Родивилина Т.Ю., Иванов В.М. Теплотехника, теплогазоснабже-ние и вентиляция. Часть IV. Газоснабжение: Учебное пособие

Подождите немного. Документ загружается.

емкостного водонагревателя АГВ - 80 сечение дымохода 100 см

, а

диаметр присоединительной трубы 80мм.

Для нормальной работы газовых приборов в месте выхода

продуктов сгорания (после тягопрерывателя) следует поддерживать

разрежение, соответствующее типу прибора. При разрежении,

значение которого меньше допустимой величины, часть продуктов

сгорания будет выходить в помещение через прерыватель тяги.

Минимально необходимое разрежение перед газовыми приборами,

коэффициент избытка воздуха, а также характеристики продуктов

сгорания приведены в приложении 11.

Количество воздуха, подсасываемого через тягопрерыватель,

зависит от разрежения перед газовым прибором. Приближенно

можно считать, что при разрежении до 3 Па воздух через

тягопрерыватель почти не подсасывается, при разрежении 3 - 6 Па

воздух подсасывается до 20% объема уходящих газов, а при

разрежении 6 -10 Па - до 30%.

8.2. Расчет дымоходов

При расчете дымохода определяют размер поперечных сечений

дымохода и присоединительной трубы, а также величину разрежения

перед газовыми приборами. Поперечными сечениями

предварительно задаются, принимая скорость уходящих газов 1,5 - 2

м/с. О достаточности принятых размеров сечений судят по

полученной величине разрежения перед приборами. Тягу

рассчитывают по уравнению

р , р

нв т

=⋅

⎛

⎝

⎜

⎞

⎠

⎟

⋅0 0345

273

(16)

где

− тяга, создаваемая дымовой трубой, дымоходом или

вертикальным участком присоединительной трубы;

Н − высота участка, создаваемого тягу;

− средняя температура газов в участке;

⋅

− температура наружного воздуха;

− барометрическое давление.

Для определения средней температуры газов следует знать

снижение их температуры в результате остывания при движении по

соединительным трубам и дымовым каналам. Из сравнения

уравнения теплопередачи от уходящих газов к воздуху,

окружающему дымоход,

(

)

=−−kF t t

kF t

вух ов

и уравнения теплового баланса для участка газопровода

=⋅138

1000

3600

нс

получаем следующую зависимость для расчета остывания

уходящих газов:

Δt

ух о в

пс

−

⋅

0 384

(17)

В приведенных уравнениях:

k − среднее значение коэффициента теплопередачи для стенок

дымохода, отнесенное к внутренней поверхности, Вт/( м

⋅град);

− внутренняя поверхность расчетного участка дымохода, м

;

ух

− температура уходящих газов при входе в дымоход, °С;

t − падение температуры уходящих газов в расчетном участке,

°С;

Q − количество тепла, отдаваемого уходящими газами при

остывании на величину Δt, Вт;

1,38 − средняя объемная теплоемкость дымовых газов, кДж/

(м

⋅град) (условно принята постоянной);

п.с.

− расход продуктов сгорания через дымоход, м

/ч,

отнесенный к нормальным условиям.

Ниже приведены коэффициенты теплоотдачи в Вт/(м

⋅град) для

дымоходов и присоединительных труб:

Наружная дымовая труба с толщиной стенки в

один кирпич сечением:

1к х 1к ........................................................................... 3,25 - 3,75

1/2к х 1/2к ..................................................................... 3,95 - 4,53

Дымоходы в кирпичной стене над кровлей, тощина

стенок дымоходов полкирпича ..................................

3,13 - 3,48

Дымоходы, расположенные в кирпичной

оштукатуренной стене с толщиной стенки

дымохода полкирпича ................................................

2,32 - 2,56

Неутепленная стальная соединительная труба ........

3,48 - 4,65

Соединительная стальная труба, изолированная

асбестом, толщиной 2 см ............................................

2,9 - 3,84

Примерные значения падения температуры уходящих газов на 1

м дымохода следующие: в кирпичном дымоходе, расположенном во

внутренней стене, 2 - 6; в кирпичном дымоходе, расположенном

снаружи здания, 3 - 7°; в стальных соединительных трубах 6 - 12°.

Разрежение перед газовым прибором определяется по формуле:

(

)

ΔΔΔΔ

ΤΤΡ

рррр,

..газ м с

=− + (18)

где

газ

− разрежение перед газовым прибором;

тр

м⋅с

− потери давления на трении и местные сопротив-

ления при движении газов по соединительным трубам,

дымоходам и дымовой трубе; величина Δр

м⋅с

включает

потери давления, связанные с созданием скорости при

выходе из трубы.

Потери на трение рассчитывают по формуле

Δр

ух

=⋅

λρ

273

, (19)

где

− коэффициент трения, принимаемый для кирпичных каналов

и труб равным 0,04, для металлических труб - 0,02, для

металлических окисленных - 0,04;

l − длина расчетного участка, м;

d − диаметр, м ;

ух

− скорость уходящих газов, м/с, приведенная к нормальным

условиям;

ух

− плотность уходящих газов, кг/ м

, приведенная к нормаль-

ным условиям;

ср

− средняя температура газов в расетном участке, °С.

Если сечение прямоугольное, то берут эквивалентный диаметр

где f − живое сечение газохода, м

;

V − периметр поперечного сечения, омываемый газами, м.

Потери на местные сопротивления рассчитывают по уравнению

ΔΣр ,

..мс ух

=⋅

ζρ

273

(20)

где

Σζ

− сумма коэффициентов местных сопротивлений, включая

сопротивление при выходе из трубы.

При расчете дымоходов можно принимать следующие значения

коэффициентов местных сопротивлений:

Ввод в соединительную трубу из тягопрерывателя ............. 0,5

Поворот под углом 90° ............................................................

0,9

Внезапное расширение потока при входе в кирпичный

дымоход и поворот под углом 90°

..........................................

1,2

Выход из дымохода с зонтом

..................................................

1,5 - 2,5

9. ПРИМЕНЕНИЕ СЖИЖЕННОГО ГАЗА

Широкое развитие получило снабжение бытовых потребителей

сжиженными газами, которые могут использоваться для группового

и индивидуального снабжения.

Заводы вырабатывают сжиженный газ по ГОСТ 20448-80 трех

марок , содержащих пропан, бутан или их смесь.

С нефтеперерабатывающих заводов сжиженный газ

перекачивается насосами в емкости (железнодорожные и

автомобильные цистерны). Из цистерн жидкий газ переливают в

хранилища - подземные стальные резервуары. Из хранилищ

сжиженный газ подают в автоцистерны и баллоны для перевозки к

потребителям. Каждый баллон заполняется в течение 5 - 8 мин.

В случае группового снабжения газ доставляется к месту

потребления автоцистернами, из которых сливается в подземные

резервуары (рис. 6). В резервуарах, так же как и в баллонах,

происходит регазификация сжиженных газов, т.е. переход в

газообразное состояние, в котором они и поступают к приборам,

пройдя через регуляторы давления.

Обычно при групповом снабжении сжиженными газами

резервуары емкостью в 2 - 3 м

размещаются на территории

домовладения или микрорайона на достаточно большом расстоянии

от зданий. Количество резервуаров должно быть не менее двух. Это

требование вызвано необходимостью обеспечения бесперебойности

газоснабжения, а также тем, что резервуары должны периодически

осматриваться и ремонтироваться

Дворовая и внутридомовая газовая разводка от установок

группового газоснабжения осуществляется с соблюдением тех же

требований, что и разводка газа, подаваемого из городских газовых

сетей. Подземные резервуары и разводящие газопроводы

покрываются противокоррозионной изоляцией. Засыпаться

резервуары должны песчаным грунтов.

Групповая установка резервуаров должна иметь ограждения из

огнестойкого материала высотой не менее 2 м, причем расстояние от

резервуаров до ограждения должно быть не менее 1м.

Наземные резервуары для защиты от действия солнечных лучей

окрашиваются в светлый цвет или оборудуются теневыми кожухами,

навесами из несгораемых материалов. Необходимо следить за

состоянием окраски особенно в промышленных городах, где быстро

темнеет краска, в связи с чем количество поглощаемого солнечного

тепла возрастает, а температура и давление внутри резервуара резко

повышается.

Проезд к установкам группового снабжения сжиженным газом

должен иметь твердое дорожное покрытие. Установки должны быть

ограждены, причем внутри ограждения должны находиться ящик с

песком и лопата.

Для газоснабжения отдельных зданий широко используют

газобаллонные установки, состоящие из одного или нескольких

баллонов вместимостью 50 - 55 л, регулятора давления,

предохранительных клапанов, запорной арматуры и соединительных

трубопроводов.

Промышленность согласно ГОСТ 15860-80 выпускает газовые

баллоны различной вместимости (0,9; 2,5; 5; 12; 27; 50 и 80 л),

рассчитанные на давление 1,6 МПа.

У баллонов вместимостью до 27 л включительно в горловине

устанавливается самозакрывающийся клапан типа КБ-1, на который

крепится регулятор давления “Балтика-1”.

В горловинах баллонов большой вместимости (50 и 80 л)

установлены угловые вентили с резьбой для присоединения

регуляторов давления (редукторов) типа РДГ-6.

Выпускают газобаллонные портативные установки

вместимостью 0,9 и 4 л, укомплектованные газовыми плитами и

горелками с редуцированием давления с помощью игольчатого

малогабаритного вентиля, а также компактные трехконфорочные

плиты с духовыми шкафами и встроенными баллонами

вместимостью 27 л. В целях безопасности такие установки

необходимо устанавливать внутри помещений, что обеспечивает

более стабильную температуру и, следовательно, одинаковую

интенсивность испарения газа во все времена года.

При индивидуальном снабжении газом одноквартирных жилых

домов баллоны могут устанавливаться попарно в металлических

закрывающихся шкафах или защитных кожухах снаружи дома или по

одному баллону непосредственно в кухнях жилых домов. Установка

баллонов снаружи предпочтительнее по соображениям техники

безопасности, но дороже и сложнее, чем установка индивидуальных

баллонов непосредственно на кухнях. Отбор газа производится из

одного баллона, а второй - резервный - тоже подключен к одному

общему регулятору давления с предохранительным клапаном.

Регулятор давления (редуктор) соединяют с вентилями баллонов

латунными или медными трубками с накидными гайками, имеющими

резьбу и резиновые прокладки, обеспечивающие герметичность

соединения.

В случаях расположения баллонов в металлических шкафах или

с защитным кожухом их необходимо устанавливать на прочном

основании высотой не менее 20 см и желательно на теневой стороне.

При этом соблюдаются следующие расстояния: от дверей и окон 1-

го этажа - 0,5 м, от дверей и окон цокольных и подвальных этажей,

канализационных и других колодцев, выгребных ям - 3 м. Пример

установки шкафа у стены деревянного дома показан на рис. 29.

Для компенсации удлинений в случае осадки основания

газопровод наружной баллонной установки должен иметь

горизонтальный участок длиной не менее 0,5 м.

Запрещено устанавливать баллоны со сжиженным газом в

кухнях домов, имеющих более двух этажей, так как баллоны довол-

ьно тяжелые, их можно уронить и тем самым вызвать взрыв

газовоздушной смеси и пожар. Применение непроверенных или

просроченных проверкой, а также случайно приобретенных баллонов

для снабжения сжиженными газами опасно и запрещено.

Стальные баллоны вместимостью 50 -55 л наполняют жидким

газом высокого давления до 1 МПа, поэтому регулятор давления

должен снизить давление до 3 кПа. Такой баллон газа может

обеспечить одновременную работу четырехконфорочной плиты с

духовым шкафом и емкостного водонагревателя.

Из регулятора давления газ по стальному трубопроводу

диаметром 20 мм подают в помещение, где установлены газовые

приборы. Наружные газопроводы прокладывают по наружным

стенам зданий так, чтобы не пересекать оконные и дверные проемы.

Для снабжения всего здания газом могут применяться

групповые установки, состоящие из нескольких баллонов общей

вместимостью до 600 л для жилых и общественных зданий и до 1000

- 1500 л - для коммунальных и промышленных объектов.

Газопроводы прокладывают по наружным стенам здания, вводят

в коридор и разводят по кухням.

Потребность в газе, суммарная вместимость газобаллонной

установки определяется из расчетной производительности одного

баллона.

Расчетную производительность газового баллона вместимостью

50 - 55 л можно принять 0,25 м

/ч, что для снабжения газом,

например, одной горелки инжекционного типа хватает на 300 ч

непрерывного горения.

Сжиженные углеводородные газы (пропан, бутан и их смеси)

обладают высокой теплотой сгорания от 91,5 до 119 МДж/м

Температура воспламенения - 490 - 510 °С, а скорость горения - от

0,8 до 1,5 м/c. Относительная плотность по воздуху: пропана - 1,56,

бутана - 2,09 кг/м

При снижении давления жидкий газ испаряется и переходит в

паровую фазу. При температурах от -35 до +45°С и практически при

любом методе испарения газ всегда однороден по своему составу.

Повышенное рабочее давление (3 кПа), а также повышенная

теплота сгорания сжиженного газа, по сравнению с природным

требует применения газовых горелок, у которых диаметр отверстия

сопла, подающего газ, несколько меньше.

Диаметр отверстия сопла горелки можно определить из

формулы

=⋅0 715,

(21)

где Q

− производительность газовой горелки при нормальных усло-

виях, м

/ч;

− коэффициент расхода газа через сопло,

=0,9;

ρ − плотность газа относительно воздуха;

Н − напор, давление газа на входе в сопло, даПа.

Для снижения давления газа и поддержания его на заданном

уровне более 3 кПа применяют регуляторы давления (редукторы).

Для баллонных газовых установок применяют регуляторы

давления прямого действия малой пропускной способности типа

РДК, РДГ и “Балтика”, обеспечивающие снижение высокого и

среднего давления до низкого в пределах 3 кПа и поддержание его в

этих пределах.

Редуктор (рис. 30) имеет мягкий односедельный клапан,

соединенный с эластичной газо-, бензо-, морозостойкой мембраной и

пружинным приводом, который служит для регулирования усилия,

развиваемого мембраной и передаваемого на клапан. Газ через

клапан попадает в нижнюю камеру под мембраной, усилие которой

передается на отрегулированный зазор у клапана, и под сниженным

давлением поступает в газопровод, соединенный с газовым

прибором. Регулятор рассчитан на максимальное давление 1,6 МПа.

При перепаде давления в 0,1 МПа и плотности сжиженного газа ρ=2

кг/м

максимальная пропускная способность регулятора составляет

около 1м/ч

. Давление после регулятора можно отрегулировать на 1 -

3 кПа.

10. ЭКСПЛУАТАЦИЯ СИСТЕМ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ

И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

10.1 Неисправности систем газоснабжения

В домовых системах газ находится под давлением,

составляющим не более 3 кПа. Для измерения таких малых давлений

используются U-образные манометры. Разность высот воды в

колонках, из которых одна присоединяется к газопроводу,

соответствует давлению газа.

Нарушения в работе домовых систем газоснабжения могут быть

вызваны колебаниями давления газа в городской сети. Давление газа

меняется в зависимости от режимов его потребления: в часы

повышенного потребления, а также при подключении крупных

потребителей оно может оказаться меньше расчетного.

Повышение давления газа перед прибором ведет к повышению

тепловой нагрузки горелки. Такое несоответствие расчетным

условиям приводит к нарушению нормальных условий горения.

Очень часто в домовых системах газоснабжения наблюдается

понижение давления газа перед приборами, вызываемое местными

причинами: увеличением гидравлического сопротивления

газопроводов из-за коррозионных отложений или нафталина (при

коксовом газе), скоплением воды в местах просадки дворовых

газопроводов или гидрозатворе, замерзанием воды или образованием

ее соединений с углеводородными газами (гидратов) в зимнее время.

О скоплении воды в газопроводе можно судить по

пульсирующему пламени включенных горелок. Если используемый

газ насыщен водяными парами, вода конденсируется и собирается в

наиболее низких точках газопровода.

Причины понижения давления в домовом газопроводе

устанавливаются работниками эксплуатационной газовой

организации путем измерения давления в городском и дворовом

газопроводе, а также в нескольких квартирах дома. В некоторых

случаях приходится вскрывать стояки.

Все работы по ликвидации грязевых и водяных пробок, а также

по отогреву газопроводов производятся лицами, прошедшими

специальный инструктаж, с применением методов и средств,

допускаемых соответствующими инструкциями.

Несмотря на то, что газ в домовых системах находится под

небольшим давлением, при наличии неплотностей в газопроводах,

кранах и приборах происходят его утечки. Поэтому важным

эксплуатационным требованием является обеспечение плотности

системы газоснабжения, т.е. поддержание ее в состоянии,

исключающем утечки газа из приборов, подземных и внутридомовых

газопроводов.

Чаще всего утечки газа происходят через неплотные сварные,

фланцевые и резьбовые соединения трубопроводов; через каверны,

образовавшиеся в результате коррозии металла; в трубах, кранах,

фитингах, имеющих скрытый заводской или монтажный брак; на

газопроводах, поврежденных при строительстве или ремонте

смежных подземных сооружений; через краны газовых плит и

устройства газовой автоматики водонагревателей.

Наиболее опасными являются утечки газа из подземных

газопроводов, так как они длительное время могут оставаться

невыявленными. Следует помнить, что при утечках, особенно при

наличии плотного дорожного покрова или промерзшего грунта в

зимнее время, газ может распространиться на далекое от места

утечки расстояние и проникнуть в емкости или помещения, где

присутствие его не предполагается.

Практика показала, что путями проникновения газа в здания при

подземных утечках чаще всего являются бездействующие или плохо

эксплуатируемые канализационные сети, а также каналы телефонной

и тепловой сетей. Для уменьшения возможности распространения

газа при его утечках рекомендуется устройство в таких каналах, у

примыкания их к зданию, глухих поперечных перегородок

(диафрагм). С этой же целью должна обеспечиваться плотность

заделки гильз газопровода или других прокладок при пересечении

ими фундаментов, а также ликвидация всех отверстий и

неплотностей в фундаментах

На подземных газопроводах утечки чаще всего происходят в

гидрозатворах и сборниках конденсата (раскрытие шва стояка, отрыв

стояка от газопровода, утечки через резьбу пробки).

Причиной этого являются деформации грунта (пучение) при его

замерзании и оттаивании, наезды транспорта на гидрозатворы и

водосборники, у которых плохо устроены защитные колпаки. Кроме

того, гидрозатворы и водосборники при плохой изоляции очень

подвержены коррозии.

На внутридомовых газопроводах наибольшее количество

утечек происходит через неисправные запорные краны. Наблюдаются

также утечки в резьбовых соединениях, на вводах в здания (в местах

выхода газопровода из грунта, в местах пересечения фундаментов и

стен).

Большое количество утечек газа через пробочные краны

объясняется прежде всего низким качеством последних: пористостью

и мягкостью металла, из которого изготовлены детали крана, плохой

обработкой и притиркой поверхностей пробки и корпуса,

конструктивными недостатками натяга пробки. Чтобы предупредить

утечки, часто очень сильно затягивают пробку с помощью натяжной

гайки, что приводит к обрывам резьбы хвостовика.

Утечки через резьбовые соединения возникают при дефектах

монтажа: несоответствии диаметра и длины резьб требуемым

размерам, плохом качестве уплотнительного материала. Нарушение

плотности резьбовых соединений может быть вызвано

дополнительными нагрузками, например, при просадке перегородок,

через которые проходят газопроводы.

В плитах утечки газа чаще всего наблюдаются в крановой

группе. Помимо изложенных выше конструктивных особенностей,

присущих пробочным кранам, в данном случае большое влияние на

плотность оказывают качество смазки, условия ее нанесения на

трущиеся поверхности и работа при длительном нагреве крана.

В быстродействующих водонагревателях больше половины всех

утечек происходит через пробку блок-крана, а в емкостных

водонагревателях - через электромагнитный клапан.

При утечке газа в помещении образуется опасная газовоздушная

смесь, которая при малейшей искре может взорваться и вызвать