Сурков А.П. (состав.) Газоснабжение района города

Подождите немного. Документ загружается.

Федеральное агентство по высшему образованию

Восточно-Сибирский государственный технологический университет

Кафедра теплогазоснабжения и вентиляции

ГАЗОСНАБЖЕНИЕ РАЙОНА ГОРОДА

Методические указания к выполнению контрольной и курсовой работ

по дисциплине «Газоснабжение» для студентов специальности 270109

"Теплогазоснабжение и вентиляция», обучающихся по ускоренной программе

Составитель А.П. Сурков

Улан-Удэ, 2006

В методических указаниях к контрольной и курсовой работам по газоснабжению

района города изложена методика определения характеристик газообразного топлива,

расчетных расходов газа бытовыми и коммунально-бытовыми потребителями по годовым

нормам, гидравлического расчета газопроводов высокого или среднего давления, распре-

делительных газопроводов низкого давления.

Методические указания предназначены для студентов специальности 270109 "Тепло-

газоснабжение и вентиляция", обучающихся по ускоренной программе.

Введение

Выполнение контрольной работы и курсовой работы "Газоснабжение района города"

является одним из методов закрепления и пополнения теоретических знаний, полученных

студентами при изучении курса "Газоснабжение", дает навыки в правильной трассировке

и проектировании газопроводов высокого или среднего давления (ГВД, ГСД), распреде-

лительных газопроводов низкого давления (ГНД).

ЗАДАНИЕ

1. Источник газоснабжения (месторождение природного газа) [9, табл.1];

2. Город, в соответствии с которым выбираются расчетные температуры для отопле-

ния, вентиляции [9, табл.2];

3. У

- процент охвата населения газоснабжением;

- процент людей, имеющих централизованное горячее водоснабжение;

- процент людей, имеющих в квартирах водонагреватели;

- процент людей, проживающих в квартирах без горячего водоснабжения и во-

донагревателей;

- процент охвата прачечных газоснабжением;

- процент людей, пользующихся услугами прачечных;

- процент охвата бань газоснабжением;

- процент людей, пользующихся услугами бань;

поп

- процент охвата предприятий общественного питания газоснабжением;

поп

- процент людей, пользующихся услугами предприятий общественного пита-

ния;

уз

- процент охвата учреждений здравоохранения газоснабжением;

хп

- процент охвата предприятий хлебопекарной промышленности газоснабжени-

ем;

4. Генплан района города в М 1:10000;

5. Давление газа на выходе из газораспределительной станции (ГРС), кПа абс;

6. Нагрузка на промышленные предприятия, м

/час;

7. Номинальное давление газа перед приборами, Па;

8. Номер расчетного газорегуляторного пункта (ГРП).

ОБЪЕМ КОНТРОЛЬНОЙ И КУРСОВОЙ РАБОТ

В контрольной работе должны быть определены характеристики газообразного топ-

лива и расчетные расходы газа районом города. В курсовой работе необходимо произве-

сти гидравлический расчет газовой сети высокого или среднего давления, гидравлический

расчет распределительной сети низкого давления для расчетного ГРП. В расчетно-

пояснительной записке должны быть представлены: генплан района города в М 1:10000 с

газопроводами высокого или среднего давления, распределительными сетями низкого

давления расчетного ГРП, расчетные схемы магистральных ГВД, распределительных

ГНД.

1. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГАЗООБРАЗНОГО ТОПЛИВА

1.1. Определение теплоты сгорания газа производится по формуле

,КQQ

⋅=

где

- низшая теплота сгорания газа, в пересчете на рабочую массу топлива, кДж/м

;

Q - низшая теплота сгорания газа на сухую массу топлива, кДж/м

;

К - коэффициент, учитывающий влагосодержание газа и определяемый по формуле:

)804,0(804,0

где

d - влагосодержание газа, зависящее от температуры, кг/м

, (

d = 0,005 кг/м

Низшая теплота сгорания газообразного топлива на сухую массу определяется по

формуле

∑

⋅⋅= ),(01,0

нi

rQQ кДж/м

где

нi

Q - низшая теплота сгорания i – го компонента газа, кДж/м

;

r - объемная доля i – го компонента газа, % об.

1.2. Плотность газообразного топлива определяется по формуле

,)(

Кd

гсг

⋅

кг/м

где

- плотность газа на сухую массу, определяемая по формуле

∑

⋅⋅= ),(01,0

icic

ρρ

кг/м

где

- плотность i – го компонента газообразного топлива, кг/м

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ГАЗА РАЙОНОМ ГОРОДА

2.1. Определение количества жителей.

По заданному генплану района города выполняем нумерацию кварталов с определе-

нием площадей кварталов, зная этажность застройки района города, находим плотность

населения (таблица 1).

Количество жителей по кварталам определяется по формуле

,bFN

⋅

где

F – площадь кварталов района города, м

*10

;

b - плотность населения района города, чел/(м

*10

Таблица 1 - Плотность населения района города

Этажность

застройки

2 3 4 5 6 7 8 9 10

Количество

жителей,

чел./(м

*10

)

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-

ла

Площадь квартала,

*10

Количество жителей в

квартале, чел.

Расчетный расход

газа, м

/час

Примечание

1 2 3 4 5

2.2. Определение расхода газа районом города.

Расчетный расход теплоты определяется по годовым нормам [4].

Потребление тепла в квартирах определяется по формуле

100100100100













++⋅⋅=

kkk

МДж/год,

где

Y – процент охвата населения газоснабжением (по заданию);

N – количество жителей района города, чел.;

321

kkk

qqq – соответственно, нормы расхода тепла на одного человека в год на приго-

товление пищи при наличии в квартире централизованного горячего водоснабжения, на-

личия и отсутствия водонагревателя, МДж/(год*чел.).

Потребление тепла в механизированных прачечных, включая дезинфекцию белья,

сушку и глажение, определяется по формуле

)(

1000100100

100

дП

ПП

Q +⋅⋅⋅=

, МДж/год,

где 100 - норма грязного белья на I чел в год, кг.;

q ,

q - нормы расхода теплоты на стирку и дезинфекции белья, МДж/(на 1 т сухого

белья).

Потребление теплоты на мытье в банях определяется по формуле:

,52

100100

бб

Q ⋅⋅⋅⋅= МДж/год,

где 52 - количество помывок в год одним человеком;

q - норма расхода теплоты на 1 помывку, МДж.

Потребление теплоты на предприятиях общественного питания определяется по

формуле

),(

100100

360

зоб

поппоп

поп

qqN

Q +⋅⋅⋅⋅= МДж/год,

где

зоб

qq ,- нормы расхода теплоты на приготовление обеда, завтрака или ужина,

МДж.

Потребление теплоты в учреждениях здравоохранения определяется по формуле

1001000

уз

Q ⋅⋅⋅= МДж/год,

где 12 - количество коек на I тысячу жителей;

уз

q - нормы расхода теплоты в учреждениях здравоохранения на приготовление пи-

щи и горячей воды на одну койку в год, МДж.

Потребление газа на предприятиях хлебопекарной промышленности определяется по

формуле

1001000

365

)8,0...6,0(

хп

Q ⋅⋅⋅= МДж/год,

где (0,6..0,8)- норма суточной выпечки хлебобулочных и кондитерских изделий на 1 тыся-

чу жителей, т;

хп

q - расход теплоты на выпечку 1 тонны хлебобулочных и кондитерских изделий на

предприятиях хлебопекарной промышленности, МДж.

Потребление теплоты на предприятиях торговли, ателье и др. определяется по формуле

,05,0

кт

⋅

МДж/год,

где

Q - потребление теплоты в квартирах, МДж/год.

Определяем годовой расход теплоты на район города по формуле

тхпузпопбпkгод

QQQQQQQQ

+= МДж/год.

Расчетный расход газа районом города определяется по формуле

год

V ⋅= м

/час,

где K

- коэффициент часового максимума, год/час;

год

Q (кДж/м

Q ( кДж/м

Коэффициент часового максимума определяется в зависимости от количества жи-

телей методом интерполяции [4].

Удельный расход газа определяется по формуле

уд

= м

/(час*чел)

Расход газа i – м кварталом определяется по формуле

iудi

NVV

⋅

/час,

где

N - количество жителей i - гo квартала, чел.

Результаты расчета сводятся в таблицу 2.

2.3. Расход газа квартальными или районными котельными

Определение расхода газа производится по максимальному часовому расходу тепла

на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение по формуле

,3600⋅

⋅

гввo

кот

QQQ

/час,

где

гввo

QQQ ,, - максимальные расходы тепла, соответственно, на отопление, вентиляцию и

горячее водоснабжение жилых и общественных зданий, кВт;

- КПД квартальных или районных котельных с учетом КПД тепловых сетей. Прини-

маем

= 0,8.

Расчетный расход тепла на отопление жилых и общественных зданий, опре-

деляется по формуле

,10)(

3−

⋅⋅−⋅=

ннвoo

VttqaQ кВт,

где

q - удельная отопительная характеристика здания, Вт/(м

К);

t - расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления,

°С [9];

t - расчетная температура внутреннего воздуха, °С ;

а - коэффициент, учитывающий изменение

q в зависимости от

t , принимаемой по [9] с

учетом интерполяции;

V - наружный объем отапливаемых зданий, м

Наружный строительный объем отапливаемых зданий определяется по формуле

общ

нн

VVV += м

где

- строительный объем жилых зданий, м

;

общ

V - то же, общественных зданий, м

Строительный объем отапливаемых жилых зданий определяется по формуле

,60

⋅= м

где 60 - норма строительной кубатуры на одного человека, м

/чел..

Строительный объем отапливаемых общественных зданий принимается в размере

25 % от объема жилых зданий и определяется по формуле

,25,0

общ

VV ⋅=

Расчетный расход тепла на механическую вентиляцию общественных зданий опре-

деляется по формуле

,10)(5,0

3−

⋅⋅−⋅=

общ

ннввв

VttqQ кВт,

где

q - удельная вентиляционная характеристика общественных зданий, в отсутствии их

перечня принимается равной 0,23…0,25, Вт/(м

°К);

t - средняя температура внутреннего воздуха, C

;

t - расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем вентиля-

ции,

[9];

общ

V - наружный строительный объем общественных зданий, м

, (принимается в пре-

делах 50 %).

Расчетный расход тепла на горячее водоснабжение от районных или квартальных ко-

тельных определяется по формуле

,10)65(

)(

163,1

−

⋅−

⋅⋅=

хвчсгв

dcN

ККQ кВт,

где

- количество жителей, охваченных централизованным горячим водоснабжением,

чел.;

чс

КК , - соответственно, суточный и часовой коэффициенты неравномерности по-

требления горячей воды )0,2....7,1;2,1(

чс

КК ;

с, d - нормы расхода горячей воды, соответственно, для жилых и общественных зна-

ний, л/(сут чел), принимаем с=120, d = 20;

хв

t - температура холодной водопроводной воды,

хв

t = 5

;

65 – температура горячей воды, °С.

На район города желательно принимать минимум две районные или квартальные

котельные

3. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ГАЗОПРОВОДОВ ВЫСОКОГО ИЛИ СРЕДНЕГО

ДАВЛЕНИЯ

3.1. Определение количества газорегуляторных пунктов (ГРП).

Газорегуляторные пункты предназначены для снижения давления газа и поддержа-

ния его на заданном уровне независимо от расхода. Для городов с населением от 50 до 250

тысяч человек рекомендуется двухступенчатая система газоснабжения [1].

При известном расчетном расходе газообразного топлива районом города определя-

ется количество ГРП, исходя из оптимальной производительности ГРП (

опт

V = l500...2000

/ ч) по формуле

опт

= ;

где

n - количество ГРП, шт.;

V - расчетный расход газа районом города, м

/ч,

После определения количества ГРП намечают их месторасположение на ген-

плане района города, устанавливая их в центре газифицируемой площади на террито-

рии 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. Закольцовывание газопроводов наиболее целесообразно в районах

с многоэтажной застройкой кварталов. Трассировка газопроводов производится таким

образом, чтобы длина ответвлений от кольцевого газопровода была минимальной (не бо-

лее 200 м для повышения 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 ава-

рийных и нормального режимов потребления газа.

Начальное давление газа принимается по заданию (давление газа на выходе из

газораспределительной станции - ГРС). Конечное давление газа

при максимальной на-

грузке газовой сети должно обеспечивать нормальную работу регулятора давления га-

за. В большинстве случаев перед ГРП достаточно иметь абсолютное давление газа при-

мерно 200… 250 кПа

На расчетной схеме газопроводов высокого или среднего давления наносятся номе-

ра участков, расстояние между участками в метрах, расчетные расходы газа в м

/ч, наиме-

нование промышленных предприятий и их расходы, квартальные или районные ко-

тельные.

Сначала на расчетной схеме ГВД или ГСД намечается нормальный режим, когда

поток газа движется по полукольцам. Точка слияния потоков газа находится посередине

длины газопровода на замыкающем участке.

Для выравнивания нагрузок по полукольцам производим распределение расхо-

дов газа на котельные №1 и №2. Для этого определяем расходы газа по полукольцам га-

зопровода

V и

V , учитывая нагрузку на ГРП, промышленные предприятия и др., кроме

котельных, и находим абсолютную невязку по формуле

VVV

−

∆

где

V - суммарная нагрузка по первому полукольцу, м

/ч;

V - то же, по второму полукольцу, м

/час.

Расход газа на котельную №1 (№2) определяется по формуле

кот

∆

−

= м

/час,

где

1кот

V - расход газа на котельную наиболее нагруженного полукольца газопровода;

Расход газа на котельную №2 (№1) определяется по формуле

12 коткоткот

VVV

−

Определение аварийного расхода газа производится по формуле

),(59,0

.iобiав

КVV

∑

⋅⋅= м

/час,

где

V - расход i-го потребителя газа, м

/ч;

iоб

- коэффициент обеспеченности i-го потребителя газа.

Коэффициент обеспеченности газом при аварийных ситуациях для бытовых по-

требителей (ГРП) можно принять в пределах от 0,8 до 0,85; для отопительно - произ-

водственных котельных от 0 до 0,75 - в зависимости от наличия резервного топлива; для

промышленных предприятий от 0,5 до 0,9 [1].

Среднеквадратичную потерю давления газа по кольцу определяем по формуле

∑

−

кн

ср

РР

А кПа абс

/м,

где

кн

РР ,- соответственно, начальное и конечное давление газа, кПа абс.;

∑

l - расчетная длина кольцевого газопровода, м.

Расчетная длина участков магистрального газопровода принимается с учетом 10% по-

терь давления газа в местных сопротивлениях по формуле

,1,1

фр

⋅

м,

где

- фактическая длина участка газопровода, м.

По номограмме для гидравлического расчета газопроводов высокого или среднего

давления по

ав

V и

ср

А определяем предварительные диаметры кольцевого газопровода.

Желательно по кольцу иметь один диаметр, максимум – два.

Первый аварийный режим, когда отключен головной участок газопровода высокого

или среднего давления 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. Затем в зависимости от расчет-

ного расхода газа по участкам и диаметра определяем фактическую квадратичную потерю

давления газа на участках газопровода. Давление газа у последнего потребителя должно

быть не ниже минимально допустимого предела (

Р + 50), кПаабс.

Конечное давление газа на участке определяется по формуле

рнк

lАРР ⋅−= кПа абс.,

где А - фактическая среднеквадратичная потеря давления газа на участке, кПа абс

/м;

l - расчетная длина участка газопровода, м.

Конечное давление газа для данного участка газопровода равно начальному

давлению газа следующего участка.

Результаты расчетов сводятся в таблицу 3.

Перед таблицей гидравлического расчета помещается расчетная схема газопровода

высокого или среднего давления.

Таблица 3 - Гидравлический расчет сети высокого или среднего давления

Длина, м Давление на участ-

ке газопровода,

кПа абс.

№№

участков

факти-

ческая,

расчет-

ная, l

Расход

газа

V ,

/ч

Диаметр

газопро-

вода,

мм х мм

А,

кПаабс

А*l

кПаабс

в нача-

ле,

в конце,

1 2 3 4 5 6 7 8 9

1-й аварийный режим (отключен уч. 1-11)

ГРС-1-2 520 572 24134 325х8 35 20020 475 453

2-3 500 550 22482 325х8 28 15400 453 436

……….

Расчет ответвлений

2-ПП1 40 44 1650 133х4 20 880 453 452

………..

2-й аварийный режим (отключен уч. 1-2)

ГРС-1-11 720 792 24134 325х8 35 27720 475 445

11-10 600 660 14325 325х8 32 21120 445 421

………

Расчет ответвлений

2-ПП1 40 44 1650 133х4 20 880 270 268

………….

Нормальный режим (1-е полукольцо)

ГРС-1 120 132 35846 325х8 72 9504 475 465

1-2 400 440 17923 325х8 18 7920 465 456

………

Нормальный режим (2-е полукольцо)

ГРС-1 120 132 35846 325х8 72 9504 475 465

1-11 600 660 17923 325х8 18 11880 465 452

……….

Расчет ответвлений

2-ПП1 40 44 3300 133х4 80 3520 456 451

……….

При расчете аварийных и нормального режимов диаметры

на участках газопровода

должны быть одинаковыми.

Невязка по давлению при расчете нормального режима не должна превышать 10 %.

Если данное условие не соблюдается, то изменяют диаметры и вновь пересчитывают ава-

рийные режимы при измененных диаметрах.

Расход газа на головном участке газопровода от ГРС до разветвления по полуколь-

цам должен быть равен сумме расходов газа по полукольцам, без учета коэффициен-

та обеспеченности.

Расчет ответвлений начинается с нормального режима. По номограмме для гидрав-

лического расчета газопроводов высокого давления для известного расхода газа и квад-

ратичной потери давления, которую принимаем наибольшей, (А

мах

→ 100 кПа

/м), нахо-

дим ближайший диаметр газопровода.

Начальное давление газа на участке ответвления принимается равным конечному

давлению газа на участке для аварийных и нормального режимов движения потоков га-

зообразного топлива.

4. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ НИЗ-

КОГО ДАВЛЕНИЯ

Гидравлический расчет газопроводов низкого давления производится для одного

расчетного ГРП (по заданию). На генплане намечаем прокладку газовых сетей по проез-

дам и улицам города. На отдельном листе вычерчивается схема газопроводов низкого

давления, желательно закольцованная. Длина ответвлений или тупиков от распредели-

тельной сети к потребителям не должна превышать 200 м.

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

Удельный расход газа определяется по кольцам в зависимости от отношения расхода

газа кварталом на расчетную длину газопровода, охватывающего квартал, по формуле

∑

уд

V м

/(час*м),