II.3.1 Выбор, обоснование и конструирование системы газоснабжения 1 страница

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ухтинский государственный технический университет»

(УГТУ)

Н. В. Попова, Е. В. Михайленко

Газораспределительные системы района города

Учебно-методическое пособие

Ухта, УГТУ, 2014

Учебное издание

Попова Надежда Владимировна

Михайленко Екатерина Викторовна

Газораспределительные системы района города

Учебно-методическое пособие

УДК 696.2(075.8)

ББК 38.763.03 я7

П 58

Попова, Н. В.

П 58 Газораспределительные системы района города [Текст]: учебно-метод. пособие / Н. В. Попова, Е. В. Михайленко. – Ухта: УГТУ, 2014. – 92 с.

ISBN 978-5-88179-807-9

Учебно-методическое пособие предназначено для выполнения курсового и дипломного проектирования студентами всех форм обучения специальности 270800.62 «Теплогазоснабжение и вентиляция». Включает в себя: расчёт газопотребления районом города, методики проектирования и общие положения гидравлического расчёта сетей газоснабжения, методики гидравлического расчёта сетей высокого и низкого давлений различной конфигурации, правила подбора и расчёта оборудования газорегуляторного пункта, правила проектирования и методику расчёта системы внутридомового газоснабжения.

Пособие содержит все необходимые справочные материалы, а также задание к выполнению курсового проекта по дисциплине «Газоснабжение», представленные в виде приложений.

УДК 696.2(075.8)

ББК 38.763.03 я7

Учебное пособие рекомендовано к изданию Редакционно-издательским
советом Ухтинского государственного технического университета.

Рецензенты: В. Н. Волков, профессор Борского филиала Нижегородского государственного университета имени А. И. Лобачевского; А. Г. Бердник, доцент кафедры теплотехники, теплогазоснабжения и вентиляции Ухтинского государственного технического университета.

Корректор О. В. Мойсеня. Редактор К. В. Коптяева.

Технический редактор Л. П. Коровкина.

© Ухтинский государственный технический университет, 2014

© Попова Н. В., Михайленко Е. В., 2014

ISBN 978-5-88179-807-9

План 2013 г., позиция 138. Подписано в печать 30.04.2014.

Компьютерный набор. Гарнитура Times New Roman.

Фомат 60х84 1/16. Бумага офсетная. Печать трафаретная.

Усл. печ. л. 5,9. Уч.-изд. л. 5,4. Тираж 120 экз. Заказ №284.

Ухтинский государственный технический университет.

169300, Республика Коми, г. Ухта, ул. Первомайская, д. 13.

Типография УГТУ.

169300, Республика Коми, г. Ухта, ул. Октябрьская, д. 13.

ОГЛАВЛЕНИЕ

I Содержание проекта............................................................................. 4

I.1 Выбор исходных данных.............................................................................. 4

II Проектирование газоснабжения населённого пункта (города)............................................................................................................................. 6

II.1 Расчёт газопотребления районом города................................................... 6

II.1.1 Определение численности населения района города........................... 6

II.1.2 Определение параметров газа............................................................... 7

II.1.3 Определение расхода газа на коммунально-бытовые нужды.............. 8

II.1.3.1 Определение годового расхода газа
на коммунально-бытовые нужды................................................................ 8

II.1.3.2 Часовой расход газа на коммунально-бытовые нужды................. 9

II.1.4 Определение расхода газа на нужды теплоснабжения....................... 10

II.1.4.1 Часовой расход газа на нужды теплоснабжения.......................... 10

II.1.4.2 Годовой расход газа на нужды теплоснабжения.......................... 12

II.1.5 Определение годового расхода газа на нужды......................................

промышленных предприятий....................................................................... 14

II.1.5.1 Годовой расход газа...................................................................... 14

II.1.5.2 Часовой расход газа....................................................................... 14

II.2 Режим газопотребления района города.................................................... 16

II.3 Система газоснабжения района города..................................................... 18

II.3.1 Выбор, обоснование и конструирование системы газоснабжения........

II.3.1.1 Выбор конфигурации газовых сетей............................................. 19

II.3.2 Определение оптимального числа газорегуляторных пунктов......... 20

II.3.3 Конструктивные особенности газопроводов...................................... 22

II.3.3.1 Трубы............................................................................................. 22

II.3.3.2 Арматура........................................................................................ 26

II.3.4 Рекомендации по проектированию схемы газоснабжения................. 28

II.4 Гидравлические расчёты газопроводов.................................................... 30

II.4.1 Общие положения гидравлического расчёта газопроводов.............. 31

II.4.2 Гидравлический расчёт сетей низкого давления................................. 34

II.4.3 Гидравлический расчёт сети высокого (среднего) давления.............. 41

II.5 Подбор оборудования ГРП....................................................................... 46

II.5.1 Подбор регуляторов давления............................................................ 46

II.5.2 Подбор фильтров................................................................................. 53

II.5.3 Подбор предохранительных клапанов............................................... 56

II.6 Гидравлический расчёт внутридомового газопровода............................ 57

Библиографический список.............................................................. 62

Приложения................................................................................................ 64

I Содержание проекта

Курсовой проект состоит из пояснительной записки и проекта распределительной системы газоснабжения города, где должны быть выполнены расчёты годового потребления газа районами города, часовые расчётные расходы; определены характеристики горючего газа; запроектированы распределительные системы газопроводов высокого (среднего) и низкого давлений и произведён их гидравлический расчёт; приведены основные технико-экономические показатели принятой системы газоснабжения.

В пояснительной записке приводятся обоснования проектных решений, приводятся расчёты с необходимыми пояснениями. В конце записки приводится список использованной литературы.

Графическая часть представляет собой 2 листа чертежей формата А1. Лист первый формата А1: генплан города с нанесением газовых сетей, ГРС, сетевых ГРП (М 1:5000). На генплане указать условные диаметры газопроводов; к генплану дать условные обозначения; расчётные схемы сети низкого (СНД) и высокого (среднего) давлений (СВД) (М 1:5000). Для каждого участка СНД указать направление движения газа, расчётный расход (м³/ч), диаметр (мм), длину (м), потерю давления (Па); Для СВД – длину и диаметр участка, расход газа потребителям. На втором листе формата А1 – аксонометрическая схема внутридомового газопровода, план типового этажа (М 1:100), схема защиты газопровода от внешней коррозии или конструкции перехода газопроводом естественного или искусственного препятствия, схемы регулятора давления, предохранительного сбросного или запорного клапана и фильтра (по выбору студента).

I.1 Выбор исходных данных

Для разработки проекта газоснабжения города необходимо предварительно располагать следующими исходными данными:

- проектом планировки и застройки населённого пункта (генпланом);

- сведениями об охвате газоснабжением коммунально-бытовых нужд населения и благоустройстве районов города;

- характеристиками источников теплоснабжения с указанием их месторасположения на генплане;

- характеристикой промышленных предприятий с указанием их месторасположения на генплане;

- сведениями об источнике газоснабжения;

- планом типового этажа дома.

Студенту выдаются: генплан города с указанием границ районов, план типового этажа дома; месторасположение промышленных предприятий, ТЭЦ и районных котельных студент выбирает самостоятельно исходя из условий застройки. Исходные данные принимаются по шифру зачётной книжки (Приложение 1).

II Проектирование газоснабжения
населённого пункта (города)

II.1 Расчёт газопотребления районом города

Годовое потребление газа городом является основой при составлении проекта газоснабжения. Расчёт годового потребления производят по нормам на конец расчётного периода с учётом перспективы развития городских потребителей газа. Продолжительность расчётного периода устанавливается на основе плана перспективного развития города.

Все виды потребления газа можно сгруппировать следующим образом:

· бытовое потребление (потребление газа в квартирах);

· потребление в коммунальных и общественных предприятиях;

· потребление на отопление и вентиляцию зданий;

· промышленное потребление.

Расчёт 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 населённости квартир, газооборудования городских учреждений и предприятий, степени обслуживания населения этими учреждениями и предприятиями, охвата потребителей централизованным горячим водоснабжением и от климатических условий. Большинство приведённых факторов не поддаётся точному учёту, поэтому потребление газа рассчитывают по средним нормам, разработанным в результате многолетнего опыта.

II.1.1 Определение численности населения района города

Расход газа на коммунально-бытовые и теплофикационные нужды города зависит от числа жителей. Если число жителей района или города, N, чел., не указано, то его можно определить по формуле:

(1)

(2)

где F_ж – жилая площадь района, м²;

F_з – площадь жилой застройки (нетто) (измеряется по генплану), м²;

П – плотность жилищного фонда, определяется по [10] в зависимости от преобладающей этажности жилых зданий;

f – норма обеспеченности жилой площадью, определяется степенью благоустройства населённого пункта и может быть принята по [10] (f = 9 м²/чел. – для существующей многоэтажной застройки; f = 13,5 м²/чел. – для проекти­руемого жилого фонда; f = 18 м²/чел. – для перспективной застройки; f = 10÷15 м²/чел. – для существующей малоэтажной застройки). Результаты расчёта сводятся в таблицу 1.

Таблица 1 – Численность населения района города

№ п/п	Район	Площадь жилой застройки (нетто), Fз, га	Плотность населения, П, чел./га	Число жителей, N, тыс. чел.

II.1.2 Определение параметров газа

Теплоту сгорания газа, , кДж/м³, определяют как сумму произведений величин теплоты сгорания горючих компонентов [9] на их собственные доли по формуле:

, (3)

где у_i – объёмная доля горючего компонента, %;

– низшая теплота сгорания сухого горючего компонента, кДж/м³.

Плотность газа, ρ ^С, кг/м³, определяют как сумму произведений плотности компонентов на их объёмные доли, то есть:

. (4)

Так как используемый газ может быть влажным, то может возникнуть необходимость в пересчёте и на рабочий состав и r ^С (с учётом влажности газа). Это легко выполнить с помощью следующих формул для пересчёта:

, (5)

, (6)

, (7)

, (8)

. (9)

Здесь коэффициент пересчёта, К, определяют по формуле:

. (10)

В приведённых формулах d – влагосодержание газа, выраженное в кг на 1 м³ сухого газа при 0°С и 101,3 кПа (нормальные условия); 0,804 – плотность водяного пара при нормальных условиях.

Влагосодержание газа, d, определяется по [7, 9] в зависимости от средней температуры наружного воздуха за отопительный период.

II.1.3 Определение расхода газа на коммунально-бытовые нужды

Расход газа накоммунально-бытовые нужды составляет 10¸15% от общего потребления газа городом. К коммунально-бытовым потребителям относятся квартиры жилых домов, лечебные заведения, предприятия бытового обслуживания населения, хлебопекарные предприятия.

Точный расчёт расхода газа сложен, поэтому потребление газа определяют по усреднённым нормам, полученным на основании статистических данных [1] и рекомендаций [14, 21].

II.1.3.1 Определение годового расхода газа на коммунально-бытовые нужды

Годовой расход газа на коммунально-бытовые нужды населения определяется в зависимости от числа потребителей, средней нормы годового расхода газа с учётом охвата газоснабжением коммунально-бытовых нужд населения и охвата населения соответствующими услугами, нормативов предоставления услуг.

В общем случае для определения годового расхода газа на коммунально-бытовые нужды, Q_y, м³/год, можно воспользоваться следующей зависимостью:

, (11)

где n – количество категорий коммунальных потребителей;

N – численность населения, тыс. чел.;

S – число расчётных потребителей на 1 тыс. жителей;

у – охват газоснабжением коммунально-бытовых услуг, д.ед.;

Q_норм – норма расхода газа на данный вид коммунальных услуг, кДж/м³;

Q^Р_H – низшая теплота сгорания рабочего состава газа, кДж/м³.

Наименование расчётных потребителей для каждой категории потребителей указано во второй колонке таблицы Приложения 4, данные [1]. Количество расчётных потребителей для каждой категории определяется отдельно. Так, для потребления газа в квартирах S определяется произведением 1000 на степень охвата населения соответствующей услугой Z в долях единицы:

. (12)

При определении количества расчётных потребителей для других категорий потребителей пользуются следующей зависимостью:

, (13)

где W – ориентировочный норматив соответствующих услуг.

Годовые расходы газа на нужды предприятий торговли, предприятий бытового обслуживания непроизводственного характера и т. п. следует принимать в размере до 5% суммарного расхода газа на жилые дома.

Результаты расчётов по формуле (11) сводим в таблицу 2.

II.1.3.2 Часовой расход газа на коммунально-бытовые нужды

Максимальный расчётный часовой расход газа, , м³/ч, при нормальных условиях (t = 0°C и Р = 0,1 МПа) на хозяйственно-бытовые нужды следует определять как долю годового расхода по формуле:

, (14)

где K^h _max – коэффициент часового максимума, принимается дифференцированно по каждому району газоснабжения в зависимости от числа жителей по [1] и по Приложению 5;

Q_у – годовой расход газа, м³/год.

Коэффициент часового максимума, K^h _max, обратно пропорционален периоду, в течение которого расходуется годовой ресурс газа при максимальном его потреблении, то есть:

, (15)

где m – количество часов использования максимума.

Часовой расход газа определяют отдельно для мелких потребителей – равномерно распределённая нагрузка по сети низкого давления; для крупных коммунальных предприятий – сосредоточенные потребители газа низкого (Q^h_d £ 50 м³/ч) или высокого (Q^h_d > 50 м³/ч) давления.

Число крупных коммунально-бытовых потребителей (бани, больницы и т. д.) студент определяет самостоятельно, по одному на каждую категорию. Результаты расчётов по формуле (14) сводим в таблицу 3.

II.1.4 Определение расхода газа на нужды теплоснабжения

Расход газа на нужды теплоснабжения зависит главным образом от температуры наружного воздуха, количества и типа отапливаемых зданий и определяется тепловыми нагрузками, рассчитанными по методике, приведённой в [6].

II.1.4.1 Часовой расход газа на нужды теплоснабжения

При разработке проектов газоснабжения городов при отсутствии конкретных теплотехнических характеристик застройки допускается определять расчётные часовые расходы газа по укрупнённым показателям.

Расход газа на отопление и вентиляцию жилых и общественных зданий, , м³/ч, можно определить по формуле:

, (16)

где К, К ₁ – коэффициенты, учитывающие расходы теплоты на отопление и вентиляцию общественных зданий; при отсутствии данных соответственно принимаются равными 0,25 и 0,4;

q – укрупнённый показатель максимального часового расхода теплоты на отопление жилых зданий, кДж/ч на 1 м² жилой площади, принимают по [6] или Приложению 6;

F_ж – жилая площадь отапливаемых зданий, м²;

h – КПД отопительной системы. Принимаем равным для котельных 0,8¸0,85, для отопительных печей – 0,7¸0,75.

Расчётный часовой расход газа на нужды горячего водоснабжения, , м³/ч, определяется по формуле:

, (17)

где К ₂– коэффициент, учитывающий суточную неравномерность разбора горячей воды; для районов с установленными баками-аккумуляторами горячей воды К ₂ = 1,0, для районов без баков-аккумуляторов К ₂ = 2,0¸2,4;

N – число жителей, пользующихся централизованным горячим водоснабжением, чел.;

q_г – укрупнённый показатель среднечасового расхода теплоты на нужды горячего водоснабжения; принимается по данным [6] или Приложения 6, в зависимости от нормы расхода горячей воды на одного человека в сутки, кДж/(чел.×ч).

Результаты расчётов сводим в таблицу 4.

Таблица 2 – Годовой расход газа районом города на коммунально-бытовые нужды

№ п/п	Вид услуг	Расчётный потребитель	Норма годового расхода на расчётного потребителя, Qнорм	I район
Расчётный норматив потребления, m	Степень охвата населения услугами, Z, д.ед.	Степень охвата услуг газоснабжения, у, д.ед.	Кол-во расчётных потребителей, S, на 1 тыс. жит.	Годовой расход газа, млн м3
МДж	м3
	При наличии в квартире газо­вой плиты и централизованного горячего водоснабжения при газоснабжении	1 чел.
	При наличии в квартире газовой плиты и водонагревателя (при отсутствии централизованного горячего водоснабжения) при газоснабжении	1 чел.
	При наличии в квартире газовой плиты и отсутствии централизованного горячего водоснабжения и газового водонагревателя при газоснабжении	1 чел.
Итого:
	Стирка белья в немеханизированных прачечных	1 т.б.
	То же в механизированных прачечных	1 т.б.
	Бани	1 помывка
	Предпр. бытового обслуживания, торговли и т. д.	-
	Больницы	1 койка
	Предприятия общественного питания	1 обед+ завтрак
	Хлебозаводы	1 т. изделий
Всего:

Таблица 3 – Часовой расход газа района города на коммунально-бытовые нужды

№ п/п	Наименование потребителей	Район
Число потребителей, тыс.	Коэффициент часового максимума, Kh max	Часовой расход, Qnd, м3/ч
общий	удельный
	Мелкие коммунально-бытовые
	Крупные коммунально-бытовые
	Бани
	Больницы
	Хлебозаводы
	Механизированные прачечные
	Итого:

Таблица 4 – Часовой расход газа района города на нужды теплоснабжения

Район	Часовой расход газа, м3/ч
отопление и вентиляция зданий	горячее водоснабжение	всего, Qтh	РОК, QРОКh
Fж, тыс. м2	Qовh	N, тыс. чел.	Qгвсh
Итого:

Примечание: в районах, где устанавливаются проточные водонагреватели, количество человек на горячее водоснабжение равно нулю.

II.1.4.2 Годовой расход газа на нужды теплоснабжения

Годовой расход газа на нужды теплоснабжения, , м³/год, определяют на основании данных о часовом потреблении по формуле:

, (18)

где m_i – количество часов использования максимума для i -го вида нагрузки.

Для отопительно-вентиляционной нагрузки значение m_ов, ч/г, можно определить по формуле:

, (19)

где n_o – продолжительность отопительного периода, сут.;

t_вн – расчётная температура внутреннего воздуха, t_вн = 18°С;

t_оп – средняя температура наружного воздуха за отопительный период, °С;

t_ро – то же, для самой холодной пятидневки, °С;

t_рв – то же, для проектирования систем вентиляции (параметры А), °С;

Z – количество часов работы систем вентиляции (при отсутствии данных Z = 16 дней), дни.

Использование максимума, m_гв, ч/г, для систем горячего водоснабжения определяют по формуле: