Газоснабжение пятиэтажного жилого здания (внутренние сети)

Астраханский инженерно-строительный институт

Кафедра ТГВ

Пояснительная записка

К курсовому проекту

по дисциплине: «Газоснабжение»

на тему

Газоснабжение пятиэтажного жилого здания (внутренние сети)

Выполнил: студент

Кузнецов К.С.

Астрахань 2011г.

Введение

Природный газ как высокоэффективное энергетическое топливо широко применяется в настоящее время во многих звеньях общественного производства.

Совершенствование, интенсификация и автоматизация технологических процессов приводит к необходимости повысить качества расходуемых теплоносителей. В наибольшей мере по сравнению с другими видами топлива этим требованиям удовлетворяет природный газ. Рациональное использование газообразного топлива позволяет получить значительный экономический эффект, который связан с повышением КПД агрегатов и сокращения расхода топлива, более легким регулированием температурных полей и состава газовой среды в рабочем пространстве печей и состава газовой среды и установок, в результате чего удается значительно повысить интенсивность производства и качество получаемой продукции.

По числу ступеней давления, применяемых в газовых сетях, системы газоснабжения подразделяются на: двухступенчатые, трехступенчатые и многоступенчатые. Применение той или иной схемы определяется величиной населенного пункта, планировкой его застройки, расположением жилой и промышленных зон и расходом газа отдельными потребителями.

В небольших населенных пунктах с малым расходом газа и в средних городах применяются главным образом двухступенчатые системы. В крупных - трехступенчатые или многоступенчатые, так как при больших расходах газа промышленными и коммунально-бытовыми предприятиями с подачей его на значительные расстояния работа на низком давлении требует увеличения диаметра газопроводов и затрудняет поддержание необходимого давления у отдаленных от ГРП потребителей.

Трехступенчатая схема снабжения газом города включает в себя газопроводы высокого, среднего и низкого давления. По этой схеме весь газ, поступающий от источника газоснабжения, подается по транзитным газопроводам высокого давления к ГРС и газгольдерным станциям, откуда после соответствующего снижения давления он поступает в распределительные сети среднего давления с последующей подачей через ГРП в сети низкого давления.

От городских распределительных сетей газ подается к потребителю по ответвлению, т.е. по той части газопровода, которая идет от распределительной его части до задвижки, устанавливаемой на вводе в домовладение или предприятие. Участок газопровода от отключающей задвижки до ввода в здание называется внутриквартальным газопроводом.

Газорегуляторные пункты (ГРП) и установки (ГРУ) служат для снижения давления газа и поддержания его на необходимом заданном уровне. ГРП обычно сооружают для питания газом распределительных сетей, а ГРУ - для питания отдельных потребителей. ГРП размещают в отдельно стоящих зданиях или шкафах снаружи здания, ГРУ - помещениях предприятия, где расположены агрегаты, использующие газ. ГРП и ГРУ в подвальных и полуподвальных помещениях, а так же в жилых и общественных зданиях не устраивают.

Расчёт годового потребления газа

газоснабжение распределительная сеть гидравлический расчет

1.       Определение низшей теплоты сгорания и плотности газа (по данным лабораторной работы №1)

Q_н = 25374,58 кДж/кг

2.       Определение численности населения

N = 6000 [чел]

3.       Расчет годового потребления газа в квартирах

,,

,

где Y_к - степень охвата населения,

z₁ - доля населения проживающего в квартирах с централизованным горячим водоснабжением,

z₂ - доля населения проживающего в квартирах, имеющих газовый водонагреватель,

z₃ - доля населения проживающего в квартирах при отсутствии централизованного горячего водоснабжения и газовых водонагревателей,

q_k1; q_k2; q_k3 - нормы расхода тепла на нужды газоснабжения [мДж/чел в год] по СНиП 2.04.08-87 «Газоснабжение» табл.2 стр.3

4.      
Потребление газа коммунальными и общественными предприятиями.

Годовой расход газа предприятиями общественного питания

V_с = ,

где Y_к-б - степень охвата коммунально- бытовых объектов газоснабжением

N - количество жителей

q_с - норма расхода теплоты на приготовления обеда, завтраков, ужинов

z_c - доля населения пользующихся услугами столовых.

Годовой расход газа хлебобулочными предприятиями

V_х= ,

где 365 - количество дней в году,

X - ежедневная норма потребления хлеба на 1000 жителей,

У_к-б - степень охвата коммунально-бытовых объектов газоснабжением.

N - количество жителей

q_х - норма расхода теплоты предприятиями на выпечку хлеба .

Годовой расход газа на нужды предприятий торговли:

V_т= 0.05·V_к=0,05·1166,2 = 58,3 ,

где V_к - годовое потребление газа в квартирах ,

Годовой расход газа на прачечные определяется по формуле:

Где (100 ÷ 140) - норма накопления белья, т/чел.год;

 - степень охвата населения прачечными

 - степень охвата коммунально-бытовых объектов газоснабжением

.

Годовой расход природного газа банным предприятием

Где 52 - количество помывок в год, пом./год;

- степень охвата населения банями;

- норма расхода теплоты на одну помывку;

Годовой расход природного газа учреждениями здравоохранения.

Где - количество коек на 1000 жителей;

- норма расхода теплоты учреждениями здравоохранения (больницами) на приготовление пищи и горячей воды,МДж.

Суммарный годовой расход газа на коммунально-бытовое потребление.

Число потребителей природного газа по районам города выявляют на основе анализа их населённости, этажности застройки и её основных характеристик, числа и характеристики предприятий и учреждений городского хозяйства, наличия централизованного горячего водоснабжения, характеристики отопительных систем, топливного и теплового баланса города.

5.       Определение расхода газа на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение жилых и общественных зданий

Годовой расход газа на отопление и вентиляцию:

V_ов=, ,

где t_вн - температура внутреннего воздуха отапливаемых зданий,

t_сро - средняя температура наружного воздуха за отопительный период,

t_ро - расчетная наружная температура для проектирования отопления,

t_рв -расчетная наружная температура для проектирования вентиляции,

У_ов - степень охвата отопительных установок газоснабжением,

n_о - продолжительность отопительного периода,

q_о - укрупненный показатель максимального часового расхода теплоты на отопление,

z - среднее число часов работы системы вентиляции общественного здания в течение суток,

K_{1 ,} K₂ - коэффициент учитывающий расход тепла на отопление и вентиляцию общественного здания : K₁ =0.25 , K₂ = 0.6.

η_ов - КПД отопительной системы для котельных от 0.8-0.85 ,

f -норма общей площади жилых зданий на одного человека .

Годовой расход на горячее водоснабжение:

V_гв = , ,

где q_гв - укрупненный показатель среднечасового расхода теплоты на горячее водоснабжение,

β - коэффициент учитывающий снижение расхода горячей воды в летний период ,

t_хл ; t_хз - температура холодной воды летом и зимой : t_хл = 15^oC , t_хз = 5^oC,

η_гв - КПД котельной (0.8-0.9)

Суммарный годовой расход газа на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение:

V_овт = V_ов + V_гв = 1815031 + 897796 =2712827 ,

V_ов - годовой расход газа на отопление и вентиляцию,

V_гв - годовой расход на горячее водоснабжение

6.       Максимальные часовые расходы газа

Максимальный расчетный часовой расход газа на хозяйственно-бытовые нужды

= K_max·V_к-б = ·1804,4 = 0,859 ,

где K_max - коэффициент часового максимума т.е. перехода от годового до часового,

V_к-б - суммарный годовой расход газа на коммунально-бытовые предприятия,

Максимальный расчетный часовой расход на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение жилых и общественных зданий

Максимальный тепловой поток на отопление:

Q_о = q_о·A·(1+K₁) =77,8·27000·(1+0.25)=2625750 Вт

А=18·N·J_ов = 18·6000·0.25=27000 м²

Максимальный тепловой поток на вентиляцию общественного здания

Q_в = K₁·K₂·q_о·A=0.25·0.6·77,8·27000=315090 Вт

Максимальный тепловой поток на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий

Q_гв = 2.4·q_гв·N·z₁=2.4·407·6000·0.2=1172160 Вт

где A - общая площадь жилых зданий,

q_о - укрупненный показатель максимального часового расхода теплоты на отопление,

N - количество жителей

K_{1 ,} K₂ - коэффициент учитывающий расход тепла на отопление и вентиляцию общественного здания : K₁ =0.25 , K₂ = 0.6

J_ов - степень охвата отопительных установок газоснабжением,

z₁ - доля населения, проживающая в квартирах с газовой плитой и централизованным горячим водоснабжением.

Часовой расход газа на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение :

=.

Общий расчетный часовой расход газа на хозяйственно- бытовые и отопительно-вентиляционные нужды

V_р = 0,859+583,53= 584,39 .

где -минимальный расчетный часовой расход газа на хозяйственно-бытовые нужды,

часовой расход газа на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение.

. Гидравлический расчет распределительной сети

1.       Определяем удельный расход газа на единицу площади застройки

,

 м³/ч×га

2.       Определяем расход газа по кольцам и прилегающим площадям:

V_К = V_{уд F} × F_К,

V_{прил. пл.} = V_{уд F}×F_{прил. пл.},

Результаты заносим в таблицу 1.

Таблица 1

3.       Определяем расход газа на единицу длины периметра каждого кольца:

V_{уд P} = ,

Таблица 2

4.       Определяем путевые расходы, учитывая односторонний и двухсторонний разбор газа:

Односторонний и двухсторонний

V_п = l_уч×V_{уд Pк} ,

V_п1-2 = 150∙0,1461 = 21,915 м³/ч

V_п2-3 = 300∙0,1461 = 43,83 м³/ч

V_п3-4 = 100∙0,0974 = 9,74 м³/ч

V_п2-5 = 100∙0,0,731 = 7,31 м³/ч

V_п2-12 = 300∙0,0731 = 21,93 м³/ч

V_п12-6 = 100∙0,0731 = 7,31 м³/ч

V_п12-7 = 150∙0,0974 = 14,61 м³/ч

V_п12-14 = 150∙0,1461 = 21,915 м³/ч

V_п7-15 = 150∙0,0974 = 14,61 м³/ч

V_п3-13 = 150∙0,1461 = 21,915 м³/ч

V_п1-10 = 150∙0,1461 = 21,915 м³/ч

V_п10-11 = 300∙0,1461 = 43,83 м³/ч

V_п11-13 = 150∙0,1461 = 21,915 м³/ч

V_п10-9 = 300∙0,1461 = 43,83 м³/ч

V_п9-14 = 150∙0,1461 = 21,915 м³/ч

V_п9-8 = 150∙0,0974 = 14,61 м³/ч

V_п8-15 = 150∙0,0974 = 14,61 м³/ч

V_п5-6 = 300∙0,0731 = 21

м³/ч

Таблица 3

5.       Определение расчетных расходов

Таблица 4

6.      
Гидравлический расчет кольцевой сети

Определяем средние удельные потери давления h на участках по главным направлениям потоков газа от ГРП до нулевых точек:

h =  (Па/м), 24[1]

где ∆P - расчетный перепад давления от ГРП до нулевой точки,

,1 - коэффициент, учитывающий местные потери,

ΣL - сумма длин участков по главным направлениям от ГРП до нулевых точек.

Результаты заносим в таблицу 5.

Таблица 5

1 кольцо h⁺ =  Па/м,

кольцо h⁺ =  Па/м,

кольцо h⁺ =  Па/м,

кольцо h⁺ =  Па/м,

Расчет и подбор оборудования ГРП

Пропускная способность V = 584.39 м³/ч,

Давление газа на входе P₁ = 90 кПа,

Давление газа на выходе P₂ = 3 кПа,

Температура газа T = 283 K,

Плотность газа ρ = 0,761 кг/м³.

1.       Определяем перепад давлений в регуляторе давления по формуле:

∆P = P₁ - P₂ - P_пот,

∆P = 90-3-5 = 82 кПа,

где P_пот - потери давления в арматуре (без регулятора), в первом приближении принимаем P_пот = 5 кПа.

.        Определяется отношение критических абсолютных давлений по формуле:

,

3.       Рассчитывается коэффициент пропускной способности по формуле:

K_V = ,

где ε - коэффициент, определяемый по формуле:

ε = 1 - 0,46×,

ε = ,

где P - абсолютное давление газа на входе, МПа,

T - температура газа, К,

z - коэффициент сжимаемости газа, при P₁<1,2 МПа z = 1

.        По таблице 7.1 [1] подбирается типоразмер выбранного типа регулятора давления с фактическим коэффициентом пропускной способности К.

К= 22 подбираем регулятор РД 50-64

5.       Определяется фактическая пропускная способность регулятора давления по формуле:

V^ф = ,

V^ф =  м³/ч

Запас, пропускной способности регулятора давления в соответствии со СНиП должен удовлетворять соотношению:

где V^ф - фактческая пропускная способность регулятора давления.

6.       По таблице 6.1[3] подбираем типоразмер волосяного фильтра, устанавливаемого перед регулятором давления, и определяем основные табличные значения его параметров:

тип фильтра ФВ - 50

пропускная способность V^т = 6000 м³/ч,

перепад давления ∆P= 5 кПа,

давление при плотности природного газа ρ_о = 0,73 кг/м³ при нормальных условиях (T = 273 К, P_о = 101,3 кПа).

P = Р^т + Р_о - ∆P,

P = 600+101,3-5 = 693,3 кПа.

7.       Определяем фактический перепад давления в фильтре по формуле:

∆P_ф = ,

∆P_ф =  кПа

.

8.       Определяем скорость движения газа в линии редуцирования до и после редуктора по формуле:

,

 м/с

 м/с,

где F_1,2 - площадь линии редуцирования, м².

9.      
Определяем местные гидравлические потери давления в линии редуцирования до и после регулятора давления по формуле:

,

 кПа

 кПа,

где Σξ - коэффициенты местных сопротивлений до регулятора, определяются по

таблице 6.2[3],

Σξ - коэффициенты местных сопротивлений после регулятора, определяются по

таблице 6.2[3].

10.     Определяются суммарные потери давления в линии редуцирования

,

 кПа < 3 кПа.

Расчет внутридомового газопровода

. Определим расчетные расходы газа на участках:

Vp=∑K^расч_ч.г.*N м³/ч

K^расч_ч.г -коэф. неравномерности потребления газа (Ионин табл. 5,12 стр. 69)

N -число квартир

 -годовой расход газа на квартиру (Ионин стр. 45)

. Диаметр условного прохода принимаем исходя из конструкторских соображений:

Подводки к приборам 15 мм.

Стояки 20 мм.

Магистрали 25÷32 мм.

. Определим ∑ коэф. местных сопротивлений на каждом из расчетных участков

. По графикам определяем удельные потери на трение. Определим эквивалентные длины

. По аксонометрической схеме определяем длины участков и потери на них

. Рассчитываем эквивалентное избыточное давление

g =9,8 м\с²

Н-разность геометрических отметок конца и начала участка по ходу движения газа. Если горизонтальный участок Н=0 => Р=0.

ρ_г -плотность газа

,29 - плотность воздуха при н.у.

7. Определяем полные потери давления на участке с учетом дополнительного давления

∆Р_полн=hуч-Р

. Определяем потери давления в газопроводе с учетом потерь в трубах и арматуре приборов до газовых горелок

Потери в трубах и арматуре составляют:

В плитах - 40-60 Па

В водонагревателях - 80-100 Па.

Р_сум =Р_полн+Р_труб

Полученные ∑ потери давления сравниваем с расчетным перепадом давления.

∆Р_арм∆Р_рас

∆Р_рас=300 Па

Результаты расчета заносим в таблицу.

Полученные суммарные потери давления меньше расчётных, следовательно расчёт произведён верно.

Расчет продуктов сгорания

Расчет производится на основе реакций горения компонентов при нормальных условиях. Расчет ведется на 100 м³ сухого газа, и результаты заносятся в таблицу.

Результаты расчета показателей горения газа.

Расчет атмосферной горелки

Объем теоретически необходимого воздуха для горения газа:

V₀ = 0,2675 × 10^-3 × Q_н

V₀ =0,2675 × 10^-3 × 25375 = 6,79 м³/м³

Q_н - низшая теплота сгорания

Рассчитываем производительность (часовой расход газа через горелку)

по формуле:

Q_г= 3600 × N _{горелки} /( h _{горелки} × Q_н)

Q_г= 3600 × 1,9 /0,56 × 25375= 0,48 м³/ч

Принимается диаметр выходных отверстий d₀ = 1-2 мм. Вычисляем необходимую площадь выходных отверстий по формуле:

F₀= Q_г × (1+ α ×V₀) / 0,36 × w₀

F₀ =0,48 × (1+ 0,6 × 6,79) / 0,36 × 1.5 = 4.5 см²

α - коэффициент первичного воздуха; = 0,6 для природного газа;

w₀ - скорость выхода смеси, принимают (0,6 - 0,7) от предельной скорости, соответствующей отрыву пламени

Определяется коэффициент эжекции по формуле

u = α ×V₀ / s = 0,6 × 6,79/ 0,589 = 6,92

s - относительная плотность воздуха, s = ρ_газа /ρ_{воздуха}.

Принимается и определяются параметры:

коэффициент потерь энергии: k = 3 (т.к. выбираем самую короткую эжекционную трубку);

коэффициент расхода отверстий головки горелки: μ₀ = 0,77;

коэффициент сопротивления отверстий определяется по формуле:

ξ₀ = (1- μ₀²) / μ₀² = 0,69

коэффициент, учитывающий потер энергии в головке горелки:

k₁ = ξ₀ + 2 × Т / 273 - 1

k₁ = 0,69 + 2 × 423 / 273 - 1 = 2,8

Т - температура подогрева в выходных каналах; 50 - 150 С для бытовых газовых плит;

μ_с- коэффициент расхода сопла = 0,9.

Площадь сопла определяется по формуле:

F_с = (Q_г ×) / (0,36 × μ_с ×)

F_с = (0,48 ×) / (0,36 × 0,9 ×) = 0,025 см²

Определяется диаметр сопла по формуле (для круглого сопла)

d_с=, см

d_с== 0,178 см =1,8 мм

Определяется оптимальное значение параметра горелки по формуле:

F_onm =  

F_onm = = 1.05

Рассчитывается оптимальный параметр горелки по формуле:

А = k₁ × (1 + u) × (1 + u × s) × F_c × F_1onm / F_o

А = 2.7 × (1 + 6,92) × (1 + 6,92 × 0,589) × 0,025 × 1.05 / 4.2 = 1

А = 1, следовательно, горелка работает в оптимальном режиме.

Список литературы

1. Ионин А.А. Газоснабжение. - М.: Стройиздат, 1985. - 440с.

. СНиП 2.04.08-87 Газоснабжение. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988. - 86с.

. Шишкин Н.Д. Газоснабжение района города. Методические указания к курсовому проекту по газоснабжению. - Астрахань: АИСИ, 1997. - 20с.

. Стаскевич Н.Л. и др. Справочник по газоснабжению и использованию газа. - Л.: Недра, 1990. - 768с.

. Газоснабжение района города с использованием ЭВМ. Методические указания к курсовому проекту по газоснабжению. - Ростов-на-Дону: РГАС, 1995. - 24с.

. Кязимов К.Г., Гусев В.Е. Основы газового хозяйства. - М.: Высшая школа, 2000. - 462с.

. Кязимов К.Г. Справочник газовика. - М.: Высшая школа, 2000. - 272с