燃气输配课程设计说明书Word文档格式.docx
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(一)设计原始资料:
本设计气源为大鹏湾天然气,天然气(体积百分数)见下表
CH4
C2H6
C3H8
C4H10
C5H10
N2
91.46
4.74
2.59
1.11
0.01
0.09
(二)天然气基本参数计算
(1)平均分子量
式中 M:
混合气体的平均分子量;
y1、y2、yn:
各单一气体的体积百分数;
M1、M2、Mn:
各单一气体的分子量。
(2)平均密度
式中 ρ:
混合气体平均密度(Kg/Nm3);
ρ1、ρ2、ρn:
标准状态下各单一气体的密度。
(3)相对密度
(4)动力黏度
式中 μ:
混合气体在0℃时的动力粘度(Pa·
s);
μi :
相应各组分在0℃时的动力粘度(Pa·
(5)运动粘度
式中ν:
混合气体在0℃时的运动粘度(Pa·
(6)平均临界压力、平均临界温度
式中 Pm.c、Tm.c:
混合气体的临界压力与临界温度;
:
各组分的临界压力;
各组分的临温度。
(7)爆炸极限
(8)发热值
高发热值:
低发热值:
式中 Hs、Ht:
混合气体的高、低发热值;
、:
为混合气体中单一组分的高、低发热值。
(9)各参数计算细表
混合气体中各单一组分的气体性质如下表:
标准状况下混合气体的基本性质
气体性质
气体成分
C5H12
yi (%)
Mi
16.043
28.054
44.097
58.124
72.151
28.0134
ρi(kg/Nm3)
0.7174
1.2605
2.0102
2.703
3.4537
1.2504
Pci (MPa)
4.6407
5.3398
4.3975
3.6173
3.3437
3.3944
Tci (K)
191.05
282.95
368.85
425.95
470.35
310.91
μi (Pa/s)
10.393
9.316
7.502
6.835
6.355
16.671
Hsi(MJ/Nm3)
39.842
63.438
101.266
133.866
169.377
--
Hli(MJ/Nm3)
35.902
59.477
93.24
123.649
156.733
Ls(%)
5.0
2.9
2.1
1.5
1.4
Lt(%)
15.0
13.0
9.5
8.5
8.3
按上述公式计算得到混合气体的各项参数如下表:
混合气体参数计算结果
M
17.68
ρ(kg/Nm3)
0.799
Pm,c (MPa)
4.655
Tm,c(K)
202.75
μ (Pa/s)
9.8×
10-6
V(m2/s)
12.3×
10-6
Hs(MJ/Nm3)
43.57
Hl(MJ/Nm3)
39.46
5.3
15.4
燃气华白指数W=50.2
(10)结果分析
根据我国城市燃气设计规规定,作为城市燃气的人工燃气,其低发热值应大于14700KJ/NM3。
由于用气设备是按确定的燃气组分设计的,所以城市的燃气组分必须维持稳定。
燃气华白指数波动围应不超过5%。
该天然气最低热值为40832KJ/NM3>
14700KJ/NM3,满足城市燃气供应的基本要求;
本次供应气体为干天然气。
(三)燃气供应对象
(1)该小区共12栋居民楼,每栋5层。
其中2栋为20户,6栋为30户,4栋为40户,共计380户。
(2)用户用气设备:
每一居民用户装设一台然气双眼灶和一台燃气热水器,双眼灶额定热负荷为8.0KW,热水器额定热负荷为18KW。
(3)燃具额定用气量及燃具压力
燃气双眼灶额定用气量:
Q=(8.0×
3600)/Hl=0.705m3/h
热水器额定用气量:
Q=(18×
3600)/Hl=1.587m3/h
燃具额定压力(Pa):
2000
燃具前最大压力(Pa):
3000
燃具前最小压力(Pa):
1500
调压站出口最大压力为2850Pa。
G1.6表压力降约60~80Pa,
室燃气管道允许阻力损失为不超过350Pa。
四、室燃气管道水力计算(具体计算详见附表)
1、方案选择
本次室燃气管道安装采用地下引入盘管引入用户,室挂表的方式。
从燃气输配系统的投资、安全性能、美观三方面考虑择选燃气管道系统。
地下引入适用于寒冷地区,引入管在地下穿过建筑物基础,从厨房地下引入室,室外看不见引入管。
燃气管道的投资取决于管子本身的造价和建设费用。
管道的总投资在很大程度上取决于管径。
并进行经济技术比较,以取最优方案。
2、室燃气管道的布线:
各楼层燃气管道的平,立面布置;
(具体图示详见附图)
3、室燃气管道的水力计算步骤
a、将各管道按顺序编号,凡是管径变化或流量变化处均应编号;
b、求出各管段的额定流量,根据各管段供气的用具数得同时工作系数值,可求得各管段的计算流量;
居民生活用的一燃气双眼灶和一热水器同时工作系数:
表1-2
户数
1
2
3
4
5
6
7
同时工作系数K0
1.00
0.56
0.44
0.38
0.35
0.31
0.29
8
9
10
15
20
25
30
0.27
0.26
0.25
0.22
0.21
0.20
0.19
40
50
60
70
80
90
100
0.18
0.178
0.176
0.174
0.172
0.171
0.17
c、由系统图求得各管段的长度,并根据计算流量预选各管段管径;
d、算出各管段的局部阻力系数,求出其当量长度,可得管段的计算长度;
e、使用水力计算表查出单位压力降并进行修正;
f、计算各管段的附加压头;
g、求各管段的实际压力损失;
h、求室燃气管道的总压力降,对于天燃气压力降不超过350Pa;
管网的计算压力降一般取决于两个因素;
一是取决于燃具的额定压力Pn,增大Pn可以增大计算压力降ΔP,从而可降低金属用量,节约管网投资。
但对于普通民用,兼顾技术要求和经济性,天然气的Pn确定为2000Pa;
二是取决于燃具的压力波动围。
虽然增大燃具的压力波动围可可以增大计算压力降ΔP,从而可降低金属用量,但是当压力显著偏离普通民用燃具的额定压力Pn时,热效率和使用状况会显著变差,因此燃具的压力波动围不允许有很大的波动。
以总压力降与允许的计算压力降相比较,如不合适,则可改变个别管段的管径。
i、将上述计算完整填成室燃气管道水力计算表。
j、绘制室燃气管道平面图和室燃气管道系统图。
4、低压燃气管道计算说明
根据《城镇燃气设计规》(GB50028-2006)规定,低压燃气管道单位长度的摩擦阻力宜按照下式计算。
式中Rm:
燃气管道单位长度摩擦阻力,Pa/m;
λ:
燃气管道的摩擦阻力系数;
Q:
燃气管道的计算流量,Nm3/h;
d:
管道径;
ρ:
燃气密度,kg/Nm3;
T:
设计中所采用的燃气温度,K(本燃气管道设计温度采用288K);
T0:
273.16,K
根据燃气在管道中的不同运动状态,摩擦阻力系数λ按下列各式计算:
层流状态:
时,;
临界状态:
湍流状态:
时,与管材有关:
钢管:
;
(本次所选管道为钢管,K=0.2)
铸铁管:
式中Re:
雷诺数;
v:
标准状况下的燃气运动粘度,m2/s;
K:
管壁表面的当量绝对粗糙度,对钢管取0.2mm。
(3)附加压头计算公式:
式中g:
重力加速度;
H:
管道计算末端和始端的高程差;
ρk:
空气密度1.293kg/m3;
ρm:
燃气密度。
5、管道计算要求
天然气的管道初选气体经济流速为6m/s,最小管径为DN15。
根据《城镇燃气设计规》(GB50028-2006)的要求,低压燃气管道允许阻力(Pa),在多层建筑中天然气从建筑物引入管道管道末端的阻力为350Pa。
6、室燃气水力计算举例说明
以28号楼为例进行室水力计算:
燃气管道见平面图与系统图,每家用户装燃气双眼灶和快速热水器,额定热负荷为(8+18)kw,燃气热值为39.46MJ/m3,燃气密度为ρ=0.799㎏/m3,运动粘度ν=12.3×
10-6㎡/s
以管段1-2为例进行水力计算
1、根据上述资料,计算出灶具和热水器在该种燃气下的小时额定用气量。
计算如下:
Q=额定功率·
3600秒/低发热值(m3/h)=2.37m3/h
1-2管段中有一个燃气热水器,所以额定流量Qn=1.64m3/hh
2、根据楼房平面图和立面图定出燃气管线的布置草图
3、做出草图(室燃气管道系统图),凡管径变化或流量变化处均应编号,并标上各计算管段的实际长度L1
1-2管段中实际长度L1=1.75
4、求出各管段的额定流量,根据各管段供气的用具数得同时工作系数值,可求得各管段的计算流量。
计算流量计算公式如下:
Q=KtΣKQnN
式中:
Q---燃气管道的计算流量(m3/h);
Kt---不同类型用户的同时工作系数,当缺乏资料时,可取Kt=1;
K---相同燃具或相同组合燃具的同时工作系数;
Qn---相同燃具或相同组合燃具的额定流量(m3/h);
N---相同燃具或相同组合燃具的数量。
1-2管段中计算流量Qh=KQn=1.00×
1.64=1.64m3/h
5、由
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