燃气课程设计.doc
- 文档编号:30804999
- 上传时间:2024-01-29
- 格式:DOC
- 页数:16
- 大小:130KB
燃气课程设计.doc
《燃气课程设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《燃气课程设计.doc(16页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
燃气供应工程课程设计
第1章建筑概况及基础资料
1.1工程名称 3
1.2建筑概况 3
1.3设计依据 3
1.4设计参数 3
第2章庭院管道计算 3
2.1管材选用 3
2.2管道布置 3
2.3设计计算 3
2.3.1绘制管道水力计算图 4
2.3.2流量计算 5
2.3.3根据计算流量预选管径并计算阻力损失 6
2.3.4确定允许压力降,并对阻力损失进行校核 7
2.4管道附属设备 7
2.4.1凝水器 7
2.4.2护罩 7
2.4.3金属示踪线和警示带 7
第3章室内管道计算 8
3.1引入管 8
3.1.1设置位置 9
3.1.2坡度要求 9
3.1.3补偿方式 9
3.2管材选用 9
3.3设计计算 10
3.3.1编号 10
3.3.2流量计算 11
3.3.3根据计算流量预选管径并计算阻力损失 12
3.4管道防腐 13
3.5附属设备 14
3.5.1阀门 15
3.5.2套管 15
3.5.3补偿设施 15
3.6安装设计 15
参考文献 16
第1章建筑概况及基础资料
1.1工程名称
南京市康盛花园三期工程燃气设计
1.2建筑概况
本工程位于江苏省南京市。
23号楼为四期工程这里不考虑。
小区三期工程共有8幢住宅楼。
总用户数为368户。
燃气接入管为低压管道。
用户分布如下表:
用户分布 表1-1
楼号
用户数
楼号
用户数
24
63
28
32
25
42
29
30
26
44
30
63
27
42
31
52
1.3设计依据
1.《建筑燃气设计手册》袁国汀主编
2.《城镇燃气设计规范》GB50028-93
3.《燃气输配》中国建筑工业出版社
1.4设计参数
燃气供应设计参数 表1-2
参数
气种
运动粘度
燃气密度
引入管设计压力
ν(m2/s)
ρ(kg/m3)
Pa
人工煤气
1.88×10-5
0.63
5000
天然气
1.38×10-5
0.75
5000
低压燃气管道允许总压降 表1-3
燃气种类
压力(Pa)
人工煤气
天然气
燃具额定压力Pn
1000
2000
燃具前最大压力Pmax
1500
3000
燃具前最小压力Pmin
750
1500
调压站出口最大压力
1650
3150
允许总压降
900
1650
100%用户选用双眼灶,灶具选用如下:
西门子ER38943Mx双眼灶,主要参数:
产品类型:
嵌入式;热流量:
左4KW,右4KW;燃气技术:
四翼旋火TM燃烧器。
所以此双眼灶的额定流量为:
第2章庭院管道计算
2.1管材选用
现有管材主要有钢管、铸铁管和PE管。
钢管承载应力大、可塑性好、便于焊接,与其他管材相比,壁厚较薄、节省金属用量,但耐腐蚀性较差,必须采取可靠的防腐措施;铸铁管抗腐蚀性能很强,但抗拉强度、抗弯曲、抗冲击能力和焊接性能均不如钢管好;PE管具有良好的柔韧性且具有良好的耐腐蚀性,埋地敷设不需要做防腐和阴极保护,弥补了钢管的最大缺点。
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。
2.2管道布置
2.2.1地下燃气管道应埋设在冰冻线以下,本设计不存在冰冻线的问题,但同样,有最小覆土深度(路面至管顶)应符合下列要求:
埋设在车行道下时,不得小于0.8m;埋设在非车行道(含人行道)下时,不得小于0.6m;埋设在庭院(指绿化地及货载汽车不能进入之地)内时,不得小于0.3m。
在本设计中,考虑到现在小区内车辆的普及率,埋地深度都在0.9m及以上。
2.2.2地下燃气管道应坡向凝水缸,其坡度一般不小于0.003,本设计取用0.005。
布线时应尽量使管道坡度与地面坡度方向一致,以减少土方量;凝水缸设在管道坡向改变时管道的最低点,两相邻凝水器之间距离一般为200~500m。
管道坡向不变时,间距一般为500m左右。
2.2.3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。
2.2.4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。
2.3设计计算
2.3.1绘制管道水力计算图
庭院水力计算图包括以下内容:
庭院管道布置;
管段编号;
管段长度;
管径。
2.3.2流量计算
城市燃气输配系统的管径及设备通过能力应按燃气计算月的小时最大流量进行计算。
小时计算流量的确定,关系着燃气输配的经济性和可靠性。
小时计算流量定得偏高,将会增加输配系统的材料用量和基建资金,定得偏低,又会影响用户得正常用气。
确定燃气小时计算流量的方法有两种,不均匀系数法和同时工作系数法。
居民住宅室内和庭院燃气管道的计算流量一般按燃气用具的额定耗气量和同时工作系数K0来确定。
用同时工作系数法求管道计算流量的公式如下:
Qh=KtΣK0QnN (2-1)
式中:
Qh——庭院及室内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1;
K0——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数。
居民生活用燃具的同时工作系数K0,仅使用燃气双眼灶的K0值用Kt表示,同时使用燃气双眼灶和快速热水器的K0值用K2表示。
根据下表2-1可查得居民生活用燃具的同时工作系数K0。
表2-1
同类型燃具数目N
燃气双眼灶
燃气双眼灶和快速热水器
同类型燃具数目N
燃气双眼灶
燃气双眼灶和快速热水器
1
1.00
1.00
40
0.39
0.18
2
1.00
0.56
50
0.38
0.178
3
0.85
0.44
60
0.37
0.176
4
0.75
0.38
70
0.36
0.174
5
0.68
0.35
80
0.35
0.172
6
0.64
0.31
90
0.345
0.171
7
0.60
0.29
100
0.34
0.17
8
0.58
0.27
200
0.31
0.16
9
0.56
0.26
300
0.30
0.15
10
0.54
0.25
400
0.29
0.14
15
0.48
0.22
500
0.28
0.138
20
0.45
0.21
700
0.26
0.134
25
0.43
0.20
1000
0.25
0.13
30
0.40
0.19
2000
0.24
0.12
例如:
对管段20-21,有11个用户,同时工作系数为0.528,Qh=0.528×1.72×11=9.990m3/h;
对管段19-20,有22个用户,同时工作系数为0.442,Qh=0.442×1.72×22=16.725m3/h;
对管段18-19,有33个用户,同时工作系数为0.397,Qh=0.397×1.72×33=22.534m3/h。
其他管段额的计算方法同上,将结果列入附表1中。
2.3.3根据计算流量预选管径并计算阻力损失
以管段20-21为例进行以下计算:
室外管道简图,如图1所示
图1
由图1可知最不利管为1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-13-14-15-16-17-18-19-20-21
已21-20为例计算;
(1)管长L=3.8m
(2)求管段的额定流量:
26#楼有44户居民,100%安装双眼灶,所以Kt=1,同时工作系数K0=0.528
故流量Qh=0.528×1.72×11=9.990m3/h;
(3)确定管段的单位摩擦阻力损失:
管段允许总压降△P=600pa,最不利管的总长度L=257.5m考虑局部阻力损失为程阻力损失的10%,所以单位长度的压力降为:
=600257.51.1=2.118pa/m
(4)密度修正:
本设计中所设计的人工煤气的密度为ρ=0.63kg/m3,因而
所以=2.1180.63=3.362pa/m
(5)确定管径:
根据流量Qh=9.990m3/h和pa/m查图6-燃气管道水力计算图表
(二),可知管径d=32mm,经过修正后PE管径为De=63mm
(6)根据管径d=32mm和Qh=9.990m3/h,查图6-3,得单位长度摩擦损失=4.562pa/m
实际密度下的单位长摩擦损失=4.5620.63=2.848pa/m
(7)沿程摩擦阻力损失△P1=3.8×2.848=10.821pa
(8)总摩擦阻力损失△P=10.821×1.1=11.903pa
其余管道的计算数据详见附录1.
2.3.4棺材的选用
现有管材主要有钢管、铸铁管和PE管。
钢管承载应力大、可塑性好、便于焊接,与其他管材相比,壁厚较薄、节省金属用量,但耐腐蚀性较差,必须采取可靠的防腐措施;铸铁管抗腐蚀性能很强,但抗拉强度、抗弯曲、抗冲击能力和焊接性能均不如钢管好;PE管具有良好的柔韧性且具有良好的耐腐蚀性,埋地敷设不需要做防腐和阴极保护,弥补了钢管的最大缺点。
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。
由于本工程原本输送的是人工煤气,现在用天然气替代。
因此选用SDR11系列的聚乙烯燃气管材。
又管道的管径规格过多会给施工带来不便,且增加管道附件(如变径接头等)。
从经济方面考虑管道附件的价格远比管道价格高,所以尽量在选择管径的时候采用三种左右的规格。
例如:
计算出的管材De32、De40、De50均改用De63,De7O、De90和De125均改用De110。
最终管道管径有De63、De90、De110和De150。
2.4管道附属设备
2.4.1凝水器
凝水器的作用是收集煤气中的冷凝水、施工过程进入煤气管道中的水,以及地下水位高的地区透过管道不严密部分渗入低压煤气管道内的水;充气启动或修理时,用抽水管作为吹洗管、放空管;用抽水管做测压管。
安装地点:
管道坡向改变时,凝水缸设在管道的最低点,两相邻凝水器之间距离一般为200~500m;管道坡向不变时,间距一般为500m左右。
本设计中庭院管道的工作压力属于低压,所以选用低压凝水器。
2.4.2护罩
护罩是用于保护引至地面的检查管、凝水缸引来的凝水排放管。
小型护罩适合用于检查管及低压凝水缸上。
所以本设计采用小型铸铁护罩来保护凝水排放管。
2.4.3金属示踪线和警示带
管道敷设时,宜随管走向埋设金属示踪线;距管顶不小于300mm处应埋设警示带。
第3章室内管道计算
3.1引入管
引入管是指室外燃气管道与室内燃气管道的连接管。
无论是低压还是中压(即自设调压箱的用户)燃气引入管,其布置原则基本相同,一般可分为地下引入法和地上引入法两种,地上引入法又分为低立管入户和高立管入户。
(1) 结合主要的设计原则,说明本设计的方案:
l燃气引入管应设在厨房或走廊等便于检修的非居住房间内。
如确有困难,可以从楼梯间引入,此时阀门井宜设在室外。
本设计将引入管设在厨房;
l输送湿燃气的引入管,埋设深度应在土壤冰冻线以下,并有不低于0.01的或燃气分配管的坡度。
本工程引入管均有0.01的燃气分配管的坡度。
l燃气引入管穿过建筑物基础、墙或管沟时,均应设在套管内,并考虑沉降的影响,必要时采取补偿措施。
本设计考虑到软土地基燃气支管进户时,由于建筑物的沉降往往会造成低(高)立管下端的弯管处破裂,进户管上设置挠性补偿器。
设置方式见各楼栋的系统图。
安装图参考文献[3]图5-2~5-5。
输送天然气时,最小公称直径为15mm;输送人工煤气时,引入管最小公称直径为25mm。
(2) 本工程位于江南没有冰冻期的地方,无法从地下引入时,常用地上引入法。
本工程采用地上引入法,燃气管道穿过室外地面,沿外墙敷设到一定高度,然后穿建筑物外墙进入厨房。
(3) 在新建小区的燃气工程通常考虑到建筑的整体美观,采用低立管入户;但在改造工程中,为了给住户带来尽肯能少的施工不便,通常采用高立管入户。
在本工程中,采用低立管入户。
(4)本设计中引入管选用无缝钢管,套管选用普通钢管。
外墙至室内地面之间的管段采用加强防腐层绝缘。
软性地基,燃气管在穿墙处预留管洞或凿洞管洞与燃气管顶的间隙不小于建筑的最大沉降量两侧保留一定的间隙并用沥青麻油堵严
3.1.1设置位置
燃气引入管应设在厨房或走廊等便于检修的非居住房间内。
如却又困难,可以从楼梯间引入,此时阀门井宜设在室外。
本设计将引入管设在厨房。
3.1.2坡度要求
输送人工煤气的引入管,埋设深度应在土壤冰冻线以下,并有不低于0.01的坡向凝水器或燃气分配管的坡度。
本设计引入管均有0.01的坡向燃气分配管的坡度。
3.1.3补偿方式
人工煤气引入管穿过建筑物基础、墙或管沟时,均应设在套管内。
本设计中考虑到28号楼为高层建筑,高层建筑因自重会产生一定量的沉降量,燃气引入管自室外进入室内时,此段管段在建筑物沉降过大时会受到损坏,为此,必须在燃气引入管处采取沉降量的补偿措施。
本设计采取在紧贴建筑物基础外侧设沉降箱,在沉降箱内可采取四种方式:
方式一:
多个弯头的组合方式
采用多个丝扣联接的弯头按顺时针方向组合,利用丝扣一定量的可旋转性产生的管道上下位移来进行沉降量的补偿。
方式二:
铅管方式
利用铅管的可挠性进行补偿。
方式三:
金属软管方式
选择不锈钢金属波纹软管,利用其可挠性进行补偿。
方式四:
金属通用型波纹补偿器方式
将通用型波纹补偿器垂直安装于引入管上,利用其伸缩能力进行沉降量的补偿。
方式的比较:
方式一中,多个弯头埋于地下,其螺纹部分较管道易于腐蚀,且在施工过程中极易形成反时针现象。
当管道下沉时,某些丝扣会反时针方向转动,从而影响其气密性。
方式二中,铅管在弯曲过程中易于扁平从而影响管道的通过能力。
方式四中,通用补偿器可通过计算选择来满足沉降量的补偿,但对其它方向位移的补偿能力有限,另外,波纹补偿器的安装要求也高于其它几种方式。
方式一、二、四对地震频发地区也不太适合。
因此,本系统采用不锈钢金属波纹软管进行燃气引入管的沉降量补偿。
引入管的水力计算见附录2。
3.2管材选用
庭院管道采用的PE管材有较多优点,但是由于PE管机械强度较低,若作明管容易受碰撞破损,导致漏气,同时受大气中紫外线与氧气的影响,会加速老化,气温的变化及油烟或其他化学剂的侵蚀对PE管道也不利。
因此作为易燃易爆的燃气输送管道,不应使用PE管作室内地上管道。
根据文献[1],对于不大于DN80的室内燃气管道应采用镀锌钢管;对于大于DN80的室内燃气管道宜采用无缝钢管,材质10号钢,连接形式采用焊接或法兰。
3.3室内管道设计计算
在室内燃气管道计算与室外相同,100%室内双眼灶,画出管道系统图。
居民用户室内燃气管道的计算流量,应按同时工作系数法进行计算。
自引入管到各燃具之间的压降,其最大值为系统的压力降。
以28栋楼立管1为例进行以下计算。
3.3.1编号
在系统图上将各管段按顺序编号,凡是管径变化、气流方向改变或流量变化处均应编号。
对各层层高及支管处进行标高,同时标出管道附属设备。
如图2所示。
图2
3.3.2流量计算
室内燃气管道是指从引入管到管道末端燃具前的管道,其阻力损失应不大于表3-1的规定。
低压燃气管道允许的阻力损失表3-1
燃气种类
从建筑物引入管至管道末端阻力损失(Pa)
单层建筑
多层建筑
人工煤气、矿井气、液化石油气混空气
150
250
天然气、油田伴生气
250
350
液化石油气
350
600
注:
阻力损失包括燃气计量装置的损失。
在水力计算前,必须根据燃气用具的数量和布置的位置,画出管道平面图和系统图,以后的步骤与室外枝状管网基本相同。
室内管道部件较多,局部阻力要一一计算,由于高程变化大,管道的附加压头也要计算在内。
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。
3.3.3根据计算流量预选管径并计算阻力损失
计算流量公式如下:
(3-1)
式中Q—计算流量;
Kt—不同类型用户同时工作系数,取Kt=1;
K0——相同燃具或相同燃具组合工作系数;
N—相同燃具或相同组合燃具数;
Q0——相同燃具或相同组合燃具的额定流量(Nm3/h)。
计算步骤如下:
1、预选管径。
由系统图求得各管段长度,求得总长L,取室内管段允许总压力△P=150pa,计算(△p/l)(ρ=1),并根据计算流量在低压钢管燃气管道水力计算图图表中选取管径。
2、管段计算长度。
L=L1+L2。
L1为管段长度,L2为当量长度,L2为局部阻力之和与l2的乘积。
l2为根据流量和管径在图天然气当量长度计算图中查得。
表3-2局部阻力系数表
局部阻力名称
ξ
局部阻力名称
不同直径(mm)的ξ值
15
20
25
32
40
≥50
管径相差一级的
减缩变径管
三流直通
三流分通
四通直流
四通分流
90°光滑弯头
0.35
1.0
1.5
2.0
3.0
0.3
90°直角弯头
旋塞
截止阀
2.2
4
11
2.1
2
7
2
2
6
1.8
2
6
1.6
2
6
1.1
2
5
闸板阀
d=50~100
d=175~200
d≥300
0.5
0.25
0.15
3、求管段阻力损失。
在天然气低压钢管燃气管道水力计算图中根据流量及管径查得实际(△p/l)(ρ=1),并进行修正。
4、计算管段附加压头。
每米管段附加压头值为:
g(1.293-ρ),乘以该管段终端及始端的标高差△H,可得该管段附加压头。
5、计算各管段实际压力损失。
△P-△H*g(1.293-ρ)
6、求室内燃气管道总压力降。
7、以总压力降与允许计算压力降相比较,如不合适,则可改变个别管段的管径。
估计室内管道的局部阻力为摩擦阻力的50%,根据允许压力降100Pa和最不利管线长38.95m,得单位长度平均摩擦损失为:
Pa/m
取1-13为计算管段(最不利管线)。
以1-2管段为例:
双眼灶额定流量q=1.72m3/h,对一户而言,同时工作系数k=1.00,计算流量为Q=1.72m3/h,为了利用图4-2进行水力计算,要进行密度修正:
Pa/m由Q=1.72m3/h,在Pa/m附近查得管径d=25mm(人工煤气支管径不得小于25mm),Pa/m;对应实际密度下的Pa/m。
采用当量长度法计算局部阻力损失:
。
表3-3ζ=1时各种直径管子的当量长度
管径(mm)
15
20
25
32
38
50
75
100
150
200
250
当量长度l2(m)
0.4
0.6
0.8
1.0
1.5
2.5
4.0
5.0
8.0
12.0
16.0
查表3-3知,d=25mm、ζ=1时的当量长度l2=0.8m,则当量长度m,管段计算长度m,管段压降Pa。
高程差(沿流动方向)ΔH=0m,附加压头
Pa
该管段实际压力损失Pa,最后计算表明,13-12-11-10-9-8-7-6-5-4-3-2-1管段的总压力损失为-52.96Pa。
小于系统总压力降趋近允许压力降100Pa。
否则,否则要适当调整个别管段的管径。
全部计算列表附录3(其它未计算管段均与所对应的计算管段相同)。
很多城市将燃气表出户安装。
由于人工煤气管道不需要保温,对多层建筑(高层建筑除外),引入管可直接进入户外集中表箱,从各燃气表引出管线,分别从外墙进入各户厨房。
这样的管道布置及水力计算就更简单了。
3.3.424,25,26,27,29,30,31栋楼的室内管道水力计算
其计算方法与28栋室内管网水力计算相同,数据记录于附录4附录5附录6附录7附录8附录9。
3.4管道防腐
在进入室内之前,镀锌钢管为埋地管段,则需要采用一定的防腐措施。
对于埋地管段,针对土壤腐蚀性的特点,可以采用绝缘层防腐法、电保护法或排流保护法。
后两者均有电流的消耗,且电保护法一般与绝缘层防腐法相结合,则本设计选择绝缘层防腐法。
目前国内外埋地钢管所采用的防腐绝缘层种类很多,有沥青绝缘层、聚乙烯包扎带、塑料薄膜涂层、酚醛泡沫树脂塑料绝缘层等。
沥青是埋地管道中应用最多和效果较好的防腐材料。
煤焦油沥青具有抗细菌防腐的特点,但有毒性。
塑料绝缘层在强度、弹性、受撞击、粘结力、化学稳定性、防水性和电绝缘性等方面,均优于沥青绝缘层。
所以本设计选择塑料绝缘层。
而管道的绝缘层一般应满足下列基本要求:
1.与钢管的粘结性好,保持连续完整。
2.电绝缘性能好,有足够的耐压强度和电阻率。
3.具有良好的防水性和化学稳定性。
4.能抗生物腐蚀,有足够的机械强度、韧性及塑性。
5.材料来源充足,价格低廉,便于机械化施工。
以上述5点基本要求为基础,将常用塑料绝缘层进行比较,在目前常用的聚乙烯粘胶带、熔结环氧和挤塑聚乙烯(二层、三层结构)中选择挤塑聚乙烯材料(三层结构)。
因为其具有优良的机械性能和极低的水汽渗透性,耐化学介质侵蚀能力强,绝缘电阻大,并且直接由工厂流水线生产避免了人为施工质量的因素。
优越性更表现在其弥补了两层PE粘结性能不足及环氧粉末涂层耐机械撞击能力不足等缺点,把两者的优势结合在一起,通过互补,防腐性能更加优越,能适合各种土壤条件使用,是目前较为完善的防腐层体系,适合在江南水网密集人口稠密的地区使用。
3.5附属设备
3.5.1阀门
本设计为低压燃气管道,可不设置阀门,但每户用户燃气表前可选用无填料旋塞。
旋塞是一种动作灵活的阀门,阀杆转90°即可达到启闭的要求。
杂质沉积造成的影响比闸阀小,所以广泛用于燃气管道上。
无填料旋塞只允许用于低压管道上,它是利用阀芯尾部螺母的作用,使阀芯与阀体紧密接触,不致漏气。
3.5.2套管
立管通过各层楼板处应设套管。
套管高出地面至少50mm,套管与燃气管道之间的间隙应用沥青和油麻填料。
本设计中套管高出地面62mm。
3.5.3补偿设施
前面3.1.3已经叙述,不再赘述
3.6安装设计
支承的间距要求及固定方法选择:
钢管的支承最大间距参见文献[5]表2
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 燃气 课程设计