Природный газ является самым дешевым энергоносителем, поэтому его использование находит широкое применение в сфере бытового обслуживания жилых и общественных зданий, а также в промышленности. В связи с этим грамотное газоснабжение потребителей является очень важным фактором.

При разработке системы газоснабжения жилого квартала необходимо учитывать достаточно большое количество различных факторов, оказывающих влияние на выбор конструктивного решения по прокладке газопроводов. Система газоснабжения жилого микрорайона должна обеспечивать потребности в газе всех имеющихся потребителей разного типа: жилые дома (квартиры), баня на 100 мест, ресторан на 320 мест, а также отопительная котельная, которая обеспечивает централизованное отопление и горячее водоснабжение района. На коммунально-бытовые нужды требованиями нормативно-технической документации установлена подача газа по сетям низкого давления, поэтому необходимо соответствующее оборудование сетевого газорегуляторного пункта, обеспечивающее необходимое снижения давления в газовой сети.

Выполнение курсового проекта по газоснабжению района города позволит подробно ознакомиться с методиками гидравлического расчета внутридворовых и внутридомовых систем газоснабжения, а также другими необходимыми расчетами, которые являются важной составляющей частью всего курса «Газоснабжение».

Задачей данной работы является разработка системы газоснабжения квартала жилого микрорайона в городе Уфе. Также необходимо запроектировать внутридомовую систему газоснабжения жилого здания, обеспечивающего непрерывную подачу газа к газовым приборам и подобрать оборудование газорегуляторного пункта.

1. Определение плотности и теплоты сгорания природного газа

В соответствии с районом проектирования (г. Уфа), заданным в исходных данных, в проекте выбираем магистральный газопровод от Туймазинского месторождения (Башкирское АССР) [1].

Низшую теплоту сгорания газа определяем по формуле:

, кДж/ м3 (1)

где - низшая теплота сгорания i-го компонента газа, кДж/м3;

Vi - объемная доля i-го компонента в газе.

Плотность газа с определяем по следующему выражению:

сi=Усi?Vi,кг/м3 (2)

где сi - плотность i-го компонента газа, кг/м3;

Vi - объемная доля i-го компонента в газе.

Число Воббе рассчитываем по формуле:

W=, (3)

Определим по формулам (1), (2) и (3) низшую теплоту сгорания газа, плотность и число Воббе для Туймазинского месторождения:

Процент расхождения 4,3 %, следовательно, газ требует специальной очистки.

2. Определение годового и расчетного часового расхода газа районом города

Расчет расхода газа на бытовые, коммунальные и общественные нужды представляет собой сложную задачу, так как количество газа, расходуемого этими потребителями, зависит от ряда факторов: газооборудования, благоустройства и населенности квартир, газооборудования городских учреждений и предприятий и предприятий, степени обслуживания населения этими учреждениями и предприятиями, охвата потребителей централизованным горячим водоснабжением и от климатических условий. Большинство приведенных факторов не поддается точному учету, поэтому потребление газа рассчитывают по средним нормам, разработанным в результате анализа многолетнего опыта фактического потребления газа и перспектив изменения этого потребления. Нормы расхода газа приведены в [2].

Расчет проводят по нормам потребления на конец расчетного периода, с учетом перспективы развития городских потребителей газа. Расход газа населенным пунктом зависит от числа жителей, принимаем количество из расчета, что в квартире проживает 3 человека.

Охват газоснабжения квартир для большинства городов близок к единице. Годовой расход зависит от системы ГВС зданий и находится по формуле (4):

Q=yкв?N(qkв1?z1+qkв2?z2+qkв3?z3), (4)

Q=1?3444•(2800?0,9+8000?0,08+4600?0,02)=11199888 МДж/год

где z1 - доля потребителей с ЦГВ;

z2 - доля потребителей от газовой водонагревателей;

z3 - доля потребителей без ЦГВ;

q - норма расхода теплоты на 1 человека в год [2].

Охват газоснабжения бани и ресторана вычисляются по формулам (5) и (6):

Qбани=, МДж/год (5)

Qбани=,МДж/год.

где yб -степень газификации бани;

N - число жителей;

qзд - норма расхода газа, .

Qоб=, МДж/год (6)

Qбани=, МДж/год.

где yхл. - степень охвата газоснабжением ресторана;

Расход газа на отопление и вентиляцию находим по формуле:

Qов = [24?(1+К)], (7)

Qов= [24?(1+0,25)]=

=102,93*106, Мдж/год

где q - укрупненный показатель на отопление зданий, кДж/ч м2;

tвн - температура внутреннего воздуха, ?С, для г. Уфа tвн = 20?С[5];

tср.о - средняя температура отопительного периода, tср.о.= - 5,0?С[3];

tр.о и tр.в - расчетные температуры на отопление и вентиляцию,-35?С;

К и К1 -коэффициенты, учитывающие расходы теплоты на отопление и вентиляцию общественных зданий;

z - среднее число часов работы системы вентиляции общественных зданий в течении суток;

nо - продолжительность отопительного периода, nо = 227 cут, [3];

F - жилая площадь отапливаемых зданий, м2;

зо - КПД отопительной системы.

Годовой расход газа на централизованное горячее водоснабжение от котельных определяют по формуле:

Qг.в.=24qг.в.N[nо+(350-nо)]•,МДж/год (8)

Qг.в.=24?0,85?3444[227+(350-227)•]•,МДж/год

где qг.в. - укрупненный показатель среднечасового расхода теплоты на горячее водоснабжение, кДж/ч на 1 чел. (с учетом общественных зданий района);

N - число жителей, пользующихся горячим водоснабжением;

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

tх.з и tх.л - температуры водопроводной воды в отопительный и летний периоды, ?С;

зг.в. - КПД котельной.

В микрорайоне данного курсового проекта расчетные расходы газа равны:

Qкв= 187133 м3/год;

Qбаня.= 35877 м3/год;

Qоб= 32600 м3/год;

Qмелк.произ..= 9356,6 м3/год;

Qов.= 1718406,7 м3/год;

Qгв=316122, 5 м3/год;

В результате расчёта получили:

расчётный часовой расход газа квартирами Qркв= 90,8 м3/ч;

расчётный часовой расход газа баней Qрбаня= 13,3 м3/ч;

расчётный часовой расход газа рестораном Qробщ= 16,3 м3/ч;

расчётный часовой расход газа на мелкие коммунальные нужды Qрм.п= 4,54 м3/ч;

расчётный часовой расход газа на отопление и вентиляцию Qров= 694 м3/ч;

расчётный часовой расход газа на горячее водоснабжение Qргв= 127,7 м3/ч.

Суммарный расчётный часовой расход газа Qр= 946,64 м3/ч.

3. Расчет газопровода низкого давления для жилого микрорайона города

Цель гидравлического расчета внутридворового газопровода низкого давления - определение диаметров газопроводов, подводящих газ потребителям. Диаметры должны быть такими, чтобы суммарные потери давления от ГРП до самого удаленного дома не превысили располагаемый перепад давлений, принимаемый 200 Па

Методика расчета состоит в принятии ориентировочных потерь давления в газопроводах по выражению

(9)

где ?Pр - годовой расход теплоты i-м потребителем, МДж/ч;

1,1 - коэффициент, учитывающий долю потерь давления в местных сопротивлениях;

li - длина i-ого участка, м.

По ориентировочным потерям и расходу газа определяем диаметры газопровода и действительные потери давления на участке. Суммарные потери давления не должны превышать 200 Па, иначе следует увеличить диаметры газопроводов и произвести пересчет потерь давления.

Расходы газа на участках определяем по формуле

(10)

где - коэффициент одновременности для i-ой прибора (группы приборов), определяется методом интерполяции по [4];

- расчетный расход газа прибором (группой приборов), м3/ч;

ni - количество приборов (групп приборов) одного типа, шт

Определим расчетную нагрузку газа на жилой дом:

Расчетные расходы газа на участках определим с помощью коэффициента часовой неравномерности по формулам:

,м3/ч (17)

где - низшая теплота сгорания газа, кДж/м3;

- годовой расход газа прибором (группой приборов), определяемый по удельным нормам потребления газа, МДж/ч;

Vр=,м3/ч (18)

Ki - коэффициент часовой неравномерности расхода газа, зависящий от числа квартир и числа жителей, проживающих в квартире;

i - число разнотипных приборов (групп приборов);

Ni - количество приборов (групп приборов) одного типа, шт.

м3/ч

Таблица 1-Расчётные расходы газа на микрорайон

Nуч	ПГ2	ПГ4	ПГ2 +ВПГ	ПГ4 +ВПГ	Vр, м?/ч
	Vпр	n	K0	Vпр	n	K0	Vпр	n	K0	Vпр	n	K0
0 - 1	0,418	177	0,1938	0,68	711	0,1489	1,8	24	0,242	2,07	96	0,1858	163,65
1 - 2		80	0,204		322	0,1878		24	0,242		96	0,1858	111,96
2 - 3		48	0,2106		192	0,2008		24	0,242		96	0,1858	94,46
3-4		48	0,2106		192	0,2008							46,74
4-5		48	0,2106		192	0,2008							30,44
5-6		21	0,2288		84	0,2132							14,19
4-7													16,3
1-8	0,418	97	0,2023	0,68	389	0,1811							69,41
8-9		59	0,2073		238	0,1962							50,16
9-10		27	0,2216		108	0,2092							31,16
10-11		27	0,2216		108	0,2092							17,86
10-12													13,3

Таблица 2 - Гидравлический расчет газопровода для жилого микрорайона

Nуч	Vp, м?/ч	Lуч, м	(?р/l)доп Па/м	dн*S, мм	?р/l, Па/м	(?р/l)1,1Lуч,Па/м

0 - 1	163,65	250	0,218	169х8	0,1	27,5
1 - 2	111,96	112		159х4	0,2	24,64
2 - 3	94,46	158		140х4,5	0,325	56,49
3 - 4	46,74	12		114х4	0,218	2,88
4 - 5	30,44	144		114х4	0,22	34,85
5 - 6	14,19	158		75,5х4	0,22	38,24
						?184,6
4 - 7	16,3	84	0,15	88,5х4	0,14	12,94
1 - 8	69,41	168	0,408	133х4	0,21	38,8
8 - 9	50,16	122		108х4	0,4	53,68
9 - 10	31,16	18		88,5х4	0,48	9,5
10 - 11	17,86	138		70х3	0,45	268,31
						?197,8
10 - 12	13,3	42	0,11	76х3	0,15	6,93

Делаем проверку гидравлического расчета:

1-ое ответвление:

2-ое ответвление:

Расчет считается верным, т.к. сумма потерь на участках меньше 10%.

Располагаемый перепад давления:

?ррасп?=?Ррасп200-?р?

1-ое ответвление:

?р расп=200-(27,5+24,64+56,49+2,88)=88,49 Па

2-ое ответвление:

?р расп=200-(27,5+38,8+53,68+9,5)=70,52 Па

4. Расчет и подбор сетевого ГРП

Основное назначение ГРП является снижение входного давления газа, т.е. дросселирование до заданного выходного давления и поддержание его на постоянном уровне независимо от изменения выходного давления и расхода газа потребителями. Помимо этого в ГРП производится очистка газа от механических примесей, контроль за входным и выходным давлениями и температурой газа, учет газа, предохранение от возможных повышения или понижения давлений газа в сверх допустимых пределах [4].

Подбор оборудования ГРП заключается в подборе регулятора давления, предохранительного запорного клапана, газового фильтра и предохранительного сбросного клапана.

ГРП сооружают в виде отдельно стоящих зданий или шкафных регуляторных установок, устанавливаемых на специальные опоры. ГРП размещаются внутри жилого массива на расстоянии от зданий, сооружений, железнодорожных и трамвайных путей и воздушных линий электропередачи. Принципиальная схема ГРП приведены на рисунке 2.

Рисунок 2 - Принципиальная схема ГРП.

где 1 - задвижка на вводе в ГРП;

2 - задвижка на выходе из ГРП;

3 - газовый счетчик;

4 - газовый фильтр;

5 - предохранительный запорный клапан;

6 - регулятор давления;

7 - предохранительный сбросной клапан;

8 - байпас;

9 - продувочный газопровод;

10 - сбросной газопровод;

11 - газовый кран.

На вводах и выводах газопроводов из здания ГРП в колодцах устанавливают отключающие устройства не ближе 5 и не дальше 100 м от здания ГРП. Предохранительно запорный клапан (ПЗК) устанавливается по ходу газа перед регулятором давления. Предохранительный сбросной клапан (ПСК) устанавливается после регулятора давления. Для учета расхода газа используются измерительные диафрагмы с дифмонометрами или газовые счетчики.

Измерительные диафрагмы устанавливаются до регулятора давления на прямолинейных горизонтальных участках газопроводов длиной не менее 10 условных диаметров до и 5 условных диаметров после диафрагмы. Газовые счетчики устанавливают на прямолинейных участках длиной более 5 условных диаметров до счетчика и более 3 условных диаметров после него.

Продувочные газопроводы размещаются после первого отключающего устройства и на байпасе. Условный диаметр продувочных газопроводов должен быть не менее 20 мм.

В данном курсовом проекте производится подбор регулятора давления в зависимости от его пропускной способности, а также предохранительного запорного клапана и газового фильтра, условный диаметр которых должен соответствовать диаметру регулятора давления; подбираются также тип ПСК, диаметр байпаса и отключающая арматура.

Пропускная способность регулятора давления зависит от его типоразмера, величины входного давления, перепада давления газа, плотности газа.

р1=рвх-(Дрсчётч +Дрф + Дрпзк +Дрз)+рабс, Па

р1=401300-(16000+5000+6000+1000)=373300 Па

р2=р вых+рабс, Па

р2=184,6+101300=101484,6 Па

Найдем скорость истечения газа:

=<0,5

Найдем пропускную способность регулятора давления:

V=, м3/ч (11)

где индекс “т” - табличное значение параметра;

V и Vт - пропускная способность регулятора, м3/ч;

и - перепад давления в регуляторе, МПа;

р1 и р1т - абсолютное входное давление газа, МПа;

V== 275м3/ч

Запас составляет 40%

Следовательно, подбираем регулятор давления РД-50:

Dу = 50мм, диаметр седла 20 мм, входное давление 2,0-3,5 МПа, выходное давление 15 кПа, пропускная способность при входном давлении 0,3 МПа равна 610 м3/ч.

Для снабжения жилого массива на выходе из ГРП поддерживается низкое давление газа, поэтому в ГРП принимается к установке предохранительный запорный клапан типа ПКН, который обеспечивает автоматическое отключение подачи газа при выходе контролируемого давления за установленные верхний и нижний пределы[4]. Принимаем к установке ПКН - 50 с пределом настройки давления: верхний 0,001 - 0,06 МПа, нижний 0,0003 - 0,003 МПа.

В качестве устройства для очистки газа от механических примесей в ГРП применяют фильтры газовые типа ФС- 50:

Dу = 50мм, входное давление не более 0,6 МПа, пропускная способность при входном давлении 0, 3 МПа равна 610 м3/ч.

Предохранительный сбросной клапан ПСК - 50 служит для защиты газовой аппаратуры от недопустимого повышения давления газа в сети. В случае повышения давления газ через клапан сбрасывается в атмосферу. Требуемая пропускная способность предохранительного сбросного клапана определяется из выражения:

Vтр?0,0005*Vпроп, м3/ч (12)

Vтр = 0,0005?275=0,1375 м3/ч

Принимаем к установке мембранный пружинный клапан типа ПСК-50.

Для снабжения газом потребителей в период ремонта и ревизии в ГРП сооружается обводной газопровод - байпас. Диаметр этого газопровода в соответствии с требованиями [4] должен быть не менее диаметра седла клапана регулятора давления, то есть принимаем 50 мм.

На байпасе устанавливаются последовательно два отключающих устройства с манометром и продувочной свечой между ними.

Задвижки устанавливаются на входе и выходе из ГРП, их диаметр подбирается исходя из диаметра регулятора давления, т.е. принимаем задвижки на 50 мм.

Также проектируем сбросной газопровод диаметром 32 мм, продувочные газопроводы и продувочные краны диаметром 20 мм.

5. Расчет внутридомового газопровода

Целью расчета внутридомового газопровода является определение диаметров газопроводов, обеспечивающих потери давления газа при движении его от ввода до самой удаленной газовой горелки, не превышающие располагаемый перепад давлений ?рр, который принимается равным 400 Па[4].

Для определения потерь давления на участке используют выражение:

(14)

(15)

где - удельные потери давления на участке, Па/м;

?Pдоп - дополнительное избыточное давление, возникающее на вертикальных участках газопроводов из-за разности плотностей воздуха и газа, Па;

lуч - расчетная длина участка, м;

Уо - сума коэффициентов местных сопротивлений на участке;

lэ - эквивалентная длина участка, м.

Избыточное давление находится по выражению:

(16)

где H - высота вертикального участка, м;

g - ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с2;

св - расчетная плотность воздуха, кг/м3;

сг - плотность транспортируемого газа, кг/м3.

Необходимая для расчета аксонометрическая схема внутридомового газопровода представлена в прил. А.

Таблица 3 - Ведомость коэффициентов местных сопротивлений внутридомового газопровода

№ участка	Наименование местного сопротивления	Значение КМС	Количество КМС на участке	Сумма КМС
1	2	3	4	5
0-1	Задвижка	0,25	1	0,25
	Отвод на 90?С	0,3	2	0,6
				0,85
1-2	Тройник на ответвление	1,5	1	1,5
2-3	Тройник на ответвление	1,5	1	1,5
3-4	Отвод на 90?С	0,3	2	0,6
	Задвижка	0,5	1	0,5
				1,1
4-5	Крестовина	2	1	2
5-6	Тройник на ответвление	1,5	1	1,5
6-7	Тройник на ответвление	1,5	1	1,5
7-8	Тройник на ответвление	1,5	1	1,5
8-9	Тройник на ответвление	1,5	1	1,5
9-10	Тройник на ответвление	1,5	1	1,5
	Отвод на 90?С	0,3	5	1,5
	Кран пробковый	4	2	8
				11

Расчетные данные представлены в виде таблицах 4 и 5.

Таблица 4 - Расчетные часовые расходы газа на участках внутридомовой сети

№ участка	ПГ2	ПГ4	Qуч
	V	n	k	V	n	k
0-1	0,418	18	0,235	0,68	36	0,215	7,03
1-2	0,418	12	0,255	0,68	24	0,225	4,95
2-3	0,418	6	0,410	0,68	12	0,248	3,05
3-4	0,418	6	0,410	0,68	12	0,248	3,05
4-5	0,418	6	0,410	0,68	0	-	1,03
5-6	0,418	5	0,480	0,68	0	-	1,003
6-7	0,418	4	0,590	0,68	0	-	0,986
7-8	0,418	3	0,730	0,68	0	-	0,915
8-9	0,418	2	0,840	0,68	0	-	0,702
9-10	0,418	1	1	0,68	0	-	0,418

Таблица 5 - Гидравлический расчет внутридомового газопровода

№ участ.	V, м3/ч	Dн*S, Мм.	Lуч, м	Lэкв, м	?кмс	Lp, м	?Р? L, Па? м	lр*(Дp/l), Па	H, м	Р доп, Па	Р уч, Па
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
0-1	7,03	38*3	13,1	1,11	0,85	14,21	2,8	39,79	4	7,76	47,55
1-2	4,95	33,5*3,2	15	2,25	1,5	17,25	3,4	58,65	-	-	58,65
2-3	3,05	26,8*2,8	15	2,25	1,5	17,25	4,0	69	-	-	69
3-4	3,05	26,8*2,8	2	0,22	1,1	2,22	4,0	8,88	1	17,23	26,11
4-5	1,03	21,3*2,8	14,5	2,9	2	17,4	1,7	29,58	-	-	29,58
5-6	1,003	21,3*2,8	2,5	0,375	1,5	2,875	1,7	4,89	2	9,49	14,38
6-7	0,986	21,3*2,8	3	0,45	1,5	3,45	1,7	5,86	3	11,39	17,25
7-8	0,915	21,3*2,8	3	0,45	1,5	3,45	1,7	5,86	3	11,39	17,25
8-9	0,702	21,3*2,8	3	0,45	1,5	3,45	1,4	4,83	3	9,37	14,2
9-10	0,418	21,3*2,8	3	3,3	11	6,3	0,8	5,04	3	9,37	14,82
	?309
Сопротивления газовой плиты	60
Суммарные потери давления в газопроводах сети и в газовом оборудовании	369

Поскольку суммарные потери давления на участке 0-1-2-3-4-5-6-7-8-9-10 с учетом потерь давления в 60 Па в газовой плите не превышают 400 Па, то гидравлический расчет можно считать завершенным.

Проверка:

Заключение

Данный курсовой проект является базовым для освоения курса дисциплины «Газоснабжение», изучаемого по специальности «Теплогазоснабжение и вентиляция».

В данном курсовом проекте определены физические характеристики природного газа месторождения Туймазинского, используемого для газоснабжения жилого микрорайона в городе Уфа: , , .

Рассчитана годовая потребность в газе жилого микрорайона с населением 3444 человек с помощью удельных норм потребления газа. Также определен расчетный часовой расход газа микрорайоном, на который подобрано соответствующее оборудование сетевого газорегуляторного пункта: регулятор давления РД - 50, предохранительный запорный клапан типа ПКН-50, фильтры газовые типа ФС - 50, предохранительный сбросной клапан ПСК-50.

Запроектирована внутридворовая сеть низкого давления и внутридомовая сеть шестиэтажного жилого дома, имеющего в качестве газовых приборов в 2-х конфорочные газовые плиты, 4-х конфорочные газовые плиты, использующиеся для приготовления пищи. С помощью гидравлического расчета определены диаметры газопроводов, обеспечивающих потери давления в газовой сети, не превышающие 200 Па для внутридворовой сети и 400 Па для внутридомовой сети.

Список используемых источников

1. Ионин А.А. Газоснабжение: Учеб. для вузов.- 4-е изд., перераб. и доп.- М.: Стройиздат, 1989.- 439 с.: ил.

2. 2 Санитарные номы и правила. СНиП 2.04.08-87*. Газоснабжение / Госстрой России.- М.: ГУП ЦПП, 1999.-91с.

3. 3 Санитарные нормы и правила. СНиП 23-01-99. Строительная климатология / Госстрой России.- М.: ГУП ЦПП, 2000.-45с.

4. 4 Соколова Е. И. Газоснабжение населенного пункта: Методические указания по выполнению курсовых и дипломных проектов.- Вологда: ВоГТУ, 1999.-32 с.

5. 5 Санитарные нормы и правила. СНиП 2.04.05-91*. Отопление, вентиляция и кондиционирование / Минстрой России. - ГУП ЦПП, 1994. -66 с.