Учебное пособие 2038

Министерство образования и науки РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Воронежский государственный архитектурно-строительный университет

Кафедра теплогазоснабжения

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГОРОДСКИХ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ

Методические указания к выполнению курсового и дипломного проектирования

для студентов специальности 270109 «Теплогазоснабжение и вентиляция» всех форм обучения

Воронеж 2010

УДК 696.2 (075.8) ББК 38.763 я 7

Составители В.Н. Мелькумов, М.Я. Панов, Д.М. Чудинов, Г.Н. Мартыненко

Проектирование городских распределительных систем газоснабжения:

метод. указания к выполнению курс. и диплом. проектирования / Воронеж. гос. арх.-строит. ун-т; сост.: В.Н. Мелькумов, М.Я. Панов, Д.М. Чудинов, Г.Н. Мартыненко. – Воронеж, 2010. – 44 с.

Изложены принципы проектирования кольцевых и разветвленных газовых сетей различных ступеней давления, транспортирующих природный газ городским, промышленным и сельскохозяйственным потребителям. Приведены рекомендации по выбору сетевого оборудования.

Предназначены для студентов специальности 270109 «Теплогазоснабжение и вентиляция» всех форм обучения.

Ил. 2. Табл. 8. Библиогр.: 11 назв.

УДК 696.2 (075.8) ББК 38.763 я 7

Печатается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного архитектурно-строительного университета

Рецензент – Т.В. Щукина, к.т.н., доц. кафедры отопления и вентиляции ВГАСУ

- 2 -

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНОГО РАСХОДА ГАЗА НА УЛИЧНУЮ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНУЮ СЕТЬ

1.1. Определение плотности и теплоты сгорания газа

Плотность газа определяется как сумма произведений плотностей компонентов на их объемные доли:

ρ гс = 0 .0 1 × ( 0 .7 1 6 8 × С Н 4с + 1 .3 5 6 6 × С 2 Н 6с + 2 .0 1 9 × С3 Н 8с +

- 4 -

1.2. Определение потребления газа различными категориями потребителей

По заданной плотности населения и площади жилых кварталов определяется количество жителей населенного пункта:

j =1

где m – число кварталов;

Pj – плотность населения j-го жилого квартала, чел./га;

Fквj – площадь j-го жилого квартала, га.

Все виды городского потребления газа разделены на коммунальнобытовое потребление, отопление, вентиляцию и промышленное потребление.

f

для сельской местности: Qкб = ∑ko qi* / QHP ,

i=1

где qi – норма потребления газа одной расчетной единицей (1 р.е.); кДж/р.е., [2, прил. А];

ni – количество расчетных единиц на одну тысячу жителей, р.е./тыс. жит., [1, с. 46-47];

ko – коэффициент одновременности [2, табл. 5];

xг – коэффициент охвата газоснабжением (см. задание); f – число р.е. (квартир или домов) для сел;

Km = 1 – коэффициент часового максимума, год/ ч., [2, табл. 2], [2, табл. 3]; m

qi* - суммарная тепловая нагрузка горелок 1 р.е., кДж/ ч.

Потребление газа мелкими коммунально-бытовыми потребителями (ате-

лье, мастерскими, парикмахерскими, магазинами и др.) Qкомм , м3 / ч , определяется в соответствии с [2, п. 3.13].

- 5 -

1.2.2.Потребление на отопление, вентиляцию

игорячее водоснабжение

Потребление газа на отопление и вентиляцию от котельных жилых и об-

щественных зданий Qовк , м3 / ч , вычисляется по формуле

Потребление газа на отопление от местных отопительных систем жилых и общественных зданий Qотмо , м3 / ч , вычисляется по формуле

где tв – расчетная температура внутреннего воздуха отапливаемых зданий, оС , при-

нимаемая для жилых и общественных зданий равной 20 оС , [3]; для промышленных зданий принимается по заданию;

tср.о – средняя температура наружного воздуха за отопительный период, о С ,

принимаемая в соответствии с [ 4, табл 1];

no – продолжительность отопительного периода в сутках по числу дней со

средней суточной температурой наружного воздуха 8 оС и ниже, принимаемая в соответствии с [4, табл. 1];

tр.о – расчетная температура наружного воздуха, оС , для проектирования

отопления, принимая как средняя температура воздуха наиболее холодной пятидневки в соответствии с [5] по параметру Б;

t р.в – расчетная температура наружного воздуха, оС , для проектирования

вентиляции, принимаемая в соответствии с [5] по параметру А; Кв – коэффициент, учитывающий расход теплоты на вентиляцию общест-

венных зданий;

z – среднее число часов работы системы вентиляции общественных зданий в течение суток (при отсутствии данных принимается 16 ч);

q – укрупненный показатель максимального часового расхода тепла на отопление 1 м2 жилой площади зданий, кДж/ (ч × м2 ), [1, табл. 5.2];

Fжк – общая жилая площадь отапливаемых от котельных зданий, м2 ;

Fжмо – общая жилая площадь отапливаемых от местных систем зданий, м2 . Со-

циальная норма площади на 1 человека – 18 м2 .

ηо – к.п.д. отопительной системы;

- 6 -

Число часов использования максимума для отопительных котельных, ч/год:

Потреблениегазанацентрализованноегорячееводоснабжениеоткотельных Qгв , м3 / ч, :

где qгв – укрупненный показатель среднечасового расхода тепла на горячее водоснабжение, кДж/(ч·чел), [1, табл. 5.3];

txл , txз – температура водопроводной воды в отопительный и летний перио-

период; при отсутствии данных принимается равным 0,8 (для курортных и южных городов 1,0);

ηо – к.п.д. отопительной системы;

Кцгв – коэффициент охвата ЦГВ (см. задание).

Потребление газа котельными (ТЭЦ) района, м3 / ч:

- 7 -

1.2.3. Промышленное потребление

Расчетный часовой расход газа промышленным предприятием, включающий потребление на технологические нужды, отопление, вентиляцию цехов и подразделений промплощадки, м3/ч:

год

QППi = QППр i × Km, (1.14)

Qн

где QППгодi – годовое потребление газа промпредприятием, кДж/ год, принимаемое по заданию;

Km – коэффициент часового максимумапромпредприятия, [1, разд. 5.4, с. 64]. При проектировании внутриплощадочной сети газопроводов должно

быть известно потребление газа отдельными потребителями, питаемыми от этой сети (цехами, котельными, столовыми и др.), по укрупненным показателям топливопотребления этих потребителей.

Расчетный годовой расход газа на производственные нужды сельских населенных пунктов следует принимать по данным топливопотребления. Годовые расходы теплоты наприготовлениекормовиподогревводыдляживотныхпринимаетсяпо[2, табл. 1 ].

1.3. Расчет расхода газа на распределительную сеть

Вначале определяется расчетный расход газа, м3 / ч, на распределительную сеть низкого давления, от которой питаются все бытовые, мелкие коммунальные и часть промышленных потребителей, которым необходим газ низкого давления.

i=1

где Кперсп. – коэффициент, учитывающий перспективное развитие населенного

пункта (при отсутствии данных принимается равным 1,3);

r – число бытовых и коммунальных потребителей, питающихся от сети низкого давления;

QППм – мелкиепромышленныепотребители, питаемыеотсетинизкогодавления, м3/ч. В число r коммунально-бытовых потребителей включаются потребители жилых зданий (потребление газа на приготовление пищи, горячей воды и стирку белья в

квартирах), предприятия общественного питания, учреждения здравоохранения. Далее определяются расчетные расходы газа на распределительные сети

других ступеней давления (среднего, высокого) Qрс.д. ;Qрв.д. ; м3 / ч, путем сум-

мирования расходов всех потребителей, питающихся от сети соответствующей ступени давления (например, котельных, ТЭЦ, хлебозаводов, ГРП, баннопрачечных комбинатов) с учетом перспективного развития населенного пункта.

- 8 -

2. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ГАЗОВЫХ СЕТЕЙ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ

Гидравлический расчет многокольцевых сетей включает гидравлическую увязку колец и определение давлений в узлах сети на расчетном режиме газопотребления.

Известно, что для газопроводов низкого давления перепад давления участка

где ark – коэффициент гидравлического сопротивления участка длиной lrk .

В результате увязки сети должен выполняться второй закон Кирхгофа для всех элементарных колец, а именно:

где nk – количество участков кольца.

Знак слагаемого (2.2) принимается положительным при совпадении направления течения газа на участке с направлением обхода контура кольца по часовой стрелке, отрицательным – в противоположном случае.

После предварительного потокораспределения и выбора диаметров труб выполняется первый и остается невыполненным второй закон Кирхгофа, то есть для каждого кольца

где Pk – невязка по кольцу, Па.

Для выполнения условия гидравлической увязки кольца при ручном счете допускается остаточная невязка по кольцу δPk , не превышающая 10 %, то есть

Для увязки колец используется приближенная формула, полученная на основе формулы Лобачева-Кросса [1], позволяющая вычислить величину кон-

где n у.в. – число участков данного кольца, принадлежащих смежным увязанным кольцам.

- 9 -

Методика гидравлической увязки многокольцевой газовой сети низкого давления

1. Вычисляем кольцевые невязки для каждого кольца Pk и δ Pk по формулам (2.3), (2.4) по результатам предварительного потокораспределения (табл. 2.1, ст. 8). Кольца, для которых выполняется условие (2.4), считаются увязанными.

2. Для неувязанных колец вычисляются Qk по формуле (2.5).

3. Для увязки выбираем кольцо с наибольшим абсолютным значением Qk . Вносим поправку в расходы участков данного кольца, за исключением участков, принадлежащих смежным увязанным кольцам (для этих участков расчетный расход не меняется), по формуле

5. Вычисляем значения δ Pk данного и смежных с ним колец. Кольца, для которых выполняется условие (2.4), считаются увязанными.

6. Пересчитываем значение Qk для колец, смежных с увязываемым, для которых не выполняется условие (2.4), по формуле (2.5) и из всех неувязанных колец сети выбираем для увязки то, у которого Qk наибольшее по абсолютному значению.

7. Повторяем процедуру увязки выбранного кольца, начиная с пункта 3 и так далее, вплоть до увязки последнего кольца сети. Значения остаточных невя-

- 10 -