《燃气输配》课程设计计算书Word下载.docx
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组分
CH4
C2H6
C3H8
C4H10
CO2
N2
百分比
83.8
6.9
4.5
4.5
0.10
0.20
2.土建资料:
小区庭院平面分布图(设计资料图1)
第二章气源性质的计算
2.1燃气性质的计算
(1)平均分子量
天然气中的气体成分有CH4C2H6C3H8C4H10CO2N2。
气体的容积成分分别对应为83.86.94.54.50.100.20由【1】中的表1-2查得各组分的分子量按照下式得出气体的平均分子量。
M=0.01×
(83.8×
16+6.9×
30+4.5×
44+4.5×
58+0.10×
44+0.20×
28)=20.168
(2)平均密度
天然气中的气体成分有CH4C2H6C3H8C4H10CO2N2气体的容积成分分别对应为83.86.94.54.50.100.20。
由【1】中的表1-2查得各组分密度,按照下面公式得出气体的平均密度。
=0.01×
0.7174+6.9×
1.3553+4.5×
2.0102+4.5×
2.7030+0.10×
1.9771+0.20×
1.2504)=0.9113Kg/Nm3
(3)相对密度
S=0.9113/1.293=0.7048
(4)动力粘度
首先将容积成分换算为质量成分换算公式为
按换算公式,各组分的质量成分为:
gcH4=83.8×
16×
100/2016.8=134080/2016.8=66.48
gc2H4=6.9×
30×
100/2016.8=20700/2016.8=10.26
gc3H8=4.5×
44×
100/2016.8=19800/2016.8=9.82
gC4H10=4.5×
58×
100/2016.8=2100/2016.8=12.94
gco2=0.10×
100/2016.8=2200/2016.8=0.22
gN2=0.20×
28×
100/2016.8=1960/2016.8=0.28
接着计算混合气体的动力粘度由【1】中表1-2、和表1-3查得各组分的动力粘度为依次为
10.395
8.6
7.502
6.835
14.023
16.671
,将各组分的动力粘度代入下式,混合气体的动力粘度为
=99.2/(66.48/10.395+10.26/8.6+9.82/7.502+12.94/6.835+0.22/14.023+0.28/16.671)×
1000000
=9.24×
106Pa·
s
(5)运动粘度
根据以上计算的动力粘度和平均密度数值,代入下面公式得出混合气体的运动粘度
106/0.7048=13.11×
106Pa·
(6)高发热值
由【1】中的表1-2查得各组分的高发热值分别为39.842MJ/Nm3、70.351MJ/Nm3、101.266MJ/Nm3、133.886MJ/Nm3、0MJ/Nm3、0MJ/Nm3。
将以上数据代入下面的公式得出:
=83.8×
39.842+6.9×
70.351+4.5×
101.266+4.5×
133.886=4882.3655MJ/Nm3
(7)低发热值
由【1】中的表1-2查得各组分的低发热值分别为35.902MJ/Nm3、64.3970MJ/Nm3、93.2400MJ/Nm3、123.649MJ/Nm3、0MJ/Nm3、0MJ/Nm3。
35.902+6.9×
64.3970+4.5×
93.2400+4.5×
123.649
=4428.9274MJ/Nm3
(8)爆炸极限
天然气中的气体成分有CH4C2H6C3H8C4H10CO2N2气体的容积成分分别对应为90.5%、4.3%、3.5%、0.5%、0.5%、0.7%。
其中含有惰性气体CO2N2
则:
yN2+yCH4=(0.7+90.5)%=91.2%,惰性气体/可燃气体=0.7/90.5=0.008
yCO2+yCH4=(0.5+90.5)%=91%,惰性气体/可燃气体=0.5/90.5=0.006
由【1】中的图1-12查得各混合组分在上述混合比时的爆炸极限相应为4%--16%和4%--15%。
由【1】中表1-2查得C2H6,C3H8C3H6爆炸极限分别为2.9%--13.0%,2.7%--34.0%,2.0%--11.7%。
按一下公式即可得出混合气体的爆炸极限。
得出L=2.06%--12.24%
(9)平均临界压力
由【1】中的表1-2查得混合气体各组分的临界压力,代入下列的公式中得出:
=0.01×
(90.5×
4.64+4.3×
4.88+3.5×
4.4+0.5×
4.76+0.5×
7.39+0.7×
3.39)=4.65MPa
(10)平均临界温度
由【1】中的表1-2查得混合气体各组分的临界温度,代入下列的公式中得出:
=0.01×
191.05+4.3×
305.45+3.5×
368.85+0.5×
364.75+0.5×
304.2+0.7×
126.2)
=203.17K
第三章调压柜的选取
该小区共有874个燃气用户,每户装设一个双眼灶和一个快速热水器,根据【1】中的表2-6查得居民生活用燃具的同时工作系数k=0.13。
燃气灶的额定流量为1.0Nm3/h·
台;
家用燃气热水器额定流量为1.1Nm3/h·
台,则Qh=2.1Nm3/h·
台,Kt=1。
根据所有燃具的额定流量及其同时工作系数确定,计算公式如下:
Qh=Kt(∑KNQn)
得出Qh=874×
0.132×
2.1=242.273Nm3/h。
所以根据计算流量选用,费希尔久安出厂的JE--300D/S型的调压柜
调压器型号:
RTZ-50FQB额定流量:
300Nm3/h
进口压力范围:
0.02~0.4MPa出口压力范围:
1~30KPa
调压精度:
≤
5%关闭压力(KPa):
10%
工作温度(℃):
-20~60进口管径(DN):
50mm
出口管径(DN):
80mm
在实际运行中,调压柜阀门不宜处在完全开启的状态下工作,因此选用调压器时,调压器的最大流量与调压柜的计算流量(额定流量)有如下关系:
Q1=242.273×
1.2=290.728Nm3/h
第四章小区燃气管道设计
4.1、确定庭院管道的管材
金属管材壁厚较其他管材较薄,节省金属用量,但腐蚀性差、成本高,运输安装不便。
PE管具有良好的柔韧性且具有良好的耐腐蚀性,可耐多种化学介质的侵蚀,无电化学腐蚀。
因此,PE管埋地敷设不需要做防腐和阴极保护。
除此之外,PE管具有良好的气密性,严密性优于钢管;
管内壁平滑,提高介质流速,提高输气能力,较之相同的金属管能输送更多的燃气;
成本低,材质轻且卫生无毒。
综合以上的比较,本设计的庭院管道采用PE管以提高输送效率以及节省防腐投入。
聚乙烯燃气管道分为SDR11和SDR17.6两个系列。
SDR为公称外径与壁厚之比。
SDR11系列宜用于输送人工煤气、天然气、气态液化石油气;
SDR17.6系列宜用于输送天然气。
由于本工程考虑输送天然气,所以选用SDR11系列的聚乙烯燃气管材。
4.2、平面管道布置及绘制
布置:
庭院管道尽量敷设在街坊、里弄的道路上,在有车辆通行的道路上布线时,应尽量敷设在人行道上,在有车辆通过的道路上应加套管。
地下燃气管道与建筑物,构筑物或相邻管道之间的水平距离有一定的要求[1]。
在本设计中,地下管道与各楼平行时间距为2.5m,部分管道由于实际布线不能统一为该距离,在平面布置图中将标示;
地下管道与各楼垂直时,间距为1.5m;
为保证引入管与建筑物基础的间距要求,地下燃气管道与墙面的垂直间距为770mm。
绘制:
(1)标明管线平面位置。
(2)对于管道附件:
图上应标示出气流方向
;
图中应标示出与本设计有关的建(构)筑物名称,如调压站、阀门井等。
(3)地下燃气管道穿越城镇主要干道时,应敷设在套管内,并应符合一定要求[1]。
本设计中未遇到类似情况,故不作说明。
(4)燃气管道不得在地下穿过房屋及其它建筑物,不得平行敷设在电车轨道之下,也不得与其它地下设施上下并置。
4.3、庭院燃气管道的水力计算
(1)绘制管道水力计算图(如下图所示):
水力计算图包括以下内容:
·
庭院管道布置;
管段编号;
计算流量;
管段长度;
管径。
该小区燃气管道布置简图如下所示:
图2-1
(2)流量计算
该小区内的住宅楼总共有21栋,计算庭院管网小时计算流量时,由于管道节点较多,若全部按节点给管段编号,管段数量太多,计算繁琐且无实际意义,且考虑实际楼前管一般管径变化不宜过多,所以在这里管段编号时按一栋楼一节点进行标注(标注的管道如上图所示)。
计算方法利用同时工作系数法计算各管道的小时计算流量。
计算公式如下:
以1#即管段12-13为例:
该栋住宅楼共有个用户即N=72,每户装设一个双眼灶和一个快速热水器,根据【2】中的表2-6查得居民生活用燃具的同时工作系数k=0.172。
台,则Q1=2.1Nm3/h·
Qh1=Kt(∑KNQn)=72×
0.172×
2.1=26.001Nm3/h。
所以管段12-13的流量为Qh1=26.001Nm3/h。
同方法可算出各管段的小时计算流量,见下表2-2。
因为小区燃气管道的设计只涉及室外庭院内的管道,所以管道的允许压降根据下表得出为△P=1250Pa
表2-1低压燃气管道压力降分配参考表(Pa)
燃气种类及燃具额定压力
总压力降
单层建筑
多层建筑
庭院
室内
人工燃气1000
900
500
200
200
100
300
天然气2000
1650
1050
400
将各管段依次进行节点编号,取管段0-1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11为干管,总长399.6m,根据给定的允许压力降1250Pa,考虑局部阻力取10%,单位长度摩擦损失为:
Δp/l=1250/(399.6×
1.1)=2.84Pa/m
以10-11管段为例,管段计算流量为:
Q=30.341Nm3/h为了利用PE管水力计算表进行水力计算,要进行密度修正。
Pa/m由Q=30.341Nm3/h,在
Pa/m附近查得d=50mm,
Pa/m;
对应实际密度下的单位长度摩擦阻力损失
Pa/m,该管段长86.1m,摩擦阻力损失
Pa。
干管各管段计算结果列表于表2--2,从表中可见干管总阻力损失为1144.02Pa,趋近允许压力降1250Pa。
支管的水力计算,此处采用全压降法。
以支路8-22-23管段为例:
由于支管8-22-23与干管8-9-10-11并联,其允许压力降
Pa,仿照干管的水力计算,得管径d=50mm,实际摩擦阻力损失
Pa,趋近允许压力降,其他支管的水力计算见表2-2。
表2-2枝状管道水力计算表
管段编号
额定流量
用户数
同时工作系数
计算
流量
管段长度
管径
单位长度压力损失
密度修正后的单位压损
摩擦阻力损失
总阻力损失
Q
N
k
Qh
L
d
ΔP/L
ΔP/L*0.806
ΔP
ΣΔP
单位
m3/h
户
m
mm
Pa/m
Pa
0-1
2.1
874
0.132
242.273
2.2
140
3.55
3.2
7.04
1144.02
1-2
772
0.133
215.620
77.4
2.24
173.38
2-3
640
0.135
181.44
2.5
125
3.6
9
3-4
580
0.136
165.648
27
2.8
75.6
4-5
448
0.139
130.771
8
17.6
5-6
376
0.142
112.123
31
110
2.56
79.36
6-7
316
0.148
98.213
5
2.08
10.4
7-8
244
0.155
79.422
37.1
90
133.56
8-9
172
0.163
58.876
61.5
135.3
9-10
128
0.167
44.890
61.8
75
3.12
192.82
10-11
84
0.172
30.341
86.1
63
309.96
各支管水力计算
1-12
102
0.170
36.414
124.2
7.92
5.52
685.58
12-13
72
26.001
54
50
8.06
435.24
1120.82
2-14
132
46.292
77
5.81
3.22
248.25
14-15
96
34.272
52.4
4.84
253.41
15-16
0.174
26.309
78
2.74
213.75
715.41
3-28
60
0.176
22.176
76
6.11
5.64
428.64
28-29
36
0.184
13.910
118
2.82
332.88
761.52
4-17
72.9
4.89
235.03
17-18
108
0.169
38.329
84.2
2.50
210.38
18-19
26.006
66
180.87
625.90
5-26
111.8
306.33
26-27
185
2.58
477.15
783.48
6-20
88
6.51
6.37
560.33
20-21
24
0.202
10.181
61
40
295.00
855.33
7-24
95.8
4.94
270.25
24-25
98
2.81
275.43
545.68
8-22
109.1
4.3
2.66
290.2
22-23
187.40
477.6
注:
管网详细布置见AutoCAD小区燃气设计图
第5章设计总结
略
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- 燃气输配 燃气 课程设计 计算