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 2011 г.

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 = 25 374,58 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 коммунальнобытовых 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.

з_ов — КПД отопительной системы для котельных от 0.8−0.85 ,

fнорма 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, в — 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,

з_гв — КПД котельной (0.8−0.9)

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

V_овт = V_ов + V_гв = 1 815 031 + 897 796 =2 712 827 ,

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· 27 000·(1+0.25)=2 625 750 Вт А=18· N·J_ов = 18· 6000·0.25=27 000 м²

Максимальный тепловой поток на вентиляцию общественного здания

Q_в = K₁· K₂·q_о·A=0.25·0.6·77,8·27 000=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=1 172 160 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 хозяйственнобытовые и отопительно_вентиляционные нужды

V_р = 0,859+583,53= 584,39 .

гдеминимальный расчетный часовой расход газа на хозяйственно-бытовые нужды, часовой расход газа на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение.

7. Гидравлический расчет распределительной сети

1. Определяем удельный расход газа на единицу площади застройки

м³/чга

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_учV_{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

93 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,

1,1 — коэффициент, учитывающий местные потери, УL — сумма длин участков по главным направлениям от ГРП до нулевых точек.

Результаты заносим в таблицу 5.

Таблица 5

1 кольцо h⁺ = Па/м,

2 кольцо h⁺ = Па/м,

3 кольцо h⁺ = Па/м,

4 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 с = 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.

2. Определяется отношение критических абсолютных давлений по формуле:

3. Рассчитывается коэффициент пропускной способности по формуле:

K_V = ,

где е — коэффициент, определяемый по формуле:

е = 1 — 0,46,

е = ,

где P — абсолютное давление газа на входе, МПа,

T — температура газа, К,

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

4. По таблице 7.1 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 с_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 Уо — коэффициенты местных сопротивлений до регулятора, определяются по

таблице 6.2[3],

Уо — 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

1. 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)

Nчисло квартир

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

2. Диаметр условного прохода принимаем исходя из конструкторских соображений:

Подводки к приборам 15 мм.

Стояки 20 мм.

Магистрали 25?32 мм.

3. Определим? коэф. местных сопротивлений на каждом из расчетных участков

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

5. По аксонометрической схеме определяем длины участков и потери на них

6. Рассчитываем эквивалентное избыточное давление Р =g*H*(1.29-с_г), Па

g =9,8 мс²

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

с_г -плотность газа

1,29 — плотность воздуха при н.у.

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

?Р_полн=hуч-Р

8. 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? 25 375 = 6,79 м³/м³

Q_н — низшая теплота сгорания

Рассчитываем производительность (часовой расход газа через горелку)

по формуле:

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

Q_г= 3600? 1,9 /0,56? 25 375= 0,48 м³/ч Принимается диаметр выходных отверстий d₀ = 1−2 мм. Вычисляем необходимую площадь выходных отверстий по формуле:

F₀= Q_г? (1+ б? V₀) / 0,36? w₀

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

б — 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 = б? V₀ / s = 0,6? 6,79/ 0,589 = 6,92

s — относительная плотность воздуха, s = с_газа /с_{воздуха}.

Принимается и определяются параметры:

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

коэффициент расхода отверстий головки горелки: м₀ = 0,77;

коэффициент сопротивления отверстий определяется по формуле:

о₀ = (1- м₀²) / м₀² = 0,69

коэффициент, учитывающий потер энергии в головке горелки:

k₁ = о₀ + 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;

м_с— коэффициент расхода сопла = 0,9.

Площадь сопла определяется по формуле:

F_с = (Q_г ?) / (0,36? м_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.

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

2. СНиП 2.04.08−87 Газоснабжение. — М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988. — 86с.

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

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

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

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

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