Газовые сети и установки

Газовые сети и установки

Федеральное агентство по образованию

Федеральное государственное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

«Курганский архитектурно-строительный колледж»

Специальность 270111

«Монтаж и эксплуатация

оборудования и систем

газоснабжения»

Методические указания

по выполнению курсового проекта по дисциплине

«Газовые сети и установки»

Разработал: преподаватель

Курган 2007

Рассмотрена и утверждена на Составлена в соответствии с

заседании цикловой комиссии государственными требованиями

спец. дисциплин. к минимуму содержания и

уровню подготовки специалистов по специальности 270111

Протокол №

от 2007г.

Заведующий кафедры

специальности 270111

Михаленко И.А.

Разработал:

Преподаватель спец. дисциплин

И.А. Михаленко

Рецензент:

Рецензент:

Введение

Методические указания выполнены на основании рабочей программы дисциплины «Газовые сети и оборудование» для специальности 270111 «Монтаж и эксплуатация газовых сетей и оборудования».

Курсовое проектирование является важнейшим этапом освоения дисциплины. При выполнении курсового проекта студент принимает и должным образом обосновывает наиболее рациональные решения по газоснабжению различных объектов и потребителей. В процессе проектирования студент закрепляет теоретические знания, полученные при изучении дисциплины, применяет их при решении конкретных технических задач, приобретает навыки пользования нормативной и справочной литературой.

Методические указания содержат структуру, содержание, последовательность разработки и оформления пояснительной записки и графических материалов, а так же некоторые справочные материалы, необходимые при работе над курсовым проектом.

Методические указания предназначены для студентов специальности 27011

«Монтаж и эксплуатация систем газоснабжения» дневного и заочного отделений.

Состав курсового проекта

Курсовой проект состоит из графической и расчетно-пояснительной части, которые оформляются в соответствии с требованиями действующих норм по оформлению технической документации. Пояснительная записка должна содержать следующие разделы:

1. задание на курсовое проектирование;

2. выбор и обоснование систем газоснабжение;

3. определение расходов газа потребителями низкого давления;

4. определение оптимального числа ГРП;

5. подбор оборудования ГРП;

6. гидравлический расчет сети низкого давления;

7. определение расходов газа жилым домом (котельной);

8. гидравлический расчет внутридомового газопровода.

7 Содержание специальной (расчетной) части дипломного проекта

7.1 Проектирование наружных сетей газоснабжения начинаем с определения площади застройки территории.

Площадь застройки определяется на основании исходных данных по планировке района.

При масштабе 1:4000 (1см = 40м)

Sфакт.= Sгеом.Ч 0,16 , (га) (7.1)

где Sгеом.- геометрическая площадь квартала, см2.

Определим численность населения района по формуле

N = ? Sфакт. Ч n, чел. (7.2)

где ? Sфакт - сумма фактических площадей кварталов, га

n - плотность населения района, чел./га по заданию.

7.1.1 Определение годовых расходов теплоты таб.1.1

Годовой расход теплоты микрорайоном (населенным пунктом) определяется в соответствии с нормами потребления газа бытовыми и коммунально-бытовыми потребителями.

Годовой расход теплоты в квартирах:

Qгод.кв.= Yкв.N(Z1квq1кв+ Z2квq2кв+ Z3квq3кв), МДж/год (7.3)

где N - количество жителей, чел;

Yкв- доля газифицированных квартир от их общего числа;

Z1кв- доля квартир с газовой плитой и централизованным горячим водоснабжением;

Z2кв - доля квартир с газовой плитой и водонагревателем (при отсутствии централизованного горячего водоснабжения);

Z3кв- доля квартир с газовой плитой и отсутствии централизованного горячего водоснабжения и газового водонагревателя;

q1кв, q2кв ,q3кв- соответственно нормы расхода теплоты на одного человека, МДж/год. (прилож.1)

Годовой расход теплоты на нужды предприятий торговли, предприятий бытового обслуживания населения (ателье, мастерскими, парикмахерскими, магазинами и др.) в зависимости от развитости инфраструктуры населенного пункта принимается равным 1-5% от годового расхода газа населением (по заданию).

Qпр.быт.об.= (0,01-0,05)ЧQгод.кв., МДж/год (7.4)

Годовой расход теплоты в учреждениях здравоохранения:

а) по потребности населения:

(7.5)

где N - количество жителей, чел;

- норма коек на 1000 жителей = 12-15;

- норма расхода тепла на одну койку, (прилож.1 СП 42-101-2003), МДж/год

- доля охвата больниц газоснабжением.

б) по количеству мест:

= х, МДж/год (7.6)

- количество коек (из задания).

Годовой расход теплоты на предприятия общественного питания (ПОП):

а) по потребности населения:

Qпоп= 360NYпоп qпоп Zпоп , МДж/год (7.7)

где N - количество проживающих людей;

qпоп - норма расхода теплоты для одного обеда и завтрака (или ужина), (прилож.1);

Zпоп - доля людей, пользующихся услугами питания Zпоп= 0,25 - 0,3;

Yпоп - процент охвата газоснабжением ПОП.

б) по посадочным местам:

Qпоп= 300 х qпопх Пр, МДж/год

300 - количество рабочих дней в году.

Годовой расход теплоты для прачечных:

Qпр= (100N пYп Zп / 1000)qп , МДж/год (7.8)

где N п -число жителей;

qп - норма расхода теплоты на одну тонну стирки белья, (прилож.1) МДж/т

Yп - доля охвата прачечных газоснабжением;

Zп - доля охвата обслуживанием прачечными населения от общей численности (0,03 - 0,25);

100/1000 - норма накопления белья на 1000 жителей.

б) по производительности:

Qпр = Прх qп х 250, МДж/год (7.9)

где 250 - количество рабочих дней в году,

Пр - производительность (по заданию).

Годовой расход теплоты для бань по потребности населения:

Qб=52Zб Yб N (qб Zб+qб.в. Zб.в.), МДж/год (7.10)

52 - число помывок в год на одного человека;

Yб - доля охвата бань газоснабжением;

Zб - доля охвата обслуживанием банями населения от общей численности (0,1 - 0,3);

N - численность населения района, чел.

qб ,qб.в. -норма расхода теплоты на одну помывку с ваннами и без ванн соответственно.

Годовой расход теплоты для хлебозавода, хлебопекарни, кондитерской:

а)по потребляемому количеству хлеба

Qх.п = (0,6…0,8)365ЧYх.пNх.п/1000, МДж/год (7.11)

где (0,6…0,8)365/1000 - объем суточной выпечки в тоннах, на 1000 жителей в год - 365 дней;

Nх.п - число жителей, чел;

Yх.п - доля охвата газоснабжением хлебозаводов и пекарней;

- удельная норма расхода теплоты на выпечку хлеба и хлебобулочных изделий, МДж/т; (прилож.1)

б) по производительности предприятия:

Qх.п = 365Пр Ч, МДж/год (7.12)

365 - количество рабочих дней в году;

Пр - производительность.

Годовой расход теплоты на мелкие отопительные установки (МОУ)

Мелкими отопительными установками считать пристроенные и встроенные котельные административных, общественных зданий.

=[24(1+К)(tв-tср.от/ tв-tро)+ZК1К(tв-tср.от/ tв-tро)](q0FпZ0)/Юк (7.13)

где К -коэффициент, учитывающий непостоянство расхода на отопление общественных зданий К= 0,23;

К1 - коэффициент, учитывающий непостоянство расхода на вентиляцию общественных зданий К= 0,4;

Z - число часов работы системы вентиляции в сутки Z = 16 час;

tср.от - средняя температура отопительного периода; °C

tро-расчетная температура холодной пятидневки при обеспеченности 0,92; °C

q0 - укрупненный показатель максимального часового расхода на отопление; (прилож.1)

Fп - жилая площадь отапливаемых зданий Fп= (9-12)N; м2

Z0- количество суток отопительного периода;

Юк- КПД мелких отопительных установок, равен 0,6…0,7.

Все перечисленные выше потребители относятся к потребителям низкого давления. Расчет газовых сетей для потребителей разных давлений производят раздельно.

Годовой расход теплоты отопительными котельными на отопление и вентилцию:

= [24(1+К)(tв-tср.от/ tв-tро)+ZК1К(tв-tср.от/ tв-tрв)](q0Fn0)Ю0ЧQн, м3/год (7.14)

где

tв - температура соответственно внутреннего воздуха, для жилых зданий 18°C;

tср.от - средняя температура наружного воздуха за отопительный сезон;°C;

tро - расчетная наружная температура для проектирования отопления, °C

tрв - расчетная наружная температура для проектирования вентиляции, °C

n0 - продолжительность отопительного периода, сутки - 216

(согласно СНиП 23-01-99 Строительная климатология, для Кургана и Курганской области - n0=216, tср.от= -7,7°C, tро =-37°C);

К1К - коэффициенты, учитывающие расходы теплоты на отопление и вентиляцию общественных зданий (при отсутствии данных принимаются 0,25 и 0,4);

Z- среднее число часовой работы систем вентиляции общественных зданий в течении суток (при отсутствии принимается 16 часов);

F-жилая площадь отапливаемых зданий, м2;

Ю0 - КПД отопительных систем, для котельных 0,8…0,85; для отопительных печей 0,7…0,75.

Примечание: при известных часовых нагрузках расход теплоты отопительно-производственной котельной равен:

= 365Ч24(Qот+Qв+ Qгв + Qтех)/Юкот, м3/ч (7.15)

где Qот; Qв; Qгв ; Qтех - часовые нагрузки на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение, технологические нужды;

где Qот= q0Vн(tв-tн), Вт; Qв=qвVн(tв-tн), Вт; Qгв=375N, Вт; (7.16)

где 375 Вт/чел - количество тепла на горячее водоснабжение на одного человека в час;

Qтех - технологическая нагрузка, Вт;

N- число жителей;

q0 - удельная тепловая характеристика отопления, приложение;

qв - удельная тепловая характеристика вентиляции, приложение;

Vн - объем зданий по наружному объему, м3;

Юкот - коэффициент полезного действия котельного оборудования;

Годовой расход теплоты отопительными котельными на горячее водоснабжение:

Qг.в= 24qг.вN[n0+(350- n0)60- tх.л/60-tх.зв]Z/Юг.в, МДж/год (7.17)

где N-число жителей, пользующихся горячей водой;

Qг.в - укрупненный показатель на горячую воду (прилож.1);

tх.л -температура холодной воды летом;

tх.з -температура холодной воды зимой;

в-коэффициент, учитывающий снижение расхода горячей воды летом (0,8);

Юг.в - КПД, равен 0,8…0,85;

Z- продолжительность отопительного периода.

Отопительные котельные являются, как правило, потребителями среднего или высокого давления и при расчете газопроводов низкого давления не учитываются.

7.1.2 Определение годового и часового расхода газа

Годовой расход газа определяется для всех категорий потребителей.

Qу= Qгод/Qн (7.18)

где Qгод - годовой расход теплоты, МДж/год;

Qн - низшая теплота сгорания газа, МДж/м3.

Системы газоснабжения населенных пунктов рассчитывают на максимальный часовой расход газа, определяемый по формуле:

= kmax· Qу, м3/ч ,,,,.

Таблица1.1

7.2 Выбор оптимального количества ГРП

Из общей длины городских газопроводов обычно 70-80% составляют газопроводы низкого давления, и только 20-30% - среднего высокого давления. Поэтому выбор количества ГРП, питающих сеть низкого давления, необходимо производить на основе технико-экономических расчетов, исходя из принципа минимальных капиталовложений и эксплутационных расходов.

Для ГРП, питающего сеть низкого давления, оптимальная производительность принимается в пределах 1500-2000м3/ч при оптимальном радиусе действия 0,5-1 км с учетом этих показателей количество ГРП определяется по формуле:

(7.20)

где - суммарный часовой расход газа через городские ГРП;

F -газифицируемая площадь, включая площадь проездов, м2

1 га = 1000м2

- оптимальный радиус действия ГРП, принимается в пределах 500-1000м.

Полученное количество ГРП, а также их фактические нагрузки и местоположения уточняют по условиям планировки города и расположения отдельных кварталов. Каждый ГРП должен размещаться как можно ближе к центру нагрузки газоснабжаемой территории. Как правило, данный центр не совпадает с геометрическим центром обслуживаемой ГРП территории. Это связано с различным потреблением газа отдельными зонами, входящими в радиус действия ГРП. Необходимо стремиться размещать ГРП ближе к зонам повышенной нагрузки.

7.2.1 Подбор оборудования ГРП

Подбор оборудования ГРП выполняется на основании данных о давлении газа в точке подключения ГРП и требуемом давлении на выходе, требуемой пропускной способности ГРП с учетом развития системы газоснабжения, условий работы газораспределительной системы (прилож.11, 12, 13). При выборе оборудования следует учесть, что нормальная работа регулятора обеспечивается при условии, когда его максимальная пропускная способность не более 80%, а минимальная не менее 10% от расчетной пропускной способности при заданных входном и выходном давлениях.

Как правило, наиболее выгодным решением является применение шкафных и блочных газорегуляторных пунктов и устройств заводского изготовления, что сокращает затраты на строительно-монтажные работы.

Подбор шкафных и блочных ГРП и ГРУ выполняется на основании тех же данных, что и оборудования по техническим характеристикам или паспортным данным.

Выбранное решение должно быть обосновано, технические характеристики (пропускная способность при рабочем давлении, максимальное входное давление, пределы регулирования) приводятся в пояснительной записке.

Требуемая пропускная способность ГРП:

(7.21)

где - суммарный максимальный часовой расход газа населенным пунктом (табл.1.1);

1,2 - коэффициент увеличения пропускной способности для нормальной работы регулятора (20%).

При несовпадении табличных данных расчетным, пропускная способность ГРП уточняется:

- при другой плотности газа

QГРП = 0,855 Qт/vс

- при другом давлении газа на входе в ГРП

QГРП = Qт с1/с1т

где QГРП - фактическая пропускная способность ГРП;

Qт - табличное значение пропускной способности;

с1 и с1т - давление на входе в ГРП, проектируемое и табличное соответственно.

7.3 Выбор системы газоснабжения и трассировка газораспределительных систем

Системы газоснабжения представляют собой сложный комплекс сооружений. На выбор системы газоснабжения города оказывает влияние факторов, прежде всего: размер газифицируемой территории, особенности ее планировки, плотность населения, число и характер потребителей газа, наличие естественных и искусственных препятствий для прокладки газопроводов (рек, дамб, оврагов, железнодорожных путей, подземных сооружений и т. п.). При проектировании системы газоснабжения разрабатывают ряд вариантов и производят их технико-экономическое сравнение. В качестве окончательного варианта принимают наиболее экономичный вариант, по сравнен с другими.

При разработке курсового проекта, для системы газоснабжения района города или небольшого населенного пункта, рекомендуется принять одноступенчатую тупиковую или кольцевую систему газоснабжения.

Все газопроводы, входящие в газораспределительную сеть, условно разбиваются на транзитные и распределительные. Транзитные газопроводы предназначены для передачи газа из одного района населенного пункта в другой. Распределительные газопроводы служат для подачи газа непосредственно потребителям.

К внутреннему газооборудованию жилых домов и промышленных предприятий относятся внутридомовые и промышленные газопроводы, газовые приборы и установки для сжигания газа.

Газораспределительная система выбирается с учетом источников, объема и назначения газоснабжения, размера и планировки населенного пункта.

На основании генерального плана выполняется схема прокладки газопроводов, на схеме указываются проектные газопроводы, их диаметр, ответвления от газопроводов, а также отмечаются устанавливаемые отключающие устройства. При выборе места заложения газопровода учитываются характер проезда и застройки, число вводов, конструкция дорожного покрытия, наличие путей электрифицированного транспорта и подземных сооружений, удобства эксплуатации газопровода и т.д.

По результатам выполненных расчетов на расчетной схеме указываются диаметры, длины, расчетные расходы и потери давления по участкам газопроводов.

7.4 Гидравлический расчет газопроводов низкого давления

При проектировании трубопроводов для транспорта газа выбор размеров труб осуществляется на основании их гидравлического расчета, имеющего целью определить внутренний диаметр труб для пропуска необходимого количества газа при допустимых потерях давления.

7.4.1 Расчет тупиковых газопроводов низкого давления

Рис.7.1. Расчетная схема тупиковых газопроводов низкого давления

Расчетная схема выполняется без масштаба. Распределительная сеть разбивается на участки. Границами участков являются точки, в которых резко меняется расход газа (присоединение ответвлений, точки подключения крупных потребителей), а также точки разделяющие участки большой протяженности (? 400 м) на более короткие.

Расчетный расход газа для распределительной тупиковой сети определяется по формуле:

Qр= 0,55Qпут+Qтр (7.22)

Путевой расход газа на участках сети определяется по формуле

Qпут = QудЧlуч, м3/ч, (7.23)

где lуч - длина каждого участка.

Удельный расход газа Qуд=/Уl, м3/ч м (7.24)

где - максимальный часовой расход газа квартирами, мелкими отопительными установками и мелкими коммунальными предприятиями.

Уl- сумма длин участков всей распределительной сети, м.

Транзитный расход газа определяется как сумма путевых расходов последующих участков и транзитных расходов крупных предприятий коммунально-бытового назначения, котельных, промышленных предприятий потребляющих газ низкого давления. При определении расходов по участкам газопровода он суммируется с путевым. Результаты определения расчетных расходов по участкам сети сводятся в таблицу 1.2.

Таблица 1.2

Примечание: определение путевых расходов по участкам сети целесообразнее начинать с самого удаленного участка.

Для дворовых сетей таблица определения расходов аналогична таблице для расчета внутридомового газопровода.

По расчетному расходу и удельным потерям давления с помощью таблиц для гидравлического расчета или номограммы (прилож.21) определяется диаметр газопровода, уточняются удельные потери давления.

Расчетные потери давления газа от ГРП до наиболее удаленного прибора, ?рр, принимают не более: суммарные - 1800 Па;

на уличные и внутриквартальные сети - 1200 Па;

на дворовые и внутридомовые - 600 Па.

Удельные потери давления для самой протяженной магистрали определяются по формуле:

?руд=, Па/м (7.25)

где ?руд - удельные потери давления, Па/м.

- расчетные потери давления газа в уличных и внутриквартальных газопроводах;

- сумма длин участков самой протяженной магистрали распределительной сети;

1,1 - коэффициент, учитывающий потери давления газа в местных сопротивлениях (10% от потерь давления на трение).

Потери давления газа на участке определяется по формуле:

?р= ?руд·lуч, Па (7.26)

Диаметры участков газопровода являются оптимальными в том случае, если выполняется условие:

д= (?рр-УрЯ)/ ?рр?0,1 (7.27)

где УрЯ - суммарные потери давления от ГРП до самой удаленной точки распределительной газовой сети;

?рр - расчетные потери давления.

При несоблюдении условия диаметры газопровода корректируются.

При расчете ответвлений из расчетного перепада давлений, ?рр, вычитают сумму потерь давления на общих участках и подбирают диаметры труб для остальных участков на полученную при этом разность.

Результаты расчетов заносятся в таблицу 1.3.

Таблица 1.3

7.4.2 Расчет кольцевых газопроводов

Рис 7.2. Расчетная схема кольцевого газопровода

Нумерацию участков целесообразно выполнить от концевых точек против движения газа вдоль выбранных главных направлений.

Расход газа, приходящий на 1 га застройки

, м3/ч•га (7.28)

- удельный расход газа;

- сумма максимальных часовых расходов газа квартирами, мелкими отопительными установками и мелкими коммунальными предприятиями, (без учета расхода газа крупными потребителями), м3/ч;

- площадь застройки района, га;

Удельный путевой расход газа для каждого контура сети определяется по формуле :

qi = Qi/Уli, м3/ч•м (7.29)

где Qi- расход газа квартирами, мелкими отопительными установками и мелкими коммунальными предприятиями, газоснабжаемыми от данного контура, м3/ч;

Уli - суммарная длина питающего контура сети, м

Результаты расчета сводятся в таблицу 1.4.

Таблица 1.4

Предварительное распределение потоков в сети выполняется таким образом, чтобы потоки газа двигались к потребителям кратчайшим путем, а точки их встречи располагались противоположно точкам питания. Головные участки, примыкающие к точкам питания, должны быть взаимозаменяемыми, а их расчетные расходы должны пролегать в зонах наибольшего потребления газа. Пример распределения потоков газа см. рис.2.

Расчетные расходы по участкам сети определяются по формуле:

Qр=0,55Qпут + Qтр, м3/ч (7.30)

где Qпут - путевой расход газа на участке, м3/ч

Qпут = lучЧ qiуч, м3/ч (7.31)

Qтр - транзитный расход газа на участке, м3/ч, определяется как сумма путевых расходов всех последующих участков и расхода газа крупным потребителем, подключенным к этом участку.

Расчеты сводятся в таблицу 1.5.

Таблица 1.5

Проверка: расход газа выходящего из ГРП

Qгрп = Qп(5-7)+ Qтр(5-7)+ Qп(5-4)+ Qтр(5-4) (7.32)

Qгрп =

Предварительные расчетные расходы по участкам сети определены верно, если отклонение от максимального часового расхода на район не превышает 10%.

(7.33)

Расчетные потери давления газа от ГРП до наиболее удаленного прибора, ?pp, принимают не более: суммарные -1800Па

на уличные и внутриквартальные сети -1200Па

на дворовые и внутридомовые - 600Па.

Удельные потери давления основных направлений определяются по формуле:

, Па/м (7.34)

где - расчетные потери давления газа в уличных и внутриквартальных газопроводах;

1,1 - коэффициент, учитывающий потери давления газа в местных сопротивлениях (10% от потерь давления на трение);

- сумма длин участков по основным направлениям.

,

,

.

Если один участок входит в разные направления, для определения его диаметра принимается меньшее из значений удельных потерь давления.

По расчетному расходу и удельным потерям давления с помощью таблиц для гидравлического расчета (прилож.15,16) или номограмм (прилож.17) определяется диаметр газопровода, уточняются удельные потери давления.

Внутренний диаметр газопровода принимается из стандартного ряда внутренних диаметров трубопроводов: ближайший больший -- для стальных газопроводов и ближайший меньший -- для полиэтиленовых.

Потери давления газа на участке определяются по формуле :

?p=?pуд· ·1,1 lуч, Па (7.35)

Результаты гидравлического расчета сводятся в таблицу 1.6.

Таблица 1.6

Примечание: расходы, направленные по часовой стрелке считать положительными, против часовой стрелки - отрицательными.

Страницы: 1, 2, 3, 4