для промисловісті будівельних матеріалів km дорівнює:

- по печах - km =1/6200;

- по котлах - km =1/5500.

для радіотехнічного підприємства km дорівнює:

- по печах - km =1/5500;

- по котлах - km =1/3300.

Розрахункова витрата газу на промисловість будівельних матеріалів:

м3 /год;

м3 /год;

, м3 /год. (1.47)

м3 /год.

Розрахункова витрата газу на радіотехнічнє підприємство:

м3 /год;

м3 /год.

,м3 /год. (1.48)

м3 /год.

1.4.7 Визначення кількості котелень і витрати газу на них

1. Визначається сумарна розрахункова витрата газу на котельнях:

, м3 /год, (1.49)

де - розрахункова витрата газу на централізоване гаряче водопостачання, м3 /год;

S- сумарна розрахункова витрата газу на опалення і вентиляцію житлових і громадських будинків з централізованою системою опалення, м3 /год.

м3 /год.

2. Необхідна теплопродуктивність котлоагрегатів всіх котельних визначається за формулою:

, МВт , (1.50)

де Qн - нижча теплота згорання газового палива, кДж/м3 ;

h - ККД котлоагрегатів.

МВт.

3. Підбираємо тип котлоагрегатів: приймаємо 5 котлоагрегатів типа КВГМ-7,56 і 2 котлоагрегату типа КВГМ-11,63.

4. Визначається установну потужність котлоагрегатів:


МВт, (1.51)

де ni – кількість котлів;

Qi – теплопродуктивність, МВт.

57,56+211,63=61,06 МВт.

5. Визначаємо невязку:

Невязка=

6. Визначається витрата газу на вироблення 1 МВт тепла:

м3 /годМВт. (1.52)

м3 /годМВт.

7. Витрата газу по котельнях:

Qк =ni Qi q, (1.53)

деni – кількість котлів у котельні;

Qкi – потужність одного котла, МВт.

Витрата газу в першій котельні: Qк1 =57,56109=4120 м3 /год.

Витрата газу в другій котельні:Qк2 =211,63109=2535 м3 /год.

Розрахункові витрати газу зводяться в таблицю 1.6.


Таблиця 1.6 - Розрахункові витрати газу всіма групами споживачів

Найменування споживачів

Розрахункові витрати газу, м3 /год

Загальна розрахункова витрата газу, м3 /год

Житлові будинки (побутове споживання)

Комунально-побутове споживання

Опалення, вентиляція і гаряче водопостачання

Технологічні потреби підприємств

1

2

3

4

5

6

Житлові будинки

1

238

1063

1301

2

499

499

3

599

599

4

428

428

7

390

390

Лікарні

58

485

543

Їдальні

278

278

Хлібозавод

216

236

452

Пральня

334

75

409

Лазня

427

83

510

Сфера обслуговування

107

107

Котельня № 1

4120

4120

Котельня № 2

2535

2535

Підприємство 1

2272

9078

11350

Підприємство 2

7272

7854

15126

В загальному

обліку

2154

1420

18141

16932

38647

1.5 Визначення розрахункових витрат газу по кварталах району

Розрахункова витрата газу в кварталі визначається за формулою

, м3 /год, (1.54)

де qi - питома витрата газу в i-ій поверховості, що визначається за формулою


, м3 /(годлюд),(1.55)

, м3 /(годлюд),(1.56)

де Qрi - розрахункова витрата газу в i-ій поверховості, м3 /год;

Ni - кількість жителів в i-ій поверховості, люд;

- розрахункова витрата газу дрібними комунально-побутовими споживачами (сферою обслуговування), м3 /год;

Nзаг - загальна кількість мешканців в населеному пункті, люд.

Для одноповерхових будинків:

м3 /(год·люд).

Для двоповерхових будинків:

м3 /(год·люд).

Для триповерхових будинків:

м3 /(год·люд).

Для чотириповерхових будинків:

м3 /(год·люд).


Для сімиповерхових будинків:

м3 /(год·люд).

Витрати газу по кварталах зводяться в таблицю 1.7.

Таблиця 1.7 - Розрахункові витрати газу по кварталах району міста

Номер

кварталу

Кількість мешканців в кварталі

Питома витрата газу, м3 /(год люд)

Розрахункова витрата газу в кварталі, м3 /год

1

2

3

4

1

540

0,3853

208,06

2

756

291,29

20

493

189,95

21

420

161,83

37

297

114,43

36

286

110,19

35

611

235,42

3403 Сума: 1311,17

3

1403

0,0807

113,22

7

578

46,64

13

1089

87,88

8

633

51,08

14

842

67,95

32

908

73,28

34

484

39,06

33

484

39,06

6421 Сума: 518,17

5

862

0,0806

69,48

9

786

63,35

19

1085

87,45

28

957

77,13

27

862

69,48

23

1021

82,29

22

957

77,13

31

1178

94,95

7708 Сума: 621,26

6

806

0,0785

63,27

4

1289

101,19

10

1059

83,13

26

984

77,24

29

760

59,66

30

760

59,66

5658 Сума: 444,15

12

2669

0,0338

90,21

11

3393

114,68

15

1505

50,87

16

571

19,30

17

1128

38,13

18

1505

50,87

25

872

29,47

24

984

33,26

12627 Сума: 426,79

Усього 3321,54

невязка=

1.6 Визначення кількості газорегуляторних пунктів

Кількість газорегуляторних пунктів (ГРП) визначається за формулою

, шт, (1.57)

де F - площа району міста або селища, що газифікується, м2 ;

- оптимальний радіус дії ГРП, м, що визначається за формулою

, (1.58)

де P - вартість одного ГРП, грн;

b - коефіцієнт вартості, грн/(мсм);

D p - перепад тиску в мережі низького тиску, Па;

j 1 - коефіцієнт щільності мережі низького тиску, 1/м, що визначається за формулою

, (1.59)

де lнт - довжина мережі низького тиску, м;

q - питома шляхова витрата газу в мережі низького тиску, м3 /(годм), що визначається за формулою

, (1.60)

де - сумарна розрахункова витрата газу на ГРП району міста, м3 /год, що визначається за формулою:

, (1.61)

де S - сумарна розрахункова витрата газу на побутове споживання, м3 /год;

- розрахункова витрата газу на опалення і вентиляцію забудови з місцевою системою опалення (одноповерховою), м3 /год;

- розрахункова витрата газу на дрібні комунально-побутові споживачі (сферу обслуговування), м3 /год;

- розрахункова витрата газу на комунально-побутове споживання в їдальнях, м3 /год.

1. Визначається загальна площа газифіцируємої території: F=2803000 м2 .

2. Загальна довжина мережі низького тиску: lнд =26100 м.

3. Кількість ГРП:

м3 /год;

м3 /(годм);

м-1 .

Оптимальний радіус дії ГРП при b=4,5 и P=90000 грн.

м;

шт 2 ГРП.

У результаті розрахунку приймаємо 2 ГРП з оптимальним радіусом дії ГРП Rопт =929,4 м орієнтована вартість ГРП 90000 грн. Зона дії кожного ГРП повинна бути компактною. ГРП на плані району міста розміщаємо в центрі навантажень. Це забезпечує економію приведених витрат на розподільні мережі низького тиску.

Далі необхідно визначити зону дії кожного ГРП і обчислити витрату газу на них, набираючи його з витрат газу житлових кварталів і споживачів, що обслуговуються даним ГРП. Результати визначення об’ємів газу і розподіл кварталів по ГРП наводяться в таблиці 1.8.

Таблиця 1.8 - Витрати газу газорегуляторними пунктами

ГРП-1

ГРП-2

Номери кварталів, найменування споживачів

Витрата газу, м3 /год

Номери кварталів, найменування споживачів

Витрата газу, м3 /год

1

208,06

4

101,19

2

291,29

5

69,48

13

87,88

6

63,27

12

90,21

7

46,64

14

67,95

8

51,08

15

50,87

9

63,35

16

19,30

10

83,13

28

77,13

18

50,87

27

69,48

19

87,45

26

77,24

20

189,95

31

94,95

21

161,83

30

59,66

22

77,13

29

59,66

23

82,29

37

114,43

24

33,26

36

110,19

33

39,06

35

235,42

34

39,06

Їдальня

92,7

32

73,28

25

29,47

3

113,22

11

114,68

17

38,13

Їдальня

185,3

Сума: 1713,72+92,7=1806,42

Сума: 1607,82+185,3=1793,12

Невязка між сумарним навантаженням на ГРП і споживанням газу житловими будинками, їдальнями повинна бути не більш 10 %:

Нев’язка між сумарним навантаженням ГРП і споживанням газу споживачами низького тиску повинна бути не більш 0,5%:

1.7 Гідравлічний розрахунок мережі середнього тиску

Початковий тиск: Рп = 400 кПа;

Кінцевий тиск: Рк = 170 кПа.

На план міста наносяться споживачі (промпідприємства, хлібозавод, опалювальні котельні, ГРП, лазні і пральні, що можна обєднувати в лазньо-пральний комбінат, лікарняні містечка), які приєднуються до мережі середнього або високого тиску. Здійснюється трасування мережі по вулицях і проїздах району міста.

Для гідравлічного розрахунку мереж середнього і високого тиску складається розрахункова схема газопроводів, на якій здійснюється нумерація ділянок, проставляється їхня довжина і розрахункові витрати газу споживачами.

Якщо передбачається резервування пропускної спроможності газопроводів, то гідравлічний розрахунок виконується для двох аварійних і для одного нормального режимів, на підставі якого визначаються діаметри газопроводів і тиск у споживачів.

Розрахунок першого аварійного режиму виконується в наступній послідовності:

1) Викреслюється схема газової мережі в першому аварійному режимі (відключена права ділянка від точки підключення ГРС. При цьому газ рухається від джерела до останнього споживача за годинниковою стрілкою).

2) Визначаються витрати газу по ділянках, починаючи з останнього по ходу руху газу споживача. При цьому враховують, що ділянка (яка називається перемичкою), котра лежить проти точки підключення ГРС, ділить газову мережу на половину кільця, що функціонує нормально, і аварійну половину. Подача газу споживачам аварійної половини кільця приймається у розмірі 50% від розрахункової витрати газу.

3) Визначаються розрахункові довжини ділянок за формулою

Lpi =1,1· Lдi , м, (1.62)

де Lpi - розрахункова довжина i-ої ділянки, м;

Lдi - дійсна довжина i-ої ділянки за планом, м.

4) Визначається середня комплексна величина Аср за формулою

, кПа2 /км, (1.63)

де Pп - абсолютний тиск газу на виході з джерела (ГРС), кПа;

Pк - те ж, в кінці напрямку (в точці зустрічі потоків), кПа;

Lpi - розрахункова довжина ділянки, м.

5) По номограмі, орієнтуючись на Аср і витрату газу на ділянці, визначаються діаметри ділянок і дійсні комплексні величини Ад .

6) Визначають абсолютний тиск газу у вузлових точках за формулою

, кПа, (1.64)

В результаті підбору діаметрів тиск в останнього споживача повинен бути не менше заданого. Якщо дана умова не виконується (тиск у кінцевого споживача значно більше або менш заданого), зменшують (або збільшують) діаметр деяких ділянок з числа тих, що мають понижене (підвищене) значення комплексної величини. У відповідності до вимог [2] слід прагнути до максимального використання допустимої втрати тиску. Ця умова перевіряється дотриманням наступної нерівності:

(1.65)


Розрахунок другого аварійного режиму виконується в такій же послідовності, але відключається ділянка, яка прилягає до точки підключення ГРС ліворуч, і при цьому газ рухається проти годинникової стрілки.

При розрахунку нормального режиму приймаються діаметри газопроводів найбільші з двох аварійних. Розрахункові витрати газу по ділянках визначають при повному навантаженні (100 %) споживачів, відключаючи ділянку проти точки підключення ГРС. При розрахунку нормального режиму тиск у вузлах визначають за двома півкільцями (відключена ділянка проти точки підключення ГРС, тобто перемичка).

Нев’язка тиску в останніх вузлах півкілець не повинна перевищувати 10%. В противному випадку необхідно виконувати потокорозподіл в мережі таким чином, щоб виконувалась необхідна нев’язка. Приклад розрахунку потокорозподілу в мережі середнього тиску наведений в [1].

Після гідравлічного розрахунку газопроводів при нормальному режимі має місце великий запас тиску у вузлах у порівнянні з кінцевим тиском. Щоб погасити цей запас при підборі діаметрів відгалужень, приймають максимально можливу величину Ад (або мінімально можливий діаметр, але не менше 32 мм). Отриманий кінцевий тиск у споживача повинен бути не менше необхідного (або заданого).

Розрахунок ведеться у відповідності зі схемою руху газового палива, приведен-ной на рисунку 1.2.

Гідравлічний розрахунок мережі високого або середнього тиску зводиться в таблицю 1.9.


Таблиця 1.9 – Гідравлічний розрахунок мереж середнього тиску

Номер

ділянки

Довжина, км

Розрахункова витрата газу

на ділянці, м3 /год

Умовний діаметр,

dн х s, мм

Ад ,

кПа2 /км

Розрахункова витрата газу

на ділянці, м3 /год

Тиск, кПа

За планом, l

розрахункова,

l =1,1· l

Р

Р

Перший аварійний режим кПа2 /км

ГРС-1

0,49

0,54

30030,3

426х9

13000

7020

400

391,13

1-2

0,55

0,61

30030,3

426х9

13000

7930

391,13

380,85

2-3

0,13

0,14

26024,3

325х8

34000

4760

380,85

374,55

3-4

0,6

0,66

24947,3

325х8

29000

19140

374,55

348,07

4-5

1,11

1,22

9821,3

273х7

14000

17080

348,07

322,59

5-6

0,36

0,40

7972,3

219х6

25000

10000

322,59

306,71

6-7

1,28

1,41

7075,7

219х6

24000

33840

306,71

245,42

7-8

1,41

1,55

1400,7

133х4

14000

21700

245,42

196,29

8-9

0,05

0,06

1129,2

108х4

25000

1500

196,29

192,43

9-10

0,2

0,22

903,2

108х4

17000

3740

192,43

182,46

10-ГРП1

0,1

0,11

903,2

108х4

17000

1870

182,46

177,26

Сума

6,92

128580

невязка

Другий аварійний режим кПа2 /км

ГРС-1

0,49

0,54

27898,04

377х9

18000

9720

400

387,66

1-10

0,11

0,12

27898,04

377х9

18000

2160

387,66

384,86

10-9

0,2

0,22

26091,6

325х8

35000

7700

384,86

374,73

9-8

0,05

0,06

25639,6

325х8

34000

2040

374,73

371,99

8-7

1,41

1,55

25096,6

325х8

33000

51150

371,99

295,35

7-6

1,28

1,41

13746,6

325х8

10000

14100

295,35

270,43

6-5

0,36

0,40

11953,5

273х7

20200

8080

270,43

255,05

5-4

1,11

1,22

10104,5

273х7

16000

19520

255,05

213,38

4-3

0,6

0,66

2541,5

159х4,5

17000

11220

213,38

185,23

3-2

0,13

0,14

2003

159х4,5

10000

1400

185,23

181,41

2-КУ

0,1

0,11

2003

159х4,5

10000

1100

181,41

178,35

Сума

6,43

128190

невязка

Нормальний режим

ГРС-1

0,49

0,54

39851,54

426х9

20000

10800

400

386,26

1-2

0,55

0,61

23907

426х9

5000

3050

386,26

382,29

2-3

0,13

0,14

19901

325х8

20000

2800

382,29

378,62

3-4

0,6

0,66

18824

325х8

19000

12540

378,62

361,68

4-5

1,11

1,22

3698

273х7

2200

2684

361,68

357,95

5-КУ

0,1

0,11

3698

159х4,5

35000

3850

357,95

352,53

Сума

3,28

35724

ГРС-1

0,49

0,54

39851,54

426х9

20000

10800

400

386,26

1-10

0,11

0,12

15944,54

377х9

6000

720

386,26

385,33

10-9

0,2

0,22

14138,12

325х8

10500

2310

385,33

382,32

9-8

0,05

0,06

13686,12

325х8

11000

660

382,32

381,46

8-7

1,41

1,55

13143,12

325х8

10000

15500

381,46

360,57

7-6

1,28

1,41

1793,12

325х8

190

267,9

360,57

360,19

6-ГРП2

0,1

0,11

1793,12

108х4

60000

6600

360,19

350,92

Сума

4,01

36857,9

невязка

Розрахунок відгалужень

5-КУ

0,1

0,11

3698

133х4

90000

9900

357,95

343,84

4-ПП2

0,1

0,11

15126

159х4,5

513518

56486

361,68

272,63

3-ЛПК

0,1

0,11

1077

89х3

70000

7700

378,62

368,31

2-КУ

0,1

0,11

4006

133х4

95281

10480

382,29

368,33

10-ГРП1

0,1

0,11

1806,42

108х4

70000

7700

385,33

375,21

9-ХЗ

0,1

0,11

452

57х3

95000

10450

382,32

368,4

8-ЛМ

0,1

0,11

543

76х3

38000

4180

381,46

375,94

7-ПП1

0,1

0,11

11350

133х4

752453

82769

360,57

217,35

6-ГРП2

0,1

0,11

1793,12

108х4

60000

6600

360,19

350,91

1.8 Гідравлічний розрахунок мережі низького тиску

Для розрахунку викреслюється схема кільцевої мережі, на якій вказуються довжини ділянок і вибираються напрямки руху потоків газу по ділянках.

При виборі напряму руху потоків газу прагнуть, щоб газ рухався до споживача по найкоротшому шляху, а також до рівномірного розподілу транзитних потоків по мережі. На розрахунковій схемі показують відсічки - точки, через які транзитні витрати газу не проходять.

Далі визначаються шляхові і еквівалентні витрати газу за наступною методикою:

1) Визначається сумарна довжина газопроводів кожного замкнутого контуру - кільця за формулою

, м, (1.66)

де Li - довжина окремої ділянки контуру, м.

2) Визначаються питомі витрати газу по окремих контурах (кільцях) за формулою:

, м3 /(год·м), (1.67)

де Qi - розрахункова витрата газу рівномірно розподілених споживачів, що обслуговуються даним контуром (витрата газу на кварталах, що входять в даний контур), м3 /год.

Таблиця 1.10 - Питома витрата газу по окремих контурах

№ кварталу

Довжина газопроводу,

м

Питома витрата газу на ділянці, м3 /(годм)

№ ділянок

1

2

3

4

1

1080

0,193

1-2, 2-5, 4-5,1-4

2

1280

0,228

2-3, 3-6, 5-6, 2-5

13

1120

0,078

4-5, 5-8, 7-8, 4-7

12

1320

0,068

5-6, 6-10, 9-10, 8-9, 5-8

14

1000

0,068

7-8, 8-А, 12-А, 11-12, 7-В, 11-В

15

980

0,052

8-9, 9-С, 13-С, 12-13, 12-А, 8-А

16

810

0,024

9-10, 10-Д, 14-Д, 13-14, 12-С, 9-С

26

1040

0,074

13-14, 14-18, 17-18, 13-17

27

900

0,077

12-13, 13-17, 16-17, 12-16

28

920

0,084

11-12, 12-16, 15-16, 11-15

29

880

0,068

15-16, 16-20,

19-20, 15-19

30

860

0,069

16-17, 17-21,

20-21, 16-20

31

1270

0,075

17-18, 18-22,

21-22, 17-21

35

1530

0,154

21-22, 22-26,

25-26, 21-25

36

880

0,125

20-21, 21-25,

24-25, 20-24

37

900

0,127

19-20, 20-24,

23-24, 19-23

3) Визначаються питомі витрати газу на ділянках за формулою

, м3 /(год·м), (1.68)

де qi - питомі витрати газу контурів (кілець), що обслуговуються даною ділянкою газопроводу, м3 /(год·м).

4) Визначаються шляхові і еквівалентні витрати газу на ділянках за формулами

, м3 /год, (1.69)

, м3 /год, (1.70)

де Qшлях - шляхова витрата газу на ділянці, м3 /год;

Qек - еквівалентна витрата газу на ділянці, м3 /год;

Li - довжина ділянці, м.

При цьому сума шляхових витрат газу повинна дорівнювати витраті газу на ГРП без врахування витрати газу зосереджених споживачів (відхилення допускається не більш 0,5 %).

Далі за розрахунковою схемою обчислюються транзитні витрати газу по ділянках, тобто кількість газу, що іде на живлення наступних ділянок. Транзитна витрата визначається як сума шляхових, зосереджених і транзитних витрат всіх ділянок, які приєднуються до кінця ділянки, що розраховується. Якщо на ділянці поставлена відсічка , то транзитна витрата на неї дорівнює нулю. Визначення транзитних витрат газу починають з найбільш віддалених ділянок, наближаючись поступово до ГРП.

Розрахункова витрата газу Qp на ділянці визначається за формулою:

, м3 /год, (1.71)

де Qтр - транзитна витрата газу на ділянці, м3 /год.

Розрахунок шляхових, еквівалентних, транзитних витрат газу зводиться в таблицю 1.11.

Таблиця 1.11 – Визначення розрахункових витрат газу по ділянках мережі

Номер

ділянки

Довжина

ділянки, м

Питома витрата газу на ділянці, м3 /(годм)

Витрати газу на ділянці, м3 /год

Qшлях

Qек

Qтр

Qр

1

2

3

4

5

6

7

2-1

300

0,193

57,9

28,95

0

28,95

2-3

400

0,228

91,2

45,6

0

45,6

6-3

240

0,228

54,72

27,36

0

27,36

5-4

300

0,271

81,3

40,65

0

40,65

5-6

400

0,296

118,4

59,2

0

59,2

4-1

240

0,193

46,32

23,16

0

23,16

5-2

240

0,421

101,04

50,52

149,1

199,62

7-4

260

0,078

20,28

10,14

46,32

56,46

8-7

300

0,146

43,8

21,9

73,4

95,3

8-9

290

0,12

34,8

17,4

92,52

109,92

9-10

110

0,092

10,12

5,06

74,8

79,86

8-5

260

0,146

37,96

18,98

542,54

561,52

10-6

260

0,068

17,68

8,84

54,72

63,56

7-В

100

0,068

6,8

3,4

0

3,4

А-8

100

0,12

12

6

825,02

831,02

9-С

100

0,076

7,6

3,8

0

3,8

10-Д

100

0,024

2,4

1,2

0

1,2

11-В

100

0,068

6,8

3,4

0

3,4

А-12

100

0,12

12

6

957,63

963,63

13-С

100

0,076

7,6

3,8

0

3,8

14-Д

150

0,024

3,6

1,8

0

1,8

12-11

300

0,152

45,6

22,8

48,81

71,61

12-13

290

0,129

37,41

18,71

122,68

141,39

13-14

250

0,098

24,5

12,25

66,42

78,67

11-15

160

0,084

13,44

6,72

28,57

35,29

12-16

160

0,161

25,76

12,88

677,37

690,25

13-17

160

0,151

24,16

12,08

0

12,08

14-18

230

0,074

17,02

8,51

45,8

54,31

16-15

300

0,152

45,6

22,8

0

22,8

16-17

290

0,146

42,34

21,17

80,02

101,19

17-18

400

0,149

59,6

29,8

0

29,8

18-22

200

0,075

15

7,5

30,8

38,3

17-21

140

0,144

20,16

10,08

0

10,08

16-20

140

0,137

19,8

9,59

490,23

499,82

15-19

140

0,068

9,52

4,76

19,05

23,81

20-19

300

0,195

58,5

29,25

0

29,25

20-21

290

0,194

56,26

28,13

163,22

191,35

21-22

530

0,229

121,37

60,69

0

60,69

22-26

200

0,154

30,8

15,4

0

15,4

21-25

150

0,279

41,85

20,93

0

20,93

20-24

150

0,252

37,8

18,9

174,45

193,35

19-23

150

0,127

19,05

9,53

0

9,53

24-23

300

0,127

38,1

19,05

0

19,05

24-25

290

0,125

36,25

18,13

100,1

118,23

25-26

650

0,154

100,1

50,05

0

50,05

ГРП-А

1806,65

1806,65

СУМА

1713,69

невязка;

невязка.


Порядок гідравлічного розрахунку мережі низького тиску:

1) Використовуючи складену схему мережі, визначають розрахункові витрати газу по ділянках;

2) Вибирається головний напрямок (найбільш довгий і навантажений напрямок від ГРП до нульової точки);

Для ділянок головного напрямку визначаються розрахункові довжини за формулою

, м, (1.72)

де Li - довжина ділянки напрямку, м.

3) Визначається середня питома втрата тиску по напрямку, що розраховується за формулою

, Па/м, (1.73)

де D P - перепад тиску по напрямку, Па, що може бути визначений за формулою

, Па, (1.74)

де Pп - початковий тиск газу, Па;

Pк - кінцевий тиск газу, Па;

S Lр - сума розрахункових довжин ділянок по напрямку, м.

По номограмах або таблицях, орієнтуючись на витрату газу на ділянці і hср , вибирають діаметр газопроводу і визначають дійсну питому втрату тиску - hд .

4) Обчислюють падіння тиску на ділянці за формулою


, Па. (1.75)

5) Визначається тиск газу у вузлах напрямку як різниця між тиском газу на початку ділянки і втратами тиску на ділянці. На першій ділянці за початковий тиск приймається тиск на виході з ГРП.

6) Сумарні втрати тиску по напрямку порівнюються з допустимими. Якщо отримані втрати тиску перевищують допустимі, то змінюють діаметри по ділянках і розрахунок повторюють.

DРнапр = DРділ , Па. (1.76)

Повинна виконуватися умова:

DРнапр DРдоп ; (1.77)

DРдоп = Рн – Рк . (1.78)

Гідравлічний розрахунок кільцевих мереж газопроводів слід виконувати з увязуванням тиску газу у вузлових точках розрахункових кілець при максимальному використанні допустимої втрати тиску газу. Нев’язка втрат тиску в кільці допускається до 10%. Якщо нев’язка перевищує 10%, необхідно змінити діаметри газопроводів таким чином, щоб означена умова виконувалася.

Після розрахунку напрямків розраховуються ділянки - перемички. Увязування перемичок виконується по тиску у вузлах. Допустима нев’язка - 10%.

Гідравлічний розрахунок мереж низького тиску зводиться в таблицю 1.12.


Таблиця 1.12 - Гідравлічний розрахунок мережі низького тиску

Номер ділянки

Довжина ділянці, м

Середнє питоме падіння тиску hср , Па/м

Розрахункова витрата газу,Qp , м3 /год

dн хS, мм

Падіння тиску

Тиск

газу у

вузлі,

Па

За планом, l, м

Розрхункова, lр =1,1l, м

на 1 м, hд,

Па/м

на ділянці, hд xlp, Па

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Напрямок 1 (ГРП-А-12-16-20-24-25-26)

1

50

55

0,708

1806,39

426х9

0,25

13,75

2986,25

2

100

110

963,37

325х8

0,35

38,5

2947,75

3

160

176

627,98

273х7

0,45

79,2

2868,55

4

140

154

457,97

273х7

0,25

38,5

2830,05

5

150

165

193,35

159х4

0,6

99

2731,05

6

290

319

118,23

108х4

1,8

574,2

2156,85

7

650

715

50,05

108х4

0,45

321,75

1835,1

1694

1164,9

Па/м

невязка =

Напрямок 2 (12-13-14-18-22-26)

8

290

319

0,932

203,4

219х6

0,3

95,7

2852,05

9

250

275

78,67

108х4

0,8

220

2632,05

10

230

253

54,31

108х4

0,6

151,8

2480,25

11

200

220

38,3

76х3

1,5

330

2150,25

12

200

220

15,4

57х3

1,4

308

1842,25

1287

1105,5

Па/м

невязка =

Гідравлічний розрахунок мережі низького тиску з визначенням розрахункових витрат газу визначається на ЕОМ.

Щоб зробити розрахунки на ЕОМ необхідні наступні вихідні дані:

Номер ГРП1

Початковий тиск газу на ГРП, Па3000

Кінцевий тиск газу, Па1800

Щільність газу, кг/м3 0,82

Параметр обмеження діаметрів13 мм

Вид прокладкипідземна

Кількість ділянок 46

Для розрахунку складемо допоміжні таблиці.

Таблиця 1.13 – Характеристика ділянок у мережі

№ ділянки

Довжина ділянки, м

Розрахункова витрата, м3 /год

№ ділянки

Довжина ділянки, м

Розрахункова витрата, м3 /год

1

50

1806,65

24

300

19,05

2

100

963,63

25

300

29,25

3

160

690,25

26

300

22,8

4

140

499,82

27

100

831,02

5

150

193,35

28

260

561,52

6

290

118,23

29

240

199,62

7

650

50,05

30

400

45,6

8

290

141,39

31

290

109,92

9

250

78,67

32

110

79,86

10

230

54,31

33

260

63,56

11

200

38,3

34

240

27,36

12

200

15,4

35

400

59,2

13

290

191,35

36

300

95,3

14

530

60,69

37

260

56,46

15

290

101,19

38

240

23,16

16

400

29,8

39

300

28,95

17

160

12,08

40

300

40,65

18

140

10,08

41

100

3,4

19

150

20,93

42

100

3,4

20

300

71,61

43

100

3,8

21

160

35,29

44

100

3,8

22

140

23,81

45

100

1,2

23

150

9,53

46

150

1,8

Таблиця 1.14 – Характеристика напрямків

Номер на-правління

Номер ділянки початку напрямку

Номер ділянки кінця напрямку

Номер ділянки до якого пребідує початок напрямку

Номер ділянки до якого пребідує кінець напрямку

1

1

7

1

-7

2

8

12

2

-12

3

13

14

4

11

4

15

16

3

10

5

17

17

8

15

6

18

18

15

13

7

19

19

13

6

8

20

23

2

-23

9

24

24

5

-24

10

25

25

4

22

11

26

26

3

21

12

27

30

1

-30

13

31

34

27

-34

14

35

35

28

33

15

36

38

27

-38

16

39

39

29

-39

17

40

40

28

37

18

41

41

36

-41

19

42

42

20

-42

20

43

43

31

-43

21

44

44

8

-44

22

45

45

32

-45

23

46

46

9

-46

Розрахунок на ЕОМ приведений у додатку А.

Таблиця 1.15 - Таблиця відповідності

Номер ділянки для розрахунку на ЕОМ

Номер ділянки на схемі

Внутрішній діаметр газопроводу при розрахунку на ЕОМ, мм

dн x S, мм

1

ГРП-А

408

426х9

2

А-12

309

325х8

3

12-16

259

273х7

4

16-20

259

273х7

5

20-24

149

159х4

6

24-25

100

108х4

7

25-26

100

108х4

8

12-13

207

219х6

9

13-14

100

108х4

10

14-18

100

108х4

11

18-22

67

76х3

12

22-26

50

57х3

13

20-21

149

159х4

14

21-22

100

108х4

15

16-17

149

159х4

16

17-18

80

89х4,5

17

13-17

67

76х3

18

17-21

50

57х3

19

21-25

50

57х3

20

12-11

124

133х4

21

11-15

67

76х3

22

15-19

50

57х3

23

19-23

39

42х3

24

24-23

50

57х3

25

20-19

67

76х3

26

16-15

67

76х3

27

А-8

207

219х6

28

8-5

207

219х6

29

5-2

149

159х4

30

2-3

80

89х4,5

31

8-9

124

133х4

32

9-10

80

89х4,5

33

10-6

100

108х4

34

6-3

67

76х3

35

5-6

100

108х4

36

8-7

124

133х4

37

7-4

80

89х4,5

38

4-1

67

76х3

39

2-1

67

76х3

40

5-4

80

89х4,5

41

7-В

32

38х3

42

11-В

32

38х3

43

9-С

32

38х3

44

13-С

32

38х3

45

10-Д

32

38х3

46

14-Д

32

38х3

Рисунок 1.1 – Схема розподілу потоку газу по мережі низького тиску

Рисунок 1.2 – Схема розподілу потоку газу по мережі середнього тиску

1.9 Підбір обладнання газорегуляторного пункту

1.9.1 Підбір газового фільтра

Фільтр служить для очищення газів від механічних домішок і установлюється на вхідному патрубку перед ЗЗК і регулятором тиску.

У ГРП установлюємо волосяний фільтр. Для забезпечення достатнього ступеня очищення обмежують швидкість газового потоку через фільтр, що ха-рактеризуется максимально припустимим перепадом тисків у касеті. Цей перепад не повинний перевищувати в процесі експлуатації 10 кПа, а після очищення чи промивання 4-5 кПа.

Для виміру перепаду тиску на працюючому фільтрі, застосовують дифманометри, що приєднуємо до штуцерів, що мається в корпусі фільтра.

Визначається пропускна здатність фільтра за формулою

, (1.78)

де QТ – таблична пропускна здатність фільтра, м3 /ч. Для фільтра ФГ – 100 QТ = 11000 м3 /год;

P – перепад тиску у фільтрі, кПа, приймається Р = 2,5 кПа;

Рт – табличний перепад у фільтрі, кПа, приймається Рт = 5 кПа;

Р – абсолютний тиск газу перед фільтром, кПа, приймаємо з гідравлічного розрахунку Р=375,21 кПа;

Рт – табличне значення абсолютного тиску у фільтрі, приймається

Рт = 300+100 = 400 кПа;

г – щільність газу, кг/м3 , г =0,82 кг/м3 ;

Qгрп =1806,42 м3 /год.

.

Пропускна здатність фільтра повинна бути дорівнює чи більше витрати газу на ГРП.


Qф Qгрп , 7112,9 м3 /год 1806,42 м3 /год

Умова виконана, приймається до установки фільтр ФГ-100.

1.9.2 Підбір регулятора тиску

Регулятор тиску автоматично знижує тиск газу, що протікає через нього, і підтримує його після себе постійним на заданому рівні не залежно від витрати чи коливань тиску на вході.

Здійснюється перевірка регулятора тиску РДУК2 – 100/70.

Пропускна здатність регулятора тиску визначається за формулою

м3 /год, (1.79)

де: QТ – таблична пропускна здатність регулятора тиску, м3 /год, QТ = 5650 м3 /год;

Р1 – абсолютний тиск газу перед регулятором тиску, кПа, приймається з гідравлічного розрахунку газопроводу з урахуванням втрат у фільтрі.

Р1 = Р – DРф = 375,21-10 = 365,21 кПа.

Р2 – абсолютний тиск газу після регулятора тиску, кПа;

Р2 = 100 + 3 = 103 кПа;

Р1Т – табличний абсолютний тиск газу перед регулятором тиску, кПа.

Р1Т = 300 + 100 = 400 кПа;

Р2 /Р1 = 103/365,21=0,28 0,5


отже режим витікання є сверхкритичним.

м3 /год.

Для нормальної роботи регулятора тиску його максимальна пропускна здатність (навантаження) повинна бути не більш 80-85%, а мінімальна - не менш 10% від розрахункової пропускної здатності при заданому вхідному Р1 і вихідному Р2 тисках повинні виконуватися умови:

Qmin QГРП Qmах (1.80)

Qmах =0,85Qрд =0,854870,6=4140,01 м3 /год; (1.81)

Qmin =0,1Qрд =0,14870,6=487,06 м3 /год; (1.82)

487,06 м3 /год 1806,42 м3 /год 4140,01 м3 /год.

Умова виконується, отже, регулятор тиску типу РДУК2 – 100/70 підходить для даного ГРП.

1.9.3 Підбір запобіжних клапанів

Відповідно до правил безпеки Госгортехнадзора в ГРП необхідно встановлювати 2 запобіжні клапани - один запірний, інший скидний.

1.9.3.1 Запобіжний запірний клапан (ЗЗК)

Запірний клапан установлюється до регулятора по ходу газу і настроюється на попередньо припустиме підвищення і припустиме зниження тиску газу за регулятором. Запірний клапан призначений для автоматичного відключення газу перед регулятором у випадку різкого підвищення чи зниження тиску газу за регулятором вище встановлених меж.

Відповідно до Правил безпеки при кільцевих мережах ЗЗК настроюється на спрацьовування при тиску перевищуючому на 15% максимально припустимий робочий тиск газу в газопроводі за регулятором.

Рззк мах =1,15 Р2 , кПа, (1.83)

де Р2 – надлишковий тиск газу після регулятора тиску, кПа.

Рззк мах =1,15 3=3,45 кПа.

Рззк мin =0,7 кПа для низького тиску.

Для ПКН(В)-100 межі настроювання при зростанні тиску 2-60 кПа, а при зменшенні тиску 0,3-3 кПа.

Приймаємо ПКН(В)-100.

1.9.3.2 Запобіжний скидний клапан (ЗСК)

Скидний клапан призначений для запобігання спрацьовування запірного клапана при незначному підвищенні тиску газу за регулятором. Настроювання скидного клапана здійснюють таким чином, щоб він починав спрацьовувати, тобто скидати газ в атмосферу при тиску в газопроводі більше, ніж нормальне підтримуване регулятором і менше, ніж тиск, на який настроєний ЗЗК.

Відповідно до Правил безпеки при кільцевих мережах ЗСК повинне забезпечувати відкриття при перевищенні встановленого максимального робочого тиску не більше ніж на 25 %.

. (1.84)

кПа.


Кількість газу, яке треба скинути через ЗСК, визначається за формулою

м3 /год, (1.85)

де QРД – пропускна здатність регулятора при розрахункових вхідному і вихідному тиску газу, м3 /год.

м3 /год.

Фактична пропускна здатність пружинного клапана визначається за формулою

м3 /год, (1.86)

де – коефіцієнт витрати. = 0,6;

F – площа сідла рівна найменшої площі перетину в проточній частині, мм2 . F=1960 мм2 ; – коефіцієнт, що залежить від відношення Рвих /Рвх . =0,98;

Pвих – абсолютний тиск на виході з клапана, кПа;

Рвх – абсолютний тиск на вході в клапан, кПа, приймається рівним тиску при максимальній межі Рвх = 103,75 кПа;

P – утрати тиску в клапані, кПа. DР = 0,01 кПа.

м3 /год.

При правильному підібраному скидному клапані повинна виконуватися умова:Qф QЗСК , 20,22 м3 /год 2,44 м3 /год, що задовольняє умові.

Приймається до установки ПСК-50Н.


1.9.4 Підбір обвідного трубопроводу

Обвідний трубопровід установлюється для постачання через нього газом споживачів на час ревізії і ремонту устаткування, змонтованого на основній (робочій) лінії. Діаметр байпаса приймається 76х3,0 мм. Щоб забезпечити регулювання тиску газу при роботі ГРП без регулятора на байпасі послідовно встановлюються дві засувки dу =80 мм 30с41нж. Між пристроями, що відключають, розміщається продувна свіча 25х2,5 мм із краном, що відключає dу =20 мм 11ч3бк. Також установлюється манометр.

1.9.5 Контрольно-вимірювальні прилади

Відповідно до [2] установлюються лічильники показуючий і реєструючий, манометри для виміру вхідного тиску, температури, витрати. Також установлюються манометри самопищущі і показуюючі (технічні) для реєстрації і контролю вихідного тиску природного газу.

1.10 Матеріали й обладнання

При будівництві газопроводів застосовують, як правило, сталеві труби. В останні роки для газопроводів підземних починають використовувати поліетиленові труби, особливо для транспортування газів зі змістом H2 S більш 3%, а також при дуже високої корозійній активності ґрунтів і при наявності блукаючих струмів.

Відповідно до рекомендацій [2] для будівництва систем газопостачання варто застосовувати труби, виготовлені з вуглецевої сталі звичайної якості за ГОСТ 380 чи якісній сталі за ГОСТ 1050, що добре зварюється і містить не більш 0,25 % вуглецю.

Для газопостачання можуть бути використані беззастережно труби групи В, неприпустиме застосування труб групи Д.

По методу виготовлення труби бувають безшовні і шовні. Безшовні труби дорогі. Труби прямошовні, електрозварені (ГОСТ 10705 і 10706) застосовуються для підземних газопроводів з тиском до 1,2 МПа.

Труби водо- газопровідні по ГОСТ 3262 застосовуються для спорудження газопроводів низького тиску діаметром до 80 мм. Вибір сталевих труб для систем газопостачання здійснюється у відповідності до [2].

Засувки - запірний пристрій, у якому перекриття проходу здійснюється поступальним переміщенням затвора в напрямку, перпендикулярному до руху потоку середовища. Засувки бувають паралельні і клинові. Паралельні засувки простіше у виготовленні, але клинові надійніше в роботі. Клинові засувки застосовуються при будь-якому тиску, паралельні - при низькому і середньому. Діаметр засувок 50 мм і вище.

Крани - це запірні пристрої, у яких рухлива деталь затвора (пробка) має форму тіла обертання з отвором для пропуску потоку і при перекритті потоку обертається навколо своєї осі.

У залежності від форми затвора крани розділяються на конічні, циліндричні і кульові, чи зі сферичним затвором.

У залежності від способу приєднання розрізняють муфтові, фланцеві, цапкові.

У залежності від способу герметизації крани розділяються на натяжні і чепцеві.

Бронзові і латунні крани встановлюються в процесі експлуатації.

При виборі арматури необхідно враховувати наступні властивості матеріалів і сплавів:

- природний газ не впливає на чорні метали;

- чавунна арматура має більш низькі механічні характеристики;

- фланці чавунної арматури не можуть працювати на вигин;

- на мідні сплави сильно впливає вуглеводень.

При розташуванні колодязів у водонасичених ґрунтах застосовують гідроізоляцію: зовнішні стіни колодязя штукатурять водонепроникним цементом. При установці в колодязі сталевої засувки допускається влаштовувати косу фланцеву вставку в якості монтажного пристрою, що компенсує.

2. Розрахунок техніко-економічних показників

2.1 Капіталовкладення в мережі середнього тиску

Капіталовкладення в мережі середнього тиску визначаються за формулою

(2.1)

де Кі - вартість прокладки 1 м і-го діаметра з урахуванням вартості труб, грн; lі - довжина і-го діаметра, м.

Розрахунок зводиться в таблицю 2.1.

Таблиця 2.1 – Капітальні вкладення в мережі середнього тиску

dв , мм

dн x S, мм

l, м

К, грн/м

К· l, грн

1

2

3

4

5

408

426х9,0

1040

181,11

188350

309

325х8,0

3670

122,09

448070

359

377х9,0

110

142,73

15700

259

273х7,0

1110

105,94

117590

150

159х4,5

200

52,05

10410

100

108х4,0

300

35,38

10610

125

133х4,0

300

42,34

12700

83

89х3,0

100

27,62

2760

51

57х3,0

100

21,35

2140

70

76х3,0

100

23,56

2360

7030

810690

2.2 Капіталовкладення в мережі низького тиску

Капітальні вкладення в мережі низького тиску визначаються за формулою


(2.2)

де К1 - вартість прокладки 1 погонного метра з урахуванням вартості труб, грн/м;

Приймається по середньозваженому діаметрі, що визначається за формулою

, (2.3)

де lнд – загальна довжина мереж низького тиску, м.

Результати зводимо в таблицю 2.2.

Таблиця 2.2 - Капітальні вкладення в мережі низького тиску

dв , мм

dн x S, мм

l, м

dн ·li ,

мм·м

d2 н ·li ,

мм2 ·м

1

2

3

4

5

408

426х9,0

50

21300

9073800

309

325х8,0

100

32500

10562500

259

273х7,0

300

81900

22358700

149

159х4,0

970

154230

24522570

100

108х4,0

2610

281880

30443040

207

219х6,0

650

142350

31174650

67

76х3,0

1900

144400

10974400

50

57х3,0

930

53010

3021570

80

89х4,5

1470

130830

11643870

124

133х4,0

890

118370

15743210

39

42х3,0

150

6300

264600

32

38х3,0

650

24700

938600

1191770

170721510

Середньозважений діаметр:

dср = 170721510/1191770=143 мм;

dу = 159х4 мм, К1 = 52,05 грн/м.

Капітальні вкладення: Кнд = 52,05·26100 = 1358505 грн.

2.3 Основні показники проекту

Таблиця 2.3 - Розрахунок техніко-економічних показників

Найменування показників

Обґрунтування

Од. вим.

Величина чи її розрахунок

1

2

3

4

1. Загальна річна витрата газу

Таблиця 1.4

м3 / рік

135682303

2. Загальний розрахункова витрата газу

Таблиця 1.5

м3 /год

38647

3. Довжина газових мереж:

за генпланом

а)середнього тиску

lсд

м

7030

б) низького тиску

lнд

м

26100

4. Капітальні вкладення у газо-ві мережі:

а)середнього тиску

Таблиця 2.1

грн

810690

б) низького тиску

Кнд =к1 ·lнд

грн

1358505

в) у ГРП

Кгрп =n·Р

грн

Кгрп =2·90000=

=180000

г) у систему газопостачання

Кзаг =Ксд +Кнд +Кгрп

грн

Кзаг =810690+

+1358505+180103 =

=2349195

5. Собівартість експлуатації:

а) мереж середнього тиску

Ссд =0,033·Ксд +0,654·1сд

грн/рік

Ссд =0,033·810690+

+0,654·7030=31350,39

б) мереж низького тиску

Снд =0,033·Кнд +0,2368·lнд

грн/рік

Снд =0,033·1358505+

+0,236826100=51011,145

в) ГРП

Сгрп =0,26·Кгрп

грн/рік

Сгрп =0,26·180103 =46800

г) Загальні витрати на експлуатацію

Сзаг =Ссд +Снд +Сгрп

грн/рік

Сзаг =31350,39+51011,145+

+46800=129161,535

6. Приведені витрати

П = 0,12·Кзаг + Сзаг

грн/рік

П = 0,12·2349195+

+ 129161,535=411064,935

7. Собівартість транспортування 1000 м3 природного газу

Стр =Сзаг / (Qрік ·10-3 )

Стр =129161,535/135682,303=

=0,95

3. Газопостачання житлового будинку

Розрахунок газопроводу здійснюємо для чотириповерхового житлового будинку, що постачається природним газом.

Об’єм кухонь 20,3 і 11,21, висота кухонь – 2,7 м. Отже, у кухнях можна встановлювати двох- і чотирьохпальникові газові плити і газові проточні водонагрівачі.

3.1 Визначення розрахункових витрат газу

Номінальну витрату газу газовими приладами , (м3 /год), визначаємо за формулою

(3.1)

де Qтi – теплова потужність газового приладу, кВт; складається з потужностей складових частин газового приладу:

- водонагрівач типу ВПГ-18 (згідно з довідковими даними)

- 2 – пальникова газова плита (ГП2)

(3.2)

- 4 – пальникова газова плита (ГП2)

(3.3)

де Qт гн – теплова потужність пальника нормальної потужності:

- знижена 0,7 кВт;

- нормальна 1,9 кВт;

- підвищена 2,8 кВт;

qд.ш – теплова потужність духової шафи, кВт, обумовлена як добуток теплової потужності основного пальника духової шафи на його корисний обсяг V, (дм3 ), рівний 0,09 дм3 . Теплова потужність духової шафи:

- для ГП2 – 40 кВт/дм3 ;

- для ГП4 – 53,5 кВт/дм3 .

Водонагрівач газовий типу ВПГ-18:

м3 /год.

2 - пальникова газова плита (ГП2) (обидва пальники нормальної потужності):

4 - пальникова газова плита (ГП4) (2 пальника нормальної потужності, 1 – знижена, 1 – підвищена):

Розрахунок розрахункових витрат газу зводимо в таблицю 3.1.


Таблиця 3.1 – Розрахункові витрати газу

№ ділянки

Асортимент

устаткування

Кількість

приборів чи груп

Коефіцієнт одночасності, Кsim

Витрата газу, м3 /год

Номінальний

Розрахунковий групою Qр =qном ·Кsim

Розрахунковий на ділянці

1

2

3

4

5

6

7

ВПГ-1

ВПГ

1

1

1,78

1,78

1,78

1-3

ВПГ+ ГП2

1

0,75

2,512

1,884

1,884

3-4

ВПГ+ ГП2

2

0,64

5,024

3,215

3,215

4-5

ВПГ+ ГП2

3

0,52

7,536

3,919

3,919

5-6

ВПГ+ ГП2

4

0,39

10,048

3,919

3,919

6-7

ВПГ+ ГП2

8

0,335

20,096

6,732

6,732

7-8

ВПГ+ ГП2

12

0,299

30,144

9,013

9,013

8-9

ВПГ+ ГП2

16

0,272

40,192

10,932

10,932

9-10

ВПГ+ ГП2

20

0,260

50,24

13,062

13,062

10-11

ВПГ+ ГП2

24

0,250

60,288

15,072

15,072

11-12

ВПГ+ ГП2

ВПГ+ ГП4

24

12

0,217

0,238

60,288

35,736

13,08

8,505

21,585

12-13

ВПГ+ ГП2

ВПГ+ ГП4

24

12

0,217

0,238

60,288

35,736

13,08

8,505

21,585

3.2 Гідравлічний розрахунок внутрішньобудинкових газопроводів

Розрахунок виконуємо в наступній послідовності:

1) Складаємо схему газопроводів і нумеруємо ділянки.

2) Визначаємо довжини ділянок l, (м).

3) Приймаємо процентні надбавки а, (%),по ділянках за [2].

4) Визначаємо розрахункові довжини lр , (м), ділянок за формулою

(3.4)

5) Визначаємо сумарну розрахункову довжину lр , (м).

6) Визначаємо середню питому втрату тиску hср , (Па/м), за формулою

hср =(Pприп - D Рприл - D Рлічил )/ lр , (3.5)

де Pприп – припустимий перепад тиску в двірських і внутрішніх газопроводах [2], Па;

D Рприл - утрати тиску в газовому приладі, Па;

D Рлічил - утрати тиску в газовому лічильнику, Па.

7) По номограмі для розрахунку газопроводів низького тиску [1] підбираємо діаметр d, (мм), і визначаємо дійсні втрати тиску hд , (Па/м).

8) Визначаємо опір ділянок (Па) за формулою

D Р=hд ·lр . (3.6)

9) Визначаємо гідростатичний тиск Нд , (Па) за формулою

Hд = ± 9,81·Z·( r п - r г ), (3.7)

де Z – величина вертикальної ділянки, м;

r п , r г – густина повітря і газу, кг/м3 .

Розрахунок зводимо до таблиці 3.2.

Таблиця 3.2 – Гідравлічний розрахунок внутрішньобудинкових газопроводів

№ ділянки

Qр ,

м3 /год

Довжина ділянки l, м

а, %

lр , м

hср , Па/м

dн xS, мм

hд , Па/м

hд ·lр , Па

Hг , Па

Падіння тиску на ділянці DРзаг , Па

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

ВПГ-1

1,78

1,4

450

7,7

3,18

21,3х2,8

5,5

42,35

6,49

48,84

1-2

1,884

1,7

450

9,35

21,3х2,8

7,4

69,19

-

69,19

2-3

1,884

3,0

20

3,6

21,3х2,8

7,4

26,64

-13,92

12,72

3-4

3,215

3,0

20

3,6

26,8х2,8

4,5

16,2

-13,92

2,28

4-5

3,919

3,0

20

3,6

33,5х3,2

2,3

8,28

-13,92

-5,64

5-6

3,919

1,3

25

1,63

33,5х3,2

2,3

3,75

-

3,75

6-7

6,732

14,8

25

18,5

38х3

2,5

46,25

-

46,25

7-8

9,013

0,8

25

1,0

38х3

4,1

4,1

-

4,1

8-9

10,932

14,8

25

18,5

42,3х3,2

3,4

62,9

-

62,9

9-10

13,062

0,8

25

1,0

48х3,5

2,7

2,7

-

2,7

10-11

15,072

14,8

25

18,5

48х3,5

3,5

64,75

-

64,75

11-12

21,585

1,9

25

2,38

57х3

2,1

4,99

-8,82

-3,83

12-13

21,585

4,5

10

4,95

57х3

2,1

10,4

-20,88

-10,48

94,31

297,53

Перевіряємо виконання умови: 297,53; 297,53300 – умова виконана.

3.3 Розрахунок відводу продуктів згоряння

Продукти згоряння від кожного газового приладу відводять по окремому димоході в атмосферу.

При розрахунку димоходу визначаємо розмір поперечних перерізів димоходів і приєднувальної труби, а також вибираємо матеріал і товщину стінок димоходів, при яких розрідження перед газовим приладом буде не менше припустимого, а температура газів, що ідуть, буде вище точки роси.

Розміри димоходів (площі перетину, висоти димарів ) приймаємо з урахуванням вимог, а діаметр приєднувальної труби приймаємо рівним діаметру димовідводячого патрубка приладу. Приєднувальна труба повинна мати довжину не більш 3 м, а кількість поворотів - не більш трьох.

Вихідні дані:

- спалюється природний газ, для якого Qн =36395 кДж/м3 ;

- тип і потужність газового приладу - ВПГ-18, Qт =18 кВт;

- коефіцієнт витрати повітря – =2,5;

- температура газів, що ідуть, у газових приладах – 190 0 С;

- необхідне розрідження перед тягоперервачем приладу – 3 Па;

- температура точки роси в продуктах згоряння – 46 0 С;

- барометричний тиск – 101000 Па.

Розрахунок комунікацій по видаленню продуктів згоряння газоподібного палива проводимо в наступній послідовності:

1) Визначаємо обсяги продуктів згоряння природного газу, що утворяться при спалюванні 1м3 газу:

- теоретично необхідна кількість повітря Vо , (м3 /м3 ), розраховується за формулою

. (3.8)

- об’єм двоокисю вуглецю (вуглекислого газу) , (м3 /м3 ), розраховується за формулою

. (3.9)

- об’єм азоту , (м3 /м3 ), розраховується за формулою

(3.10)

- об’єм водяної пари , (м3 /м3 ), розраховується за формулою


(3.11)

де d - вологовміст природного газу, г/кг. Якщо він невідомий приймають

d =10,1 г/кг.

- об’єм надлишкового кисню , (м3 /м3 ), розраховується за формулою

(3.12)

- сумарний об’єм продуктів згорання , (м3 /м3 ), розраховується за формулою

(3.13)

2) Визначається густина продуктів згорання природного газу при температурі 0 0 С і тиску 101325 Па, , (кг/м3 ) за формулою

(3.14)


3) Витрата продуктів згоряння природного газу через димохід , (м3 /год), визначається за формулою

(3.15)

4) Розраховуємо охолодження продуктів згоряння , (о С), за формулою

(3.16)

де tнi – температура газів, що ідуть, на початку ділянки, С;

tов – температура повітря, що оточує димохід, С;

Qпс – витрата продуктів згоряння через димохід, м3 /год;

k – коефіцієнт теплопередачі стінок димоходу, Вт/(м2 К);

F – поверхня теплообміну, м2

F = p ·d·l . (3.17)

На першій ділянці температуру tнi приймаємо рівній температурі газів, що ідуть. Значення k приймаємо за [1]. Температуру tов приймаємо рівній середній температурі приміщення, у якому встановлений газовий прилад (для кухні 20 С).

Розрахунок ведеться у відповідності зі схемою, приведеної на рисунку 3.1.


Рисунок 3.1 – Схема відводу продуктів згоряння

Температуру газів, що ідуть, наприкінці ділянки , (o C), визначаємо за формулою

. (3.18)

Ділянка ВПГ-1

F= 3,14 · 0,14 · 0,5 = 0,22 м2 ;

Ділянка 1-2

F = 3,14 · 0,14 0,45 = 0,198 м2 ;


Ділянка 2-3

F = 0,14·0,14·0,61= 0,012 м2 ;

Ділянка 3-4

F = 0,14·0,14·1,235 = 0,024 м2 ;

Ділянка 4-5

F = 0,14·0,14·2= 0,039 м2 ;

Температура газів, що ідуть, більше точкики роси (171,74 С 46 С), значить випадання конденсату на поверхні каналу не буде.

5) Тяга, створювана вертикальними ділянками ВПГ-1 і 2-5, Рi т , (Па), визначається за формулою


(3.19)

де Н – висота вертикальної ділянки, м;

– температура навколишнього повітря, С;

– середня температура продуктів згоряння на ділянці, С, розраховується за формулою

(3.20)

де tн і tк – температури газів, що ідуть, на початку і наприкінці ділянки, 0 С.

– барометричний тиск, Па.

Сумарна тяга Рт , (Па), дорівнює

(3.21)

6) Визначаємо втрати на тертя по довжині тр , (Па), за формулою


(3.22)

де i – утрати на тертя по довжині на і-той ділянці, Па, які визначаються за формулою

(3.23)

де – коефіцієнт тертя, прийнятий для цегельних каналів і металевих окислених труб – 0,04;

l – довжина ділянки, м;

d – діаметр ділянки, м. Якщо перетин прямокутний, то приймаємо еквівалентний діаметр dекв .

- швидкість руху продуктів згоряння, м/с; визначаємо за формулою

(3.24)

де f – площа перетину труби, м2 ;

– густина газів, що ідуть, кг/м3 .

а) у приєднувальній трубі


б) у димоході

7) Визначаємо втрати на місцеві опори м.с , (Па), за формулою

(3.25)

де і м.с. – утрати на місцеві опори на і-той ділянці, Па, які визначаються за формулою

(3.26)

де Sz - сума коефіцієнтів місцевих опорів на ділянці.

а) у приєднувальній трубі:

Коефіцієнти місцевих опорів: при вході в тягопереривач x1 = 0,5; 2 поворота x2 = 0,9·2 = 1,8; на вході в цегельний димохід x3 = 1,2, Sx = 3,5.

б) у димоході:

Коефіцієнт опору при виході x = 1,5.


8) Визначаємо розрідження перед газовим приладом D Рроз , (Па)

D Рраз = D Рт - (D Ртр + D Рм.с. ). (3.27)

D Рроз = 18,03– (0,66+3,22) = 14,15 Па.

Розрідження перевищує мінімально необхідне (2 Па), отже, димохід забезпечить нормальну роботу водонагрівача.


4. Розрахунок інжекційного пальника середнього тиску

Вихідні дані для розрахунку:

- продуктивність пальника V = 5,5-8 м3 /год;

- тиск перед пальником Р=25,7 кПа;

Розрахунок складається з визначення наступних конструктивних елементів пальника: сопла, горловини змішувача, конфузора і розмірів вогневих отворів.

Визначається теоретично необхідна кількість повітря для горіння газу Vт , м3 /м3 :

Vт = 0,0476 [0,5Н2 + 0,5СО + (m +n/4)Cm Hn – О2 ] . (4.1)

Дійсна кількість повітря при =1,02, Vд , м3 /м3 , визначається за формулою

Vд = ·Vт . (4.2)

Vд = 1,02·9,624=9,82 м3 /м3 .

Задаємося швидкістю витікання газоповітряної суміші з пальника Wкр =10 м/с, температура суміші на виході з кратера tкр = 130 С (кратер охолоджується повітрям) і знаходимо площу кратера fкр , м2 і діаметр кратера dкр , м, за формулами

(4.3)

(4.4)

Обчислюється перетин fд , м2 , і діаметр вихідного кінця диффузора dд , м:

fд = (1,52)·fкр ; (4.5)

(4.6)

fд = 1,5·0,0024=0,0037 м2 ;

Діаметр горловини dг , м:

dг = 0,55·dд . (4.7)

dг = 0,55·0,068=0,038 м.

Робиться перевірка балансу енергії, кДж/м3 , для того, щоб розташовувана енергія струменя газу, що випливає із сопла пальника, була більше усіх втрат енергії в пальнику і на виході з неї:

(4.8)

де Е – прихід енергії, кДж/м3 ;

Еп – витрати енергії на створення швидкості інжекційного повітря, кДж/м3 ;

Ег – витрати енергії на зміну швидкості струменя газу, кДж/м3 ;

Ед – витрати енергії в дифузорі, кДж/м3 ;

Ен – витрати енергії у насадці-кратері пальника, кДж/м3 ;

Екр – витрати енергії с вихідною швидкістю газоповітряної суміші з кратера пальника, кДж/м3 .

Визначається швидкість газоповітряної суміші в горловині , м/с за формулою

(4.9)

де tсум – температура газоповітряної суміші на виході з отворів, приймається рівній температурі повітря в приміщенні 20 С;

Швидкість виходу газу із сопла , м/с визначається за формулою

(4.10)

Визначається енергія струменя газу, що випливає із сопла , м/с за формулою

(4.11)


Визначаються витрати енергії на створення інжекційного повітря, , кДж/м3 :

(4.12)

Визначаються витрати енергії на зміну швидкості струменя газу в горловині пальника , кДж/м3 :

(4.13)

Швидкість руху газоповітряної суміші на виході з диффузора , м/с, визначається за формулою

(4.14)

де t – температура газоповітряної суміші в горловині пальника приймається рівної 20 0 С.

Витрати енергії в дифузорі , кДж/м3 визначаються за формулою


(4.15)

де - коефіцієнт корисної дії дифузора; При приймається 0,8.

Визначається щільність газоповітряної суміші у вихідному перетині диффузора , кг/м3 :

(4.16)

Визначаються витрати енергії в насадці , кДж/м3 :

(4.17)

Визначаються витрати енергії в кратері пальника , кДж/м3 , але для цього визначається густина газоповітряної суміші на виході з кратера , кг/м3 :


(4.18)

(4.19)

Перевірка балансу енергії в пальнику:

Визначається необхідний тиск газу при мінімальному навантаженні , Па:

(4.20)

де - коефіцієнт витрати, приймається за табл. 1.1 [3].

Межа регулювання навантаження пальника , складе:

(4.21)


Визначається максимальна продуктивність пальника , м3 /год, за формулою

(4.22)

м3 /год, що більше 8 м3 /год.

Визначаються діаметри сопла , мм і конфузора , мм:

(4.23)

(4.24)

де Wв - швидкість повітря в конфузорі, приймається рівною 1-2 м/с.

Визначаються довжини горловини, дифузора, конфузора, кратера і сопла:

(4.25)

, приймаємо 250 мм;

(4.26)

(4.27)

(4.28)

де – кут розкриття дифузора, приймається щоб уникнути відриву струменя від стінок дифузора рівним 8 ;

– кут розкриття конфузора, приймається 40 ;

1 – кут розкриття кратера, приймається 30 .

Довжина , мм і діаметр , мм тунелю:

(4.29)

(4.30)


Список використаних джерел

1. Ионин А.А. Газоснабжение - М.: Стройиздат, 1989. – 439 с.

2. ДБН В.2.5-20-2001. Газоснабжение. К.: Госстрой Украины, 2001.-252 с.

3. Методические указания к расчету газовых горелок в курсовом проекте Газоснабжение района города/ Макеевка, ДонГАСА, 1987, 20 с.

4. Методичні вказівки до виконання курсового проекту Газопостачання району міста або селища (для студентів спеціальності 6.092100 Теплогазопостачання і вентиляція)/ Укл.: В.І. Захаров, З.В. Удовиченко, О.В. Захаров – Макіївка: ДонНАБА, 2009. - 33 с.

5. СНиП 2.01.01.-82 Стоительная климатология и геофизика. /Госстой СССР-М., Стройиздат, 1983 г., 136с.

Скачать архив с текстом документа