Сурков А.П., Цыренова С.С. (состав.) Газоснабжение района города
Подождите немного. Документ загружается.
ГАЗОСНАБЖЕНИЕ РАЙОНА ГОРОДА.
Методические указания к курсовому
проектированию для студентов специальности
290700 «Теплогазоснабжение и вентиляция».
Составители: к.т.н., доцент Сурков А.П., к.т.н.,
доцент Цыренова С.С.
Подписано в печать 2003 г. Формат 60х34 1/16.
Усл.п.л. 1,86,уч.-изд.л. 1,2. Тираж 50 экз. С.27
РИО ВСТИ.Улан-Удэ.Ключевская,40,а.
Ротапринт ВСГТУ. Улан-Удэ,Ключевская,42.
© Восточно-Сибирский государственный
технологический университет, 2003 г.
Министерство общего и профессионального
образования Российской Федерации
Восточно-Сибирский государственный
технологический университет
ГАЗОСНАБЖЕНИЕ РАЙОНА ГОРОДА
Методические указания к курсовому
проектированию для студентов специальности
290700 «Теплогазоснабжение и вентиляция»
дневного и заочного форм обучения.
Улан-Удэ, 2003
В методических указаниях к курсовому
проектированию по газоснабжению района города
изложены методика определения характеристик
газообразного топлива, расчетных расходов газа
бытовыми и коммунально-бытовыми потребителями
по годовым нормам, гидравлического расчета
магистральных газопроводов высокого давления,
распределительных газопроводов низкого давления,
внутридомового газопровода, расчет и подбор
оборудования газорегуляторных пунктов (ГРП),
расстановка газового оборудование жилых зданий.
Основные нормативные данные для расчета приведены
в «Приложениях к методическим указаниям к
курсовому проектированию по газоснабжению района
города».
Методические указания к курсовому проектированию
предназначены для студентов всех форм обучения по
специальности 290700 «Теплогазоснабжение и
вентиляция».
СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
Аннотация 2
Содержание 2
Введение 3
Задание 3
Объем проекта 4
1. Основные характеристики газообразного топлива 5
2. Определение расхода газа районом города 6
3. Гидравлический расчет газопроводов высокого или
среднего давления 13
4. Гидравлический расчет распределительных
газопроводов низкого давления 16
5. Гидравлический расчет внутридомового
газопровода 22
6. Расчет и подбор оборудования ГРП 26
Список использованной литературы 31
ВВЕДЕНИЕ
Выполнение курсового проекта «Газоснабжение
района города» является одним из методов
закрепления и пополнения теоретических знаний,
полученных студентами при изучении курса «Газосна-
бжение», дает навыки по правильной трассировке и
проектировании магистральных ГРД,
распределительных ГВД, а также внутридомовых
газопроводов.
Кроме того, студент получает навыки в расчете и
подборе газового оборудования ГРП, выборе и
установке бытовых газовых приборов (плит и
водонагревателей).
ЗАДАНИЕ
1. Источник газоснабжения (месторождение
природного газа) (см. П-1 табл.1);
2. Город, в соответствии с которым выбираются
расчетные тeмпepaтуры для отопления, вентиляции
(см. П-I табл.2);
3. У
к
- Процент охвата населения газоснабжением;
Z
1
- доля людей, охваченных централизованным
горячим водоснабжением;
Z
2
- доля людей, имеющих в квартирах
водонагреватели;
Z
3
- доля людей, проживающих в квартирах без
горячего водоснабжения и отсутствии
водонагревателей;
У
п
- процент охвата прачечных газоснабжением;
Z
п
- доля людей, пользующихся услугами
прачечных;
У
б
- процент охвата бань газоснабжением;
Z
б
- доля людей, пользующихся услугами бань;
У
поп
- процент охвата предприятий общественного
питания газоснабжением;
Z
поп
-доля людей, пользующихся услугами
предприятий общественного питания;
У
уз
- процент охвата учреждений здравоохранения
газоснабжением;
Z
уз
- доля людей, посещающих учреждения
здравоохранения
У
хп
– процент охвата предприятий хлебопекарной
промышленности газоснабжением;
4. Генплан района города в М1:10000;
5. Паспорт типового проекта жилого здания;
6. Тип водонагревателя;
7. Давление газа на выходе из ГРС, кПа;
8. Нагрузка на промышленные предприятия, м3 /час;
9. Номинальное давление газа перед приборами, Па;
10. Этажность жилого здания;
11. Номер источника газоснабжения;
12. Номер расчетного ГРП.
ОБЪЕМ ПРОЕКТА
Проект должен отражать полную картину
газоснабжения района города, включая газопроводы
высокого (среднего, низкого давления) и внутридомовые, с
расчетом и подбором оборудования и типоразмера ГРП,
комплектования квартир бытовыми приборами.
Расчетно-пояснительная записка:
1. Определение характеристик газообразного топлива.
2. Определение расчетных расходов газа районом города.
3. Гидравлический расчет газовой сети высокого или сред
него давления.
4. Гидравлический расчет распределительной сети низкого
давления для расчетного ГРЛ.
5. Расчет и подбор оборудования ГРП.
6. Гидравлический расчет внутридомового газопровода.
7. Описание способа прокладки газопроводов, защита газо-
проводов от коррозии, техника безопасности и охрана
труда при строительстве и монтаже газопроводов и
газового оборудования, эксплуатации ГРП, расчет
отопления и вентиляции ГРП.
Графическая часть проекта:
I. Генплан района города в М 1:10000 с газопроводами
высокого или среднего давления,
распределительными сетями низкого давления
расчетного ГРП;
2. Расчетные схемы магистральных ГВД,
распределительных ГНД;
3. Продольный профиль участка магистрального
газопровода от ГРС до промышленного
предприятия, ГРП или котельной,
4. План первого или типового этажа жилого здания в
Ml:100 с внутридомовым газопроводом.
5. Аксонометрическая схема внутридомового
газопровода,
6. Спецификация материалов, приборов, оборудования
и запорной арматуры на внутридомовой газопровод.
7. Аксонометрическая схема газопроводов ГРП.
РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА
I. OCHOВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ГАЗООБРАЗНОГО ТОПЛИВА – 10%.
I.I. Определение теплоты сгорания газа по формуле:
KQQ
c
h
p
h
∗= (1.1.)
где
Р
Н
Q
- низшая теплота сгорания газа, в пересчете на
рабочую массу топлива, кДж/м3
c
h
Q - низшая теплота сгорания газа на сухую массу
топлива, кДж/м.3;
К - коэффициент, учитывающий влагосодержание газа
и определяемый по формуле:
г
d
К
+
=
804,0
804,0
, (1.2.)
где d
г
- влагосодержание газа, зависящее от температуры.
Низшая теплота сгорания газообразного топлива на сухую
массу определяется по формуле:
(
)
∑
∗∗= ,01,0
i
c
нi
с
н
rQQ (1.3.)
где
C
Hi
Q
- низшая теплота сгорания i- го компонента
газа;
ri - объемная доля i- го компонента газа, % об.
1.2. Плотность газообразного топлива определяется по
формуле:
ρ
0
= (ρ
с
+d
г
)
* К, (1.4)
где ρ
с
- плотность газа на сухую массу, кг/м
3
, которая
определяется по формуле:
ρ
с
=0,01∑( ρ
сi
*r
i
), (1.5)
где
ρ
сi
- плотность i-го компонента газообразного
топлива.
1.3. Относительная плотность газа по воздуху определяется
по формуле:
вг
S
ρ
ρ
+
=
, (1.6)
где
ρ
в
- плотность воздуха при нормальных условиях,
2.ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ГАЗА РАЙОНОМ
ГОРОДА-5%.
2.1. Определение количества жителей.
По заданному генплану района города выполняем
нумерацию кварталов с определением площадей
кварталов, знал этажность застройки района города (см.
табл.1) находим плотность населения.
Количество жителей по кварталам определяется по
формуле:
N=F*b, (2.1)
где F - площадь кварталов района города, м2*10
4
;
b - плотность населения района города, чел / (м
2
*10
4
).
Таблица I
Плотность населения района города /4/, 9 м
2
/чел.
Этаж-cть
зданий
2 3 4 5 6 7 8 9 10
Кол. жит.
чел/га
222
289
311
356
378
400
422
467
495
Площадь кварталов вычисляют по генплану, не
включая площади улиц, проспектов, площадей, парков,
территории промышленных предприятий и заносят в
таблицу 2.
Таблица 2
Кварталы, численность населения и расчетный расход
газа
№№
кварта
-лов
Площадь
квартала
м
2
*10
4
Кол. жит. в
квартале,
чел
Расчетный
расход
газа, м
3
/ч
Приме-
чание
1 2 3 4 5
2.2. Определение расхода газа районом города.
Расчетный расход газа определяется по годовым
нормам.
Потребление теплоты в квартирах определяется по
формуле:
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
++∗∗=
100100100100
3
21
321
Z
q
Z
q
Z
qN
Y
Q
kkk
k
k
, (2.2)
где N – количество жителей района города, чел.:
321
,,
kkk
qqq - соответственно нормы расхода
тепла на приготовление пищи при наличии в квартире
централизованного горячего водоснабжения, наличия
и отсутствия водонагревателя, МДж.
Потребление газа в механизированных прачечных,
включая дезинфекцию белья, сушку и глажение
определяется по формуле:
()
д
qq
N
YZ
Q +∗∗=
Π
ΠΠ
Π
1000100100
100
, (2.3)
где 100- норма грязного белья на I чел. в год, кг.;
q
п
, q
д
- норма расхода теплоты на стирку и
дезинфекции белья, МДж.
Потребление теплоты на мытье в банях без ванн
определяется по формуле:
б
бб
б
qN
YZ
Q ∗∗∗∗= 52
100100
, (2.4)
где 52 -количество помывок в год одним человеком;
q
б
- норма расхода теплоты на мытье в банях, МДж.
Потребление теплоты на предприятиях общественного
питания определяется по формуле:
()
зоб
qqN
YZ
Q +∗∗=
ΠΟΠΠΟΠ
ΠΟΠ
100100
360 , (2.5)
где q
об
, q
з
- норма расхода теплоты на приготовление
обедов, завтраков или ужинов, МДж.
Потребление теплоты в учреждениях здравоохранения
определяется по формуле:
уз
уз
б
qN
Y
Q ∗∗∗=
1001000
12
, (2.6)
где 12 - количество коек на I тысячу жителей;
q
уз
- нормы расхода теплоты в учреждениях
здравоохранения на приготовление пищи и горячей воды,
МДж.
Потребление газа на предприятиях хлебопекарной
промышленности определяется по формуле:
()
ср
хп
хп
б
qN
Y
Q ∗∗∗=
1001000
365
8.0...6,0 , (2.7)
где (0,6...0,8)- норма суточной выпечки хлеба на I
тысячу жителей, т;
СР
ХП
q
- средний расход теплоты на выпечку хлеба на
предприятиях хлебопекарной промышленности,
МДж/(год·чел), который определяется по формуле:
3
321
qqq
q
ср
хп
++
=
, (2.8)
Потребление теплоты на предприятиях торговли,
ателье определяется по формуле:
Q
т
=0,05*Q
к
(2.9)
где Q
к
- потребление газа в жилых зданиях, МДж/год.
Определяем суммарный годовой расход теплоты на
район города по формуле:
∑Q
год
= Q
к
+ Q
п
+ Q
б
+ Q
поп
+ Q
уз
+ Q
хп
+ Q
т
, (2.10)
Расчетный расход газа районом города
определяется по формуле:
m
р
н
год
p
K
Q
Q
V
Σ
= , (2.11)
К
m
- коэффициент часового максимума, год/час.
Коэффициент часового максимума определяется в
зависимости от количества жителей методом
интерполяции [8].
Удельный расход газа, [м
3
/(год·чел)] определяется
по формуле:
N
V
V
p
уд
= , (2.12)
Расход газа на квартал определяется по формуле:
V
i
=V
уд
·N
i
, (2.13)
где V
i
- расход газа i-го квартала, м
3
/час;
N
i
- количество жителей i-го квартала, чел.
Результаты расчета сводятся в таблицу 2.
2.3. Определение расхода газа квартальными или
районными котельными
производится по максимальному часовому расходу
тепла на отопление, вентиляцию и горячее
водоснабжение по формуле:
3600
*
η
р
н
гвво
кот
Q
QQQ
V
+
+
= , (2.14)
где V
кот
- расход газа на котельные, м
3
/час;
Q
о
, Q
в
, Q
гв
- максимальные часовые расходы
тепла, соответственно, на отопление,
вентиляцию и горячее водоснабжение
жилых и общественных зданий, кВт;
η - КПД квартальных или районных котельных с
учетом КПД тепловых сетей (η =0,8 [4]).
Расчетный расход тепла на отопление жилых и
общественных зданий, Q
о
, кВт, определяется по
формуле:
Q
о
=a·q
o
(t
в
-t
н
)V
н
·10
-3
, (2.15)
где q
о
- удельная отопительная характеристика
здания, Вт/(м
3
·К);
а - коэффициент, учитывающий изменение q
о
в
зависимости от t
н
, принимаемой по П-I
табл.7 с учетом интерполяции;
t
в
- расчетная температура внутреннего воздуха,
°С[5];
t
н
- расчетная температура наружного воздуха
для проектирования систем отопления,
°С[2];
V
н
- наружный объем отапливаемых зданий, м
3
.
Наружный строительный объем отапливаемых
зданий определяется по формуле:
V
н
=
Ж
Н
V
+
общ
Н
V
, (2.16)
где
Ж
Н
V
- строительный объем жилых зданий, м
3
;
общ
Н
V
- то же, общественных зданий, м
3
.
Строительный объем отапливаемых жилых зданий
определяется по формуле:
Ж
Н
V
=60·N, (2.17)
где 60 -норма строительной кубатуры на I
человека, м
3
/чел.
Строительный объем отапливаемых общественных
зданий определяется по формуле:
общ
Н
V
=0,25·
Ж
Н
V
, (2.18)
где 0,25 - процент общественных зданий в районе
города;
Расчетный расход тепла на механическую
вентиляцию общественных зданий, Q
в
, кВт,
определяется по формуле:
Q
в
=q
в
(t
в
-t
н
)
общ
Н
V
·10
-3
, (2.19)
где q
в
- удельная вентиляционная характеристика
общественных зданий, в отсутствии их
перечня принимается равным 0,23...0,26
Вт/(м
3
·°К);
t
н
- расчетная температура наружного воздуха
для проектирования систем вентиляции,
°С[2];
общ
Н
V
- наружный строительный объем
общественных зданий, м3 (принимается в
пределах 50/6).
Расчетный расход тепла на горячее водоснабжение,
Q
гв
, кВт, от районных или квартальных котельных
определяется по формуле:
3
1
10)65(
24
)(
163,1
−
−
+
∗∗=
хвчcгв
t
dcN
KKQ , (2.20)
где N
1
- количество жителей, охваченных
централизованным горячим
водоснабжением, чел.;
К
с
, К
ч
– соответственно, суточный и часовой
коэффициенты неравномерности
потребления горячей воды (К
с
=1,2 и
К
ч
=(1,7...2,0) [4]);
c, d - нормы расхода горячей воды,
соответственно, для жилых и
общественных зданий, л/(сут·чел) [7]);
t
хв
- температура холодной водопроводной воды,
°С [7]);
65 - температура горячей воды, °С [7].
На район города желательно принимать минимум
две районные или квартальные котельные.
3.ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ГАЗОПРОВОДОВ
ВЫСОКОГО ИЛИ СРЕДНЕГО ДАВЛЕНИЯ – 20%
3.1. Определение количества газорегуляторных
пунктов (ГРП).
Газорегуляторные пункты предназначены для
снижения давления газа и поддержания его на
заданном уровне независимо
от расхода.
Для городов с населением от 50 до 250 тысяч человек
рекомендуется двухступенчатая система газоснабжения
[7].
При известном расчетном расходе газообразного
топлива районом города определяется количество ГРП,
исходя из оптимального радиуса действия
(R
опт
=0,5...1,0 км.) и оптимальной производительности
(V
опт
=1500...2000 м
3
/ч) по формулам:
опт
р
V
V
n = , (3.1)
2
2
опт
R
F
n = , (3.2)
где n - количество ГРП, шт.;
V
р
- расчетный расход газа районом города,
м
3
/ч;
R
опт
- оптимальный радиус действия ГРП, м;
V
опт
- оптимальная производительность ГРП,
м3/ч;
F - газифицируемая площадь района города, м
2
.
После определения количества ГРП
намечают их месторасположение на
генплане района города, устанавливая их в
центре газифицируемой площади на
территории кварталов.
3.2.Гидравлический расчет магистральных
газопроводов высокого или среднего
давления (ГВД и ГСД).
На генплане района города намечают
прокладку газопроводов высокого или
среднего давления (согласовать с
преподавателем). Закольцовывание
газопроводов наиболее целесообразно
в
районах с многоэтажной застройкой
кварталов. Трассировка газопроводов
производится таким образом, чтобы длина
ответвлений от кольцевого газопровода была
минимальной (не более 200 м для повыше-
ния надежности газовых сетей). К
газопроводу высокого или среднего
давления присоединяются все
промышленные предприятия, районные или
квартальные котельные и газорегуляторные
пункты (ГРП).
Гидравлический расчет кольцевого
газопровода
высокого или среднего давления
производить после согласования с
руководителем проекта намеченной трассы
газовых сетей.
Гидравлический расчет магистральных
газопроводов производится для двух
аварийных и нормального режимов
потребления газа.
Начальное давление газа принимается по
заданию (давление газа на выходе из
газораспределительной станции - ГРС). Конечное
давление газа при максимальной нагрузке газовой
сети
должно обеспечивать нормальную работу
регулятора давления газа. В большинстве случаев
перед ГРП достаточно иметь избыточное давление
газа примерно 200...250 кПа [3].
На расчетной схеме газопроводов высокого или
среднего давления наносятся номера участков,
расстояние между участками в
метрах, расчетные расходы газа в м
3
/ч, наименование
промышленных предприятий и их расходы,
квартальные или районные
котельные.
Сначала на расчетной схеме ГВД или ГСД
намечается нормальный режим, когда поток газа
движется по полукольцам. Точка слияния потоков
газа находится по средней длине газопроводов.
Для выравнивания нагрузок по полукольцам
производим распределение расходов газа на
котельные №1 и
№2, для этого определяем расходы
газа по полукольцам магистрального газопровода V
1
и
V
2
, находим абсолютную невязку по формулам:
∆V=V
1
- V
2
, (3.3)
где V
1
- суммарная нагрузка по первому
полукольцу, м
3
/ч;
V
2
- то же, по второму полукольцу, м
3
/час.
Расход газа на котельную №1 (№2) определяется
по формуле:
2
1.
VV
V
кот
кот
Δ
−
= , (3.4)
где V
кот.1
- расход газа на котельную наиболее
нагруженного полукольца газопровода,
м
3
/ч;
V
Δ
- абсолютная невязка расходов газа по двум
полукольцам газопровода для
нормального режима движения
газа.
Расход газа на котельную №2 (№1)
определяется по формуле:
V
кот.2
=V
кот
-V
кот.1
, (3.5)
Определение аварийного расхода газа
производится по формуле:
∑
=
∗=
n
i
iобiав
KVV
1
.
)(59,0 , (3.6)
где V
ав
- аварийный расход газа по
магистральному кольцевому
газопроводу, м
3
/ч;
V
i
- расход i-х потребителей газа, м
3
/ч;
К
об.i
- коэффициент i-х потребителей
газа.
Коэффициент обеспеченности газом при
аварийных ситуациях для бытовых
потребителей (ГРП) можно принять в
пределах от 0,8 до 0,85 ; для отопительно-
производственных котельных от 0 до 0,75 - в
зависимости от наличия резервного топлива;
для промышленных предприятий от 0,5 до
0,9 [3].
Среднеквадратичную потерю давления
газа по кольцу определяем по формуле: .
∑
−
=
р
кн
ср
РР
А
l
22
, (3.7)
где Р
н
, Р
к
- соответственно, начальное и
конечное давление газа, кПа абс;
ℓ
р
- расчетная длина кольцевого
газопровода, м.
Расчетная длина участков магистрального
газопровода принимается с учетом 10%
потерь давления газа в местных
сопротивлениях по формуле:
ℓ
р
=1,1·ℓ
ф
, (3.8)
где ℓ
ф
, - фактическая длина участка газопровода, м.
По номограмме для гидравлического расчета
газопроводов высокого или среднего давления по V
ав
и А
ср
определяем предварительные диаметры
кольцевого газопровода. Желательно по кольцу иметь
один диаметр, максимум - два.
Первый аварийный режим, когда отключен
головной участок магистрального газопровода слева
от источника газоснабжения (ГРС), второй аварийный
режим - когда отключен участок газопровода справа
от ГРС.
Диаметрами газопроводов задаемся
предварительно выбранными по номограмме для
гидравлического расчета высокого или
среднего давления в зависимости от расчетного
расхода газа и диаметра определяем фактическую
квадратичную потерю давления газа на участках
газопровода, чтобы давление газа у последнего
потребителя не было ниже минимально допустимого
предела (Р
к
= 50 кПа).
Конечное давление газа на участке определяется по
формуле:
рнк
АРР l∗−=
2
, (3.9)
где Р
н
- начальное давление газа на участке, кПа;
А - среднеквадратичная потеря давления газа,
кПа
2
/м;
ℓ
р
- расчетная длина участка газопровода, м.
Конечное давление газа для данного участка
газопровода равно начальному давлению газа
следующего участка.
Коэффициент, зависящий от плотности газообразного
топлива определяется по формуле:
г
табл
ρ
ρ
β
=
, (3.10)
где
ρ
табл
,- плотность газа, для которой
построена номограмма;
ρ
г
- плотность газообразного
топлива, кг/м
3
.
Результаты расчетов свести в таблицу 3.
Перед таблицей гидравлического расчета
необходима расчетная схема ГВД или ГСД.
Таблица 3.
Гидравлический расчет сети высокого или
среднего давления
№ ℓ
ф
ℓ
р
V
р
D
н
*
δ
А А*ℓ
р
Р
н
Р
к
Р
к
*
β
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 аварийный режим
Расчет ответвлений
2 аварийный режим
Расчет ответвлений
Но
р
мальный
р
ежим
(
I пол
у
коль
ц
о
)
Нормальный режим (2 полукольцо)
Расчет ответвлений
При расчете аварийных и нормального
режимов движения потока газа диаметры на
участках газопровода должны быть
одинаковыми.
Невязка по давлению при расчете
нормального режима не должна превышать
10%, если данное условие не соблюдается,
то вносятся изменения диаметров в расчет
аварийных режимов.
Расход газа на головном участке
газопровода от ГРС до разветвления
по
полукольцам должен быть равен сумме расходов газа
по полукольцам, без учета коэффициента
обеспеченности.
Расчет ответвлений начинается с нормального
режима. По номограмме для гидравлического расчета
газопроводов высокого давления для известного
расхода газа и среднеквадратичной потери давления
(А
ср
=100 кПа
2
/м) находим ближайший диаметр
газопровода.
Начальное давление газа на участке ответвления
принимается равным конечному давлению газа на
участке для аварийных и нормального режимов
движения потоков газообразного топлива.
4. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ
НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ – 20%
Гидравлический расчет газопроводов низкого
давления производится для одного расчетного ГРП
(по заданию). На генплане
намечаем прокладку
газовых сетей по проездам города. На отдельном
листе вычерчивается схема газопроводов низкого
давления, желательно закольцованная. Длина
ответвлений или тупиков от распределительной сети к
потребителям не должна превышать 200м.
На расчетной схеме наносится
потокораспределение газа от ГРП до точек слияния,
которое согласовывается с руководителем проекта,
определяются номера участков и
по генплану находят
фактические длины участков газопровода. Расчетная
длина участков определяется с учетом потерь
давления газа в местных сопротивлениях (10% от
линейных потерь)
4.1. Определение расходов газа