Газоснабжение района

Проверка: отношение разности суммарных потерь давления по полукольцам к полусумме потерь давления в кольце должно быть менее 10%.

(31)

Расчёт на ПЭВМ

Гидравлический расчёт на ПЭВМ произведём при помощи программы «KOLTUP». Программа реализует методику, изложенную в [6] и позволяет оптимизировать подбор диаметров на участках сети так, чтобы гидравлические уклоны на участках были как можно ближе к среднему расчётному гидравлическому уклону. Результаты расчёта приведены в приложении А.

8. Гидравлический расчёт сети среднего давления

Расчётная схема сети приведена на рисунке 2.

Нейтральная точка выбирается так, чтобы выполнялось условие

(32)

Отклонение не должно превышать 10% и рассчитывается по формуле

? 10% (33)

Если условие выполнено, то расчётные расходы газа принимаются для дальнейших расчётов.

Определение диаметра кольцевого газопровода.

Исходными данными для расчёта являются Qр.i., м3/ч, lр.i., м, ?p2, кПа2.

Квадрат потерь давления в сети определяется по формуле

(34)

где Pн - абсолютно начальное давление в сети, кПа, принимаем 400 кПа;

Pк - абсолютно конечное давление в сети, кПа.

Давления газа в конце каждого участка по ходу движения определяется по формуле

(35)

С целью повышения надёжности газоснабжения потребителей сети выполняются в виде кольца из труб одного диаметра и тупиковых ответвлений к потребителю. Определение диаметра кольца ведётся с учётом работы сети в нормальных и аварийных режимах.

Для нормальных режимов расходы газа у потребителей принимается расчётными. Для аварийных - определяются по формуле

 (36)

где x - коэффициент снижения расхода при аварии, принимается для ГРП равным 0,85, для котельной имеющей резервной топливо 0, для всех остальных 0,8.

Средний расчётный расход на кольце определяется по формуле

(37)

где j - номер режима.

Невязка кольца определяется по формуле

? 10% (38)

Квадрат перепада давления определяется по формуле (34). При этом Pтрк для нормальных режимов принимается равным 300 кПа, для аварийных - 250 кПа.

Расчёт сведём в таблицу 10.

Таблица 10 - Определение диаметра кольцевого газопровода

Для дальнейшего расчёта принимаем трубу с диаметром 159х4,5 мм.

Расчёт сведём в таблицу 11.

Таблица 11 - Определение давления в характерных точках сети и диаметров тупиковых ответвлений

9. Гидравлический расчёт квартальной сети

Под квартальной сетью понимается сеть газопроводов от точки подключения к уличной сети до точки присоединения газопроводов-вводов в дома. Расчётная схема выполняется на основе трассировки на плане квартала. Расчётная схема приведена на рисунке 7.

Определение расчётных расходов газа на участках квартальной сети

Расчётный расход газа на участках квартальной сети определяем согласно [6] по формуле

(39)

где Ksim - коэффициент одновременной работы газовых приборов, согласно[6];

qпом - номинальный расход газа прибором, определяется по формуле

для 4-х кофортных плит (40)

для 2-х кофортных плит

где QТ - тепловая мощность прибора, кВт, принимаемая согласно [1] или по паспортным данным прибора.

ni - число однотипных приборов.

По нормам проектирования принимаем, что в однокомнатной квартире устанавливается 2-х комфортные плиты, а в двух- и более комнатных квартирах - 4-х комфортные плиты.

Расчёт сведён в таблицу 12.

Таблица 12 - Определение расчётных расходов газа на участках квартальной сети

Определение диаметров на участках квартальной сети

Расчёт ведётся аналогично расчёту сети низкого давления. Допустимые потери в квартальной сети принимаются равными 250 Па. Расчёт сведён в таблицу 13.

Расчётный уклон вычисляется по формуле

(41)

Таблица 13 - определение диаметров на участках квартальной сети

Проверка: 220,3 250 (42)

10. Гидравлический расчёт внутридомового газопровода

Проектирование внутридомового газопровода проводилось с учётом следующих условий:

1) Газопровод - ввод подключается к квартальной сети;

2) От газопровода ввода к стоякам газопровод прокладывается по наружным стенам здания;

3) Подача газа к газовым приборам осуществляется от стояков устанавливаемых в углах кухонь;

4) Запрещается прокладка газопроводов по санузлам, ванным комнатам, жилым комнатам;

5) Запорные устройства устанавливаются на газопроводе - вводе, перед каждым стояком и перед каждым газовым прибором;

6) При прохождении строительных конструкций газопровод заключается в футляр;

Расчётная схема приведена на рисунке 8.

Определение расчётных расходов газа на участках газопровода

Расчётный расход газа определяется по формуле (39). Расчёт сведён в таблицу 14.

Таблица 14 - Определение расчётных расходов газа на участках газопровода

Допустимые потери давления во внутридомовом газопроводе принимаем равными 350 Па. Расчёт сведён в таблицу 15

Таблица 14 - Определение расчётных расходов газа на участках газопровода

Определение диаметров и потерь давления на участках газопровода

Расчётная длина участков определяется по формуле

(43)

где lф.i. - фактическая длина на i-том участке, м;

?? - сумма коэффициентов местных сопротивлений;

lЭ?=1 - эквивалентная длина, соответствующая местному сопротивлению с ?=1.

Гидростатическое давление определяется по формуле

(44)

где h - геодезическая разность отметок начала и конца участка, м;

?в - плотность воздуха, равная 1,293 кг/м3;

?г - плотность газа, равная 0,748 кг/м3;

Допустимые потери давления во внутридомовом газопроводе принимаем равными 350 Па. Расчёт сведён в таблицу 15

Таблица 15 - Определение диаметров и потерь давления на участках газопровода

Проверка (45)

где ?Pпр - потери давления в приборе, равные 60 - 80 Па;

1,1 - коэффициент на неучтённые потери.

11. Расчёт, подбор и настройка оборудования сетевого ГРП

Принципиальная схема ГРП приведена на рисунке 9.

Рисунок 9 - Принципиальная схема ГРП

ГРП структурно состоит из следующих элементов:

1 - запорное устройство на входе линии регулирования;

2 - фильтр, предназначен для очистки газа от механических примесей;

3 - предохранительно - запорный клапан, предназначен для «отсечки» подачи газа потребителю в случаях повышения P1 или понижения P2 до пределов настройки ПЗК;

4 - регулятор давления, предназначен для понижения давления газа с входного P1 до заданного настраиваемого давления P2 и поддержания давления P2 постоянным, независимо от колебания давления P1 и изменения расхода газа в сети;

5 - запорное устройство на выходе с линии регулирования;

6 - обводной газопровод (байпас), предназначен для подачи газа потребителю при невозможности подачи через линию редуцирования, при этом понижение давления с P1 до P2 производится запорным устройством 7 и 8. За давлением P2 следят непрерывно по манометру всё время работы через байпас;

9 - кран на сбросном трубопроводе, используется при пусконаладочных работах, после чего пломбируется в открытом положении;

10 - предохранительно - сбросной клапан, предназначен для понижения P2, до заданного при его повышении на 5-15%, путём стравливания части газа в атмосферу через свечу 11.

Подбор регулятора давления

Известно: P1, P2, Qрmax, Qрmin.

P1 = 0,4 МПа абс.,

P2 = 0,15 МПа абс.,

Qрmax = 1930.6 м3/ч,

Qрmin = 0,3 · 1930,6 = 579,1 м3/ч.

(46)

Предварительно принимаем РДУК2В-50/50 с диаметром седла клапана 50 мм, площадью седла клапана 19,6 см2 и коэффициентом расхода 0,6. Определяем фактическую пропускную способность регулятора

(47)

где f - площадь седла клапана, см2;

L - коэффициент расхода;

P1 - абсолютное входное давление в МПа;

? - коэффициент принимаем ;

Приведём условие нормальной работы регулятора

(48)

(49)

Условие выполняется.

Подбор фильтра

Предварительно принимаем диаметр условного фильтра по диаметру условного прохода регулятора давления.

Фактические потери давления в фильтре определяются по формуле

(50)

Принимаем фильтр чугунный волосяной с условным проходом по регулятору давления.

Подбор предохранительно-запорного клапана

ПЗК принимается по диаметру условного прохода регулятора давления. В сетевых ГРП в отдельно стоящих зданиях наибольшее распространение получили клапаны ПКН. Принимаем клапан ПКН-50

Подбор предохранительно - сбросного клапана

Кол-во газа, подлежащее сбросу определяется по формуле

(51)

Принимаем клапан типа ПСК-50Н.

Принятый клапан удовлетворяет требованиям по пропускной способности.

Обоснование диаметра обводного газопровода

Согласно [6] диаметр байпаса должен быть не менее седла клапана регулятора давления. Принимаем 50 мм.

Обоснование запорной арматуры

В качестве запорной арматуры принимаем задвижки. Запорная арматурой должна быть предназначена для природного или сжиженного газа и иметь соответствующую запись в паспорте.

Настройка оборудования ГРП

PРД = P2 = 3000 Па (52)

PмаксПЗК = (1,2 - 1,25) PРД = 1,25 · 3000 = 3750 Па(53)

PминПЗК = Pминпр + (200 - 300) = 1000 + 300 = 1300 Па(54)

PПСК = (1,05 - 1,15) PРД = 1,05 · 3000 = 3150 Па.(55)

12. Расчёт газовой горелки

Теоретические основы

Расчет горелок приходится выполнять как при проектировании новых конструкций (конструктивный расчет), так и в случае применения ранее разработанных горелок для новых условий работы (поверочный рас чет).

Сопловая часть. Подавляющее большинство горелок работает в условиях докритической скорости истечения газа, т.е. при его избыточном давлении не более 85 кПа. При давлении газа перед соплом более 85 кПа наступают критические условия истечения. В нерасширяющемся сопле скорость газа достигает скорости звука и дальнейшего увеличения ее не происходит. Для получения максимальной (сверхзвуковой) скорости следует применять сопло с расширяющимся насадком (сопло Лаваля).

Однако до избыточных давлений 100-150 кПа расширяющийся насадок сопла получается таким малым, что практически те же результаты дают обычные сопла, изготовление которых значительно проще.

Истечение газа из отверстия или сопла сопровождается двумя явлениями:

снижением скорости струи из-за наличия сопротивления трения и потерь энергии за счет завихрения потока;

сжатием струи, заключающимся в том, что минимальное сечение ее оказывается меньше, чем сечение отверстия или сопла. Это имеет место из-за наличия инерции газовых струй при входе в отверстие или сопловой канал.

Тракт воздуха и смеси. При расчете тракта движения воздуха и смеси в пределах горелки учитываются только местные сопротивления, вызываемые изменениями величины или направления скорости потока.

В горелках полного и частичного предварительного смешения кроме неизбежных изменений скорости и направлений потока воздуха и смеси, обусловленных конструкцией горелки, имеют место значительные потери давления в смесителе, так как наиболее эффективное смешение происходит при больших скоростях взаимодействующих струй газа и воздуха.

Как правило, наибольшая потеря давления в кинетических горелках связана с необходимостью создания такой выходной скорости, которая может обеспечить устойчивую работу горелки без проскоков пламени при заданных минимальных нагрузках.

Для диффузионных горелок и горелок с частичным предварительным смешением, если смесь лежит вне концентрационных пределов воспламенения, выходная скорость может быть значительно ниже. В-этом случае она определяется требованиями процесса турбулентной диффузии в топке или условиями стабилизации факела

Рисунок 9 - Схема газовой горелки

Расчёт горелки низкого давления

Для расчёта газовой горелки принимаем мощность огнеупорного туннеля равную 80 кВт, Qн = 35522 кДж/м3, плотность газа 0,723 кг/м3, tг=10 °С, Vo=9,07 м3/м3. Коэффициент избытка первичного воздуха ?=0,6. Давление газа 2 кПа.

1) Определяем расход газа:

2) Определяем скорость выхода газа из сопла, приняв коэффициент расхода сопла ?=0,9

3) Рассчитываем площадь и диаметр сопла

4) Определяем коэффициенты эжекции

5) Учитывая достаточно высокое давление газа перед горелкой, принимаем эжекционный смеситель укороченного типа, с коэффициентом потерь К=3,0

6) Принимаем коэффициент расхода огневых отверстий головки ?0=0,8 и находим коэффициент сопротивления огневых отверстий

7) Рассчитываем коэффициент К1, учитывающий потери в головке горелки, принимая температуру подогрева гозовоздушной смеси на выходе из головки горелки Тсм=373К

8) Рассчитываем оптимальное значение суммарной площади выходных отверстий горелки

9) Рассчитываем скорость выхода газовоздушной смеси из огневых отверстий

10) Для Wо и ?=0,6 значение диаметра огневых отверстий равно d=6 мм; Wотр=2,95 м/с

11) Находим количество огневых отверстий

12) Шаг отверстий принимаем S=20 мм, находим длину головки горелки

13) Определяем оптимальный диаметр горловины смесителя

Диаметр горловины будет равен

14) Рассчитываем остальные размеры смесителя:

- диаметр входного конфузора

- длина входного конфузора

- диаметр на выходе из диффузора dд=1,4 dг=135,8

- длина диффузора lд = 3,8 dг = 570 мм

- длина смесителя lсм = 1,6 dг =155,2 мм

- длина эжекционной смесителя lэж = 5,6 dг = 543,2 мм

- Радиус сопряжения конфузора с горловиной R=2,4 dг = 232,8 мм

- общая длина газовой горелки L= lэж+ lсм=543,2+155,2=698,4

Список использованных источников

Ионин А.А. Газоснабжение - М.: Стройиздат, 1989 г. - 439с

СНиП 42.01-2002 Газораспределительные системы. М.: Стройиздат, 1987 г.

Прохоров С.Г. Примеры расчёта газовых горелок. - Пенза: ПГАСА, 2000 г.

СНиП 23-01-99 Строительная климатология.

СНиП 2.04.07-86* Тепловые сети.

СП 42-101-2003 Общие положения по проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полимерных труб.

Стаскевич Н.Л., Северинец Г.Н. Справочник по газоснабжению и использованию газа - Л.: Недра, 1990 г.

Учитель И.Л., Ярошенко В.Н., Гладких И.И., Капочкин Б.Б. Основы неогеодинамики. Сети газопроводов как элемент деформационного мониторинга // Одесса, Астропринт, 2001. - 144 с.

Капочкин Б.Б., Нагребецкий В.С., Кучеренко Н.В. Эндогенные причины обрушения строений в г. Одессе. - Материалы 3-ей конференции ОРАН. - Одесса. - 1999 г. - Астропринт.- с. 93-94.

СП 42-103-2003: Особенности проектирования наружных газопроводов из полиэтиленовых труб.

Страницы: 1, 2