Проект газопостачання мікрорайону міста

Розрахунок фізичних властивостей газу, витрати газу споживачами мікрорайону міста. Графоаналітичний розрахунок газової мережі середнього тиску. Проектування газорозподільної станції низького тиску. Захист трубопроводів від різких коливань тисків на ГРП.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык украинский
Дата добавления 28.01.2015
Размер файла 173,0 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ І СПОРТУ УКРАЇНИ

МІЖНАРОДНИЙ НАУКОВО-ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМ. Ю. БУГАЯ

Факультет: Нафтогазової інженерії і комп'ютерних наук

Кафедра: Видобутку, транспортування і зберігання нафти і газу

КУРСОВА РОБОТА

Тема: “Проект газопостачання мікрорайону міста”

З дисципліни: “Проектування та експлуатація НКС”

Виконав: Горбач А.В.

Провірив: Венгерцев Ю.А.

Київ 2012

Зміст

Вступ

1. Розрахунок фізичних властивостей газу

2. Розрахунок витрати газу споживачами мікрорайону міста

2.1 Розрахунок витрат газу на господарсько-побутові потреби

2.2 Розрахунок витрат газу на опалення житлових і громадських будівель

2.3 Розрахунок витрат газу на вентиляцію громадських будівель

2.4 Розрахунок витрат газу на централізоване гаряче водопостачання (ЦГВ)

2.5 Розрахунок витрат газу на технологічні потреби підприємств

3. Графоаналітичний розрахунок газової мережі середнього тиску

4. Уточнений аналітичний розрахунок газової мережі середнього тиску

5. Визначення шляхових, транзитних і розрахункових витрат газу в мережі низького тиску

6. Проектування газової мережі низького тиску графоаналітичним методом

7. Уточнений аналітичний розрахунок газової мережі низького тиску

8. Проектування газорозподільної станції

8.1 Призначення і основні вузли ГРС

8.2 Технологічна схема АГРС „Енергія-1”

8.3 Вибір регулятора тиску для ГРС

8.4 Обладнання ГРС

9. Проектування газорегуляторного пункту

9.1 Призначення та основні завдання газорегулятрного пункту

9.2 Технологічна схема ГРП

9.3 Вибір регулятора тиску на ГРП

9.4 Обладнання ГРП

10. Захист трубопроводів від різких коливань тисків на ГРП

Висновок

Перелік посилань

Вступ

Розвиток народного господарства в сучасних умовах зв'язаний зі значним ростом споживання газу. Адже природні горючі гази являються економічним і універсальним теплоносієм, здатним замінити тверде і рідке паливо в побуті, в міському і енергетичному господарстві, в промисловості і в транспорті. Заміна газом інших менш економічних видів палива дозволила за минуле десятиліття отримати значну економію в експлуатаційних витратах.

Газове господарство стало просто необхідністю для проведення різного роду робіт по газифікації міст і населених пунктів. Воно являє собою складну інженерну систему, в яку входять газові мережі, системи резервування і установки для спалювання газу.

Раціональне використання газоподібного палива з найбільшою реалізацією його технологічних якостей дозволяє отримати значний економічний ефект, зв'язаний з підвищенням коефіцієнт корисної дії теплових пристроїв і скороченням витрат палива, з точним і достатньо простим способом регулювання складу газового середовища і температурних полів в теплоізолюючих пристроях, в результаті чого вдається значно підвищити інтенсивність виробництва і якість отримуваної продукції.

Застосування газу для технологічних потреб промисловості зменшує вартість палива, сприяє підвищенню продуктивності і покращенню якісних показників роботи агрегатів, а в хімічній промисловості покращують техніко-економічні показники виробництва і дозволяє зменшити використання продуктів сільськогосподарського виробництва.

В нашій країні створене потужне газове господарство, яке безпосередньо впливає на технологічний процес і розвиток багатьох важливих галузей промисловості і сільського господарства.

Великих успіхів досягнуто в проектуванні, спорудженні і експлуатації систем газопостачання завдяки спільним зусиллям робітників і інженерно-технічних спеціалістів. Але всьому цьому нам також допомагає комп'ютерна техніка, яка значно збільшує економію робочого часу.

газовий фізичний трубопровід тиск

1. Розрахунок фізичних властивостей газу

Природні гази поділяються на три групи: гази, які добуваються з чисто газових родовищ і складаються в основному з метану (82-98)%; гази, які одержують з газоконденсатних родовищ; попутні гази, які добувають разом із нафтою з нафтових родовищ.

До основних фізичних властивостей газу відносяться:

молекулярна маса газу

відносна густина газу за повітрям

густина газу

газова постійна газу

коефіцієнт стиснення

в'язкість газу

теплотворна здатність газу

Вихідні дані заносимо в таблицю 1.1

Таблиця 1.1 ? Вихідні дані

Кількість жителів, тис.чол

22

Розрахункова температура повітря для проектування опалення ,

-16

Розрахункова температура повітря для проектування вентиляції ,

-8

Середня за опалювальний період температура повітря,

2

Тривалість опалювального сезону , днів

170

Частка жителів в квартирах з наступним асортиментом газових приладів, %

ГП і ЦГВ

ГП і ВНГ

ГП

65

10

25

Розподіл будівель за поверховістю, % жителів

1-2 поверхові

3-4 поверховії

5 і більше поверхові

65

10

25

Характеристика будівель за часом спорудження,

% жителів

до 1985 р

після 1985 р

45

55

Склад газу, %

метан

етан

пропан

н-бутан

92

3

3

2

Заносимо в таблицю 1.2 склад газової суміші і основні фізичні показники компонентів газової суміші, які необхідні для подальшого розрахунку.

Таблиця 1.2 Склад газової суміші і основні фізичні показники компонентів суміші

Компоненти газової суміші

Об'ємні частки компонентів r,%

Молярні маси компонентів м, кг/кмоль

Динамічна в'язкість приС з,

Теплота згорання (нижча),

Постійна Садерленда, К

CH4

92

16,043

25800

162

С2Н6

3

30,07

63720

252

С3Н8

3

44,10

91250

673

С4Н10

2

58,124

118640

377

Молекулярна маса природнього газу визначається по формулі

, (1.1)

де rі об'ємна концентрація і-го компонента;

і молекулярна маса і-го компонента.

Отже

Відносна густина газу за повітрям визначається за формулою

(1.2)

де 28,96 молекулярна маса повітря, кг/кмоль

Густина газу при нормальних умовах

(1.3)

Густина газу при стандартних умовах

(1.4)

Визначаємо газову сталу за формулою

(1.5)

Коефіцієнт стиснення природного газу визначаємо за формулою

(1.6)

де Т ? абсолютна температура газу, К

р ? абсолютний тиск газу, Па

Для газових мереж низького тиску (,)

Для газових мереж середнього тиску (,)

Густина газу при умовах газових мереж визначається за формулою

(1.7)

де p ? абсолютний тиск газу, Па

z ? коефіцієнт стиснення газу

R ? газова стала,

Т ? абсолютна температура газу, К

Для газових мереж низького тиску (,)

Для газових мереж середнього тиску (,)

Визначаємо коефіцієнт динамічної в'язкості при нормальних умовах

(1.8)

де коефіцієнт динамічної в'язкості кожного компонента при нормальних умовах (вибирається з таблиці 1.2)

Коефіцієнт динамічної в'язкості при умовах газових мереж визначається за формулою Садерленда

(1.9)

де ? коефіцієнт динамічної в'язкості газу при нормальних умовах, значення його беремо з таблиці 1.2

С - постійна Сатерленда (вибираєм з тієї ж таблиці)

Для метану будемо мати

Для етану

Для пропану

Для н-бутану

Визначаємо коефіцієнт динамічної в'язкості природного газу за формулою (1.9)

У подальших розрахунках ми будемо використовувати поняття кінематичної в'язкості (м2/с), яка визначається співвідношенням

(1.10)

Для нормальних умов

Для умов газових мереж низького тиску

Для умов газових мереж середнього тиску

Обчислимо нижчу теплоту згоряння суміші газів за формулою

(1.11)

де ? нижча теплота згорання і-го компонента (беремо з таблиці 1.2)

2. Розрахунок витрати газу споживачами мікрорайону міста

При проектуванні системи газопостачання населеного пункту обов'язковим розділом є розрахунок річних і максимальних годинних витрат газу споживачами.

Річні витрати газу необхідні для проектування газотранспортної системи, яка живить населений пункт (параметри відводу від магістрального газопроводу).

Максимальні годинні витрат газу необхідні для проектування газових мереж високого, середнього та низького тиску, для розрахунку регуляторів тиску на ГРС і ГРП.

Використовують два підходи до прогнозування витрат газу споживачами.

Перший із них базується на використанні норм витрати тепла або газу різними видами споживачів. Ці норми одержують в результаті обробки статистичної інформації з реальних режимів газоспоживання населених пунктів. Норми приводяться в галузевих нормативних документах.

При другому підході збираються дані з фактичної витрати інших видів палива споживачами населеного пункту, а далі проводиться перерахунок на газове паливо.

Основними видами споживання газу в населеному пункті є:

господарсько-побутові потреби населення

опалення житлових і громадських будівель

вентиляція громадських будівель

централізоване гаряче водопостачання

технологічні потреби промисловості, сільського господарства та комунальних підприємств

2.1 Розрахунок витрат газу на господарсько-побутові потреби

Річна витрата тепла (енергії) на господарсько-побутові потреби населення визначається за формулою

(2.1)

де Ні ? річна норма витрати тепла на господарсько-побутові потреби населення залежно від асортименту газових приладів в квартирі (вимбираємо з таблиці 2.1)

Nі кількість жителів, які проживають в квартирі з певним асортиментом газових приладів (береться з таблиці 1.1)

Таблиця 2.1 ? Витрати тепла на господарсько-побутові потреби в житлових будівлях

Характеристика газопочтачання

Норма витрати тепла Ні, МДж/людина•рік

Газова плита і централізоване гаряче водопостачання (ГП і ЦГВ)

2800

Газова плита і газовий водонагрівач (ГП і ВНГ)

8000

Газова плита (ГП)

4600

Отже

Так як ми робим розрахунок для мікрорайону міста то витрата тепла на утримання тварин вісутня: .

Загальна річна витрата тепла на господарсько-побутові потреби населення визначається за формулою

(2.2)

Тоді

Річну витрату газу на господарсько-побутові потреби населення знаходимо за формулою

(2.3)

де нижча теплота згорання газу

Газові мережі населених пунктів проектуються не на середні годинні, а на максимальні годинні витрати газу. Цим самим враховується нерівномірність газоспоживання.

Максимальна годинна витрата газу на господарсько-побутові потреби визначається за формулою

(2.4)

де Кmax коефіцієнт годинного максимуму, визначається згідно таблиці 4 /1/ в залежності від кількості жителів в населеному пункті

Для 22000 жителів коефіцієнт годинного максимуму визначається методом інтерполяції

Отже

2.2 Розрахунок витрат газу на опалення житлових і громадських будівель

Максимальний тепловий потік на опалення будівель може бути обчислений за формулою

(2.5)

де укрупнений показник максимального теплового потоку на опалення 1 м2 загальної житлової площі; він залежить від розрахункової температури зовнішнього повітря, кількості поверхів в будинку та часу спорудження будівлі і приводиться в додатку 2 /3/

Nоі кількість жителів, що проживають в будинках з певною поверховістю і часом спорудження

f норма загальної житлової площі на одну людину (приймаєм 20 )

Визначаєм кількість жителів що проживають в будинках з певною поверховістю і часом спорудження і заносим ці дані в таблицю 2.2

Укрупнений показник максимального теплового потоку на опалення 1 м2 загальної житлової площі для розрахункової температури для проектування опалення -16 визначаєм методом інтерполяції і результати заносим в таблицю 2.2

Для будівель побудованих без впровадження енергозберігаючих заходів

Для нових типових проектів

Таблиця 2.2 ? Розрахункові дані

Е

до 1895 р (без впровадження енергозберігаючих заходів)

після 1985 р (нові типові проекти)

Поверховість

1-2

3-4

5 і більше

1-2

3-4

5 і більше

Кількість жителів

6435

990

2475

7865

1210

3025

Укрупнений показник максимального теплового потоку ,

169

110,6

77,4

160,4

160,4

87

Отже

Максимальна годинна витрата тепла на опалення житлових і громадських будівель дорівнює

(2.6)

Тоді

Максимальна годинна витрата газу на опалення житлових і громадських будівель дорівнює

(2.7)

де ККД опалювальних пристроїв (приймаєм )

Враховуючи нерівномірність газоспоживання переходимо від максимальної годинної витрати газу на опалення до середньої годинної витрати

(2.8)

де tвн ? розрахункова температура повітря всередині приміщення, яке опалюється; tвн=18?С

to ? розрахункова температура повітря для проектування опалення;

tom ? середня за опалювальний період температура зовнішнього повітря.

Отже

Для визначення річної витрати газу на опалення житлових будівель скористаємося формулою

(2.9)

де nоп тривалість опалювального періоду, nоп=170 діб Тоді

2.3 Розрахунок витрат газу на вентиляцію громадських будівель

Вентиляція громадських будівель реалізується шляхом збільшення теплової потужності системи опалення будівель.

Для визначення максимального теплового потоку на вентиляцію громадських будівель скористаємося наступною формулою

(2.10)

де К2 коефіцієнт, який враховує максимальний тепловий потік на вентиляцію будівель (якщо будівля зведена до 1985р., то К2=0,4; якщо будівля побудована після 1985 р. то К2=0,6).

Максимальний тепловий потік на вентиляцію будівель, побудованих до 1985 р

Максимальний тепловий потік на вентиляцію будівель, побудованих після 1985 р

Сумарний тепловий потік

Максимальна годинна витрата тепла на вентиляцію громадських будівель визначається за формулою

(2.11)

Для визначення максимальної годинної витрати газу на вентиляцію громадських будівель використаємо формулу

(2.12)

Середня годинна витрата газу на вентиляцію громадських будівель визначається таким чином

(2.13)

де tв розрахункова температура повітря для проектування вентиляції;

Знайдемо річну витрату газу на вентиляцію громадських будівель

(2.14)

де 16 ? нормативна тривалість роботи системи вентиляції на протязі доби

2.4 Розрахунок витрат газу на централізоване гаряче водопостачання (ЦГВ)

Середній тепловий потік на ЦГВ знаходимо наступним чином

(2.15)

де qh ? укрупнений показник середнього теплового потоку на одну людину на ЦГВ; він визначається згідно додатку 3 /3/ і залежить від норми витрати гарячої води за добу

Nh кількість людей, для яких проектується ЦГВ.

Вибираєм норму витрати гарячої води 105 л/добу при цьому

Тоді

Середня годинна витрата тепла на ЦГВ

(2.16)

Середня годинна витрата газу на ЦГВ визначається за формулою

(2.17)

де зпв ? ККД установок підготовки гарячої води; вибираєм

Тоді

Річна витрата газу на ЦГВ знаходиться за формулою

(2.18)

Максимальна годинна витрата газу на ЦГВ наближено може бути визначена за формулою

(2.19)

2.5 Розрахунок витрат газу на технологічні потреби підприємств

Витрати газу на технологічні потреби промислових, сільськогосподарських та великих комунальних підприємств знаходять за технологічними нормами витрати тепла (газу) на одиницю виробленої продукції або за фактичною витратою іншого виду палива з врахуванням зміни ККД і теплоти згорання при переході на газове паливо.

Витрати газу для підприємств торгівлі, невеликих комунальних підприємств допускається приймати 5% від витрати газу в житловому секторі.

Визначимо максимальну годинну потужність газорегуляторного пункту за формулою

(2.20)

Річна потужність ГРП рівна

(2.21)

Максимальна годинна потужність районної котельні

(2.22)

Річна потужність районної котельні

(2.23)

Обчислені дані витрат газу споживачами заносимо в таблицю 2.3

Таблиця 2.3 ? Витрати газу споживачами

Вид споживача

Річна витрата газу,

Максимальна годинна витрата газу,

Господарсько-побутові потреби

2,08

896,8

Опалення житлових і громадських будівель

16,36

8530

Вентиляція громадських будівель

1,46

871,3

ЦГВ

5,19

1420

Потужність ГРП

2,29

986

Потужність районної котельні

23,01

10821,3

Програма розранунків на ЕОМ приведена в додатку Б.

3. Графоаналітичний розрахунок газової мережі середнього тиску

Газові мережі можуть проектуватися за два або за один етап. При двоетапному проектуванні газових мереж спочатку виконується графоаналітичний розрахунок газової мережі, в результаті чого визначаються необхідні діаметри ділянок і наближені значення тисків в характерних точках траси. Діаметри підбираються так, щоб тиск біля кожного споживача став якомога ближчий до заданого кінцевого тиску, але ні в якому разі не менший за нього.

На другому етапі проводиться уточнений аналітичний розрахунок, який дозволяє скорегувати значення тисків в характерних точках траси і біля споживачів, а при необхідності зробити і оптимізацію діаметрів ділянок.

При одноетапному розрахунку виконується тільки аналітичний розрахунок з використанням складного програмного забезпечення і сучасних ЕОМ.

Схема газової мережі середнього тиску зображена на рисунку 3.1. Газова мережа живиться від ГРС. Вихідними даними для розрахунку є:

довжини ділянок між вузлами, км

максимальні годинні витрати газу кожного споживача,

конфігурація газової мережі

абсолютний початковий тиск в мережі,

абсолютний тиск газу біля кожного споживача,

Складаємо розрахункову схему газової мережі. Вона зображена на рисунку 3.2.

Знаходимо основний напрям руху газу ? це напрям від джерела живлення до найбільш віддаленого споживача. Наносимо основний напрям на розрахункову схему. Нумеруємо вузли основної магістралі, далі всі інші. Біля ГРС і споживачів нумерація не ставиться.

Виконуємо розрахунок витрат газу спочатку для ділянок основного напряму руху газу, далі для відгалужень і відводів. Витрати газу рахуються з кінця основного напряму проти ходу газу шляхом додавання номінальних витрат газу відповідних споживачів.

Витрати газу для решти ділянок рахуються аналогічно. Дані розрахунку заносимо в таблицю 3.1.

Виконуємо гідравлічний розрахунок ділянок, що лежать на основному напрямі руху газу. Результати розрахунку оформляєм у вигляді таблиці 3.1. У таблицю 3.1 вносимо ділянки основного напряму починаючи із першої яка виходить з ГРС. Виписуємо із розрахункової схеми геометричну довжину кожної ділянки.

Для врахування втрат тиску в місцевих опорах вводимо поняття розрахункової довжини ділянки за умовою

(3.1)

Виписуємо у таблицю 3.1 раніше обчислені розрахункові витрати газу відповідних ділянок.

Визначаєм середнє значення параметра А для основного напряму руху газу за формулою

(3.2)

де ? розрахункова довжина і-тої ділянки основного напряму руху газу, км

Таблиця 3.1 ? Результати розрахунку газової мережі середнього тиску графоаналітичним методом

Ділянка

Довжина, км

Розрах. витрата газу Q, м3/год

Діаметр ділянки ,мм

Параметр А,

Абсолютний тиск, МПа

l

lр

на початку р

в кінці р

Основний напрям руху газу

ГРС-1

0,27

0,297

33257

3255

0,4

0,385

1-2

0,74

0,814

19620

2735

0,385

0,338

2-3

0,43

0,473

16640

2735

0,338

0,308

3-4

0,39

0,429

6090

2195

0,308

0,278

4-5

0,33

0,363

1880

1083

0,278

0,249

5-ГРП-3

0,46

0,506

1020

893

0,249

0,202

У 2,882

Відгалуженяя в точці 4

4-6

0,43

0,473

4210

1594,5

0,278

0,245

6-ПК

0,28

0,308

970

893

0,245

0,217

0,781

Відвід в точці 6

6-ХЗ-2

0,240

0,264

3240

1594,5

0,245

0,234

Відгалуженяя в точці 3 Приймаєм

3-7

0,19

0,209

10550

2195

0,308

0,29

7-ГРП-2

0,22

0,242

3010

1083

0,29

0,272

0,451

Відвід в точці 7 Приймаєм

7-РК-2

0,18

0,198

7540

1594,5

0,29

0,259

Відвід в точці 2 Приймаєм

2-ХЗ-1

0,17

0,187

2980

1083

0,338

0,314

Відгалуженяя в точці 1 Приймаєм

1-8

0,68

0,748

13637

2195

0,385

0,313

8-9

0,24

0,264

2816

1083

0,313

0,28

9-ГРП-1

0,21

0,231

986

893

0,28

0,256

1,012

Відвід в точці 9 Приймаєм

9-МЗ

0,18

0,198

1830

1083

0,28

0,266

Відвід в точці 8 Приймаєм

8-РК-1

0,28

0,308

10821

2195

0,313

0,287

Відвід в точці 5

5-КПО

0,38

0,418

860

893

0,249

0,211

Необхідний діаметр ділянок основного напряму визначаєм за номограмою наступним чином. За заданою витратою газу на ділянці і параметром знаходимо необхідне значення діаметру, при цьому заокруглюючи його до найближчого більшого стандартного начення.

За номограмою знаходимо фактичне значення параметру А, діаметр ділянки і параметр А заносимо в таблицю 3.1. Для ділянок, які закінчуються споживачем вибираємо найближче менше стандартне значення діаметру.

Виконуємо розрахунок тисків газу в вузлових точках мережі. Розрахунок починаємо із першої ділянки, яка виходить від джерела живлення (ГРС) і для якої відомий початковий тиск.

(3.3)

де ? тиск в кінці ділянки, МПа

? тиск на початку ділянки, МПа

? розрахункова довжина ділянки, км

Для ланцюжка послідовно працюючих ділянок виконується умова

(3.4)

Для ділянки ГРС-1 кінцевий тиск рівний

Аналогічно виконуємо розрахунок тисків газу для інших ділянок основного напряму. Якщо тиск газу в кінці основного напряму значно перевищує заданий кінцевий тиск то приймаєм рішення по зменшенню діаметрів ділянок, що лежать в кінці основного напряму. Результати корегування діаметрів заносим в таблицю 3.1.

Після завершення розрахунку ділянок основного напряму руху газу виконуєм розрахунок відгалужень і відводів.

Відгалуження ? це елемент газової мережі, що постачає газом кількох споживачів; відвід ? це елемент газової мережі, що постачає одного споживача.

Гідравлічний розрахунок відгалуження проводиться за тією ж методикою як і розрахунок основного напряму руху газу (знаходимо основний напрям відгалуження; якщо довжини ділянок до споживачів однакові то йдемо до того споживача який споживає газу більше). Тільки як початковий приймається раніше розрахований тиск у відповідній точці основного напряму.

Результати розрахунку відгалужень і відводів заносимо в таблицю 3.1.

При розрахунку відводів, а деколи і відгалужень параметр часто перевищує максимальне значення параметру А на номограмі (). У таких випадках приймаємо, що і працюєм з номограмою звичайним способом. В результаті ми одержимо завищені значення діаметрів відводів і завищені значення тисків газу біля споживачів. Через обмеженість номограми цей недолік не можна усунути на етапі графоаналітичного розрахунку.

Оптимізацію діаметрів відводів можна виконати при аналітичному розрахунку газової мережі.

Обчислені значення діаметрів ділянок і тисків у вузлах газової мережі наносимо на розрахункову схему.

4. Уточнений аналітичний розрахунок газової мережі середнього тиску

Аналітичний розрахунок газової мережі здебільшого проводиться на другому етапі проектування, після графоаналітичного. Аналітичний розрахунок газової мережі є більш точним, так як дозволяє врахувати фізичні властивості газу, що використовується в системі газопостачання, температурні умови в районі траси, дозволяє усунути неточності, спричинені використанням номограм, дозволяє виконати оптимізацію діаметрів ділянок, відводів і відгалужень.

Для аналітичного розрахунку газових мереж високого і середнього тиску будем використовувати нормативну формулу яка наведена в ДБН В 2.5-20-2001. Ця розрахункова формула одержується з формули масової витрати газу в газопроводі при таких додаткових припущеннях

температура приймається постійною (за нормальних умов),

коефіцієнт стиснення газу приймається постійним і береться при нормальних умовах

густина газу визначається за формулою

(4.1)

Для визначення коефіцієнта гідравлічного опору використовується формула Альтшуля

(4.2)

Для виведення нормативної формули використовуєм наступну формулу

(4.4)

Після переходу до практичних одиниць одержуєм наступну нормативну формулу

(4.5)

де ? абсолютні тиски на початку і в кінці ділянки, МПа

l ? геометрична довжина ділянки, м

? абсолютна еквівалентна шорсткість внутрішньої поверхні труби, см (для стальних труб ; для поліетиленових труб )

D ? внутрішній діаметр труби, см

Q ? витрата газу за нормальних умов,

? кінематична в'язкість газу за нормальних умов,

? густина газу за нормальних умов,

? числовий коефіцієнт, який враховує перехід до практичних одиниць вимірювання і додаткові втрати напору в місцевих опорах

При розрахунку ділянок основного напряму це рівняння розв'язується відносно кінцевого тиску . При оптимізації діаметрів і відводів необхідно послідовно задавати стандартні внутрішні діаметри, розраховувати кінцевий тиск і порівнювати його з заданим кінцевим тиском .

Аналітичний розрахунок газових мереж високого і середнього тиску передбачає виконання багатоваріантних розрахунків, реалізацію метода послідовних наближень, тому для його виконання доцільно використовувати обчислювальну техніку. Розрахунки проводимо за допомогою програми складеної на мові BASIC. Роздруківка програми подана у додатку В. Результати розрахунку заносимо в таблицю 4.1.

У програмі були використані такі позначення:

в'язкість газу за нормальних умов NU,

густина газу за нормальних умов RO,

початковий тиск першої ділянки основного напряму

кінцевий тиск, який не повинен бути більшим від тисків в кінці кожної ділянки

еквівалентна шорсткість внутрішньої поверхні труби, для сталевих труб

кількість ділянок в основному напрямі чи відгалуженні, N

продуктивність і-тої ділянки газової мережі Q(I),

геометрична довжина і-тої ділянки L(I), м

внутрішній діаметр і-тої ділянки, що був визначений графоаналітичним методом D(I). см

Наведемо приклад розрахунку аналітичним методом ділянки 1-2, використовуючи формулу(4.5)

Таблиця 4.1 ? Результати розрахунку газової мережі середнього тиску аналітичним методом

Ділянка

Витрата, м3/год

Внутрішній діаметр, см

Початковий тиск, Па

Кінцевий тиск, Па

ГРС-1

33257

31.5

0.4000

0.3791

1-2

19620

26.3

0.3791

0.3218

2-3

16640

26.3

0.3218

0.2944

3-4

6090

20.9

0.2944

0.2824

4-5

1880

10.2

0.2824

0.2361

5-ГРП-3

1020

10.2

0.2361

0.2137

4-6

4210

15.0

0.2824

0.2430

6-ПК

970

8.3

0.2430

0.2072

6-XЗ-2

3240

15.0

0.2430

0.2284

5-KПO

860

10.2

0.2361

0.2231

3-7

10550

20.9

0.2944

0.2769

7-ГРП-2

3010

15.0

0.2769

0.2668

7-РК-2

7540

15.0

0.2769

0.2219

2-XЗ-1

2980

10.2

0.3218

0.2698

1-8

13637

20.9

0.3791

0.2902

8-9

2816

10.2

0.2902

0.2131

9-ГРП-1

986

10.2

0.2131

0.2028

8-РК-1

10821

20.9

0.2902

0.2621

9-MЗ

1830

15.0

0.2131

0.2091

За результатами аналітичного розрахунку можем зробити висновок, що більшість відводів працює з резервним запасом тиску, що в майбутньому дозволить забезпечувати газом нових споживачів.

Мережа середнього тиску після аналітичного розрахунку зображена на рисунку 4.1.

5. Визначення шляхових, транзитних і розрахункових витрат газу в мережі низького тиску

Значну частку в газових мережах населених пунктів складають газові мережі низького тску. Вони діляться на зовнішні і внутрішні газові мережі.. Зовнішні газові мережі ? це ті, що прокладаються поза межами будівель, а внутрішні ? це ті, що прокладаються в середині будівель. До зовнішніх газових мереж низького тиску відносяться вуличні, квартальні, дворові газопроводи. До внутрішніх газових мереж віносяться газопроводи, що подають газ до газових приладів ? плит, водопідігрівачів і ін.

Здебільшого газові мережі низького тиску живлять велику кількість спаоживачів, які розташовані приблизно на однакових відстанях і які споживають приблизно однакову кількість газу. Прикладом цього може бути вуличний газопровід. При виконанні вказаних трьох умов при розрахунку газотранспортної системи може бути застосована модель газопроводу із безперервним і рівномірним відбором газу по довжині. Тобто при наявності шляхового відброру газу витрата газу в газопроводі низького тиску є змінною по довжині. При проектуванні газових мереж підбір необхідного діаметра газопроводу здійснюється за величиною розрахункової витрати газу. Розрахункова витрата газу ? це така фіктивна постійна по довжині ділянки витрата газу при якій перепад тиску дорівнює фактичному перепаду тиску, що має місце при змінній по довжині витраті газу.

Розрахункову витрату для мережі низького тиску (рисунок 5.1) визначаєм у такій послідовності:

визначаєм шляхову витрату газу за формулою

(5.1)

де q ? питома шляхова витрата газу,

l ? довжина ділянки, м

Якщо ділянка обслуговує два кільця або дві зони, то питомі шляхові витрати для даної ділянки сумуються з відповідних кілець чи зон.

обчислюються транзитні витрати газу для кожної ділянки за формулою

(5.2)

де n ? кількість ділянок, що знаходяться за ділянкою, для якої обчислюється транзитна витрата (за ходом газу)

Для всіх тупиків, в тому числі умовних транзитна витрата рівна нулю, тобто .

розрахункову витрату визначаєм за формулою

(5.3)

Визначимо витрати для ділянки 12-13

шляхова

транзитна

розрахункова

Для всіх інших ділянок шляхова, транзитна і розрахункова витрати рахуються аналогічно. Результати обчислень заносимо в таблицю 5.1, в яку вносимо також геометричну та розрахункову довжини ділянок.

Таблиця 5.1 ? Результати розрахунку шляхових, транзитних і розрахункових витрат

Ділянка

Довжина l, м

Питома шляхова витрата газу q,

Витрати газу,

Шляхова,

Транзитна,

Розрахункова,

12-13

200

0,26

52

0

26

13-14

200

0,14

28

52

66

14-15

175

0,14

24,5

80

92,25

15-1

175

0,14

24,5

104,5

116,75

13-11

175

0,4

70

0

35

11-9

175

0,4

70

70

105

7-8

150

0,27

40,5

0

20,25

8-9

150

0,27

40,5

40,5

60,75

10-9

200

0,39

78

0

39

9-1

200

0,28

56

299

327

6-7

200

0,36

72

0

36

5-7

150

0,41

61,5

0

30,75

7-3

200

0,32

64

133,5

165,5

4-3

150

0,18

27

0

13,5

3-2

150

0,14

21

224,5

235

2-1

150

0,14

21

245,5

256

У 750,5

Для перевірки правильності розрахунку витрат додаємо шляхові витрати для всіх ділянок і заносим ці дані в таблицю 5.1. Далі додаєм шляхові і транзитні витрати ділянок, що виходять з ГРП і порівнюєм їх з сумою шляхових витрат. При правильному розрахунку числові значення цих витрат повинні бути однаковими.

6. Проектування газової мережі низького тиску графоаналітичним методом

Газові мережі низького тиску так само як і газові мережі високого і середнього тиску можуть проектуватись за один або за два етапи. При двоетапному проектуванні спочатку виконується графоаналітичний розрахунок за спеціальними номограмами. Далі виконується уточнений аналітичний рзрахунок за допомогою ЕОМ.

Розглянемо методику графоаналітичного розрахунку газової мережі низького тиску кільцевої структури.

Вихідними даними до розрахунку є:

конфігурація мережі (рисунок 5.1)

довжини ділянок

питомі шляхові витрати газу для контурів та зон

допустимий перепад тиску в мережі

Метою розрахунку є такий підбір діаметра кожної ділянки мережі, щоб максимально використати заданий перепад тиску.

Аналіз схеми газової мережі показує, що мережа складається з двох кілець і п'яти тупиків, що утворюють чотири зони. Газова мережа представляє собою систему вуличних газопроводів міського населеного пункту.

Розробляємо розрахункову схему газової мережі. Нумеруємо великими римськими цифрами кільця, а великими латинськими буквами зони. Для кращого використання заданого перепаду тиску довгі ділянки ділимо на відрізки приблизно однакової довжини. Нумеруєм характерні точки мережі у довільній послідовності (рисунок 6.1).

Знаходимо основні напрямки руху газу від джерела живлення (ГРП) до найбільш віддалених споживачів. Як правило кількість основних напрямків відповідає кількості ділянок, що виходять з ГРП. Позначаємо стрілками кінці тупикових ділянок. Для спрощення розрахункової схеми вводимо додаткові тупики за наступним принципом: для кожного контура газ по приблизно половині ділянок повинен рухатися за годинниковою стрілкою, по другій половині ? проти руху годинникової стрілки.

1-15-14-13-12 ? перший основний напрям,

1-9-11-13 ? другий основний напрям,

1-2-3-7-6 ? третій основний напрям,

Виконуємо гідравлічний розрахунок ділянок, що входять в кільця. Результати гідравлічного розрахунку кілець оформляєм у вигляді таблиці 6.1. Вона заповнюється наступним чином.

Спочатку виписуються ділянки першого кільця у певній послідовності. Залежно від напряму руху газу на ділянці, параметрам Q і присвоюється знак „+”, якщо газ рухається за годинниковою стрілкою, і знак „-”, якщо газ рухається проти стрілки годинника. Отже, спочатку виписуються ділянки з додатнім напрямом руху, а потім з від'ємним. Для кожної ділянки вказується геометрична довжина, яка визначається за формулою (3.1).

Для ділянок, які належать двом кільцям вказується номер сусіднього кільця.

Визначаєм значення середнього гідравлічного нахилу для кожного основного напряму за формулою

(6.1)

Для кожної ділянки вказуємо, на якому основному напрямі вона лежить і записуємо відповідні значення Іср.

Для кожної ділянки за розрахунковою витратою Qр і відповідними значеннями Іср за допомогою номограми низького тиску знаходимо необхідний діаметр. Здебільшого його заокруглюють до найближчого більшого стандартного значення і за номограмою знаходимо фактичне значення гідравлічного нвхилу І.

Перепад тиску на ділянці знаходимо за формулою

(6.2)

Ділянки, які є спільними для двох кілець за номограмою рахуються тільки один раз, а другий раз переписуються готові результати з протилежним знаком.

У кільцевих газових мережах, так само як у електричних мережах об'єктивно діють закони Кірхгофа, які треба враховувати при проектуванні газових мереж. Стосовно газових мереж закони Кірхгофа формулюються наступним чином. Перший закон: для кожного кільця алгебраїчна сума витрат газу дорівнює нулю. Другий закон: для кожного кільця алгебраїчна сума перепадів тиску дорівнює нулю.

Для визначення ступеня виконання другого закону Кірхгофа необхідно для кожного кільця визначити поправку Кірхгофа за формулою

(6.3)

В нашому випадку

Так як попрвка Кірхгофа перевищує допустиме значення , то необхідно виконувати гідравлічну ув'язку кілець.

Зміст гідравлічної ув'язки в тому, щоб не змінюючи значень діаметрів ділянок внести такі поправочні витрати на кожній ділянці, які будуть сприяти зменшенню величини похибки Кірхгофа.

Гідравлічна ув'язка проводиться методом послідовних наближень. Спочатку для кожного кільця знаходимо поправочну витрату за формулою

(6.4)

де ? складова, яка враховує неув'язку в своєму кільці

? поправочна витрата, що враховує неув'язку у сусідніх кільцях

(6.5)

(6.6)

В нашому випадку

Поправочна витрата для першого і другого кільця рівна

Для ділянок, що належать одному кільцю, уточнене значення витрати обчислюємо за формулою

(6.7)

Якщо ділянка належить двом кільцям, то уточнена витрата визначається за формулою

(6.8)

За уточненим значенням витрати і раніше визначеним діаметром ділянки за допомогою номограми знаходимо уточнене значення гідравлічного нахилу.

Обчислюємо уточнене значення перепаду тиску за формулою

(6.9)

Після цього ще раз визначаєм поправку Кірхгофа для двох кілець за формулою (6.3)

Як видно з розрахунків, при виконанні другого наближення поправка Кірхгофа для першого і другого кільця є меншою від допустимої. Більша точність буде досягнута на етапі аналітичного розрахунку, де ця поправка буде не більшою 1%.

Після графоаналітичного розрахунку кілець газової мережі низького тиску виконуємо графоаналітичний розрахунок тупикових ділянок.

Задана газова мережа має п'ять тупикових ділянок, що не входять до кілець. Для кожного тупика попередньо обчислюємо залишковий перепад тиску за формулою

(6.10)

де n1 ? кількість ділянок, які лежать за ходом руху газу до початку тупика, який розглядається

? уточнений перепад тиску на і-тій ділянці за модулем (без врахування знаку)

Для тупикової ділянки 6-7

Обчислюємо середній гідравлічний нахил для кожного тупика за формулою

(6.11)

де lт ? довжина тупика, м

Далі для кожної тупикової ділянки за розрахунковою витратою і відповідним значенням Іср за номограмою низького тиску знаходимо необхідний діаметр тупика, а також фактичне значення гідравлічного нахилу І. Результати розрахунку оформлюєм у вигляді таблиці 6.2.

Обчислюємо перепад тиску на тупику за формулою

(6.12)

де lрт ? розрахункова довжина тупикової ділянки, м

Визначаєм початковий тиск на кожній ділянці за формулою

(6.13)

де рз ? тиск газу на виході з ГРП,

? уточнений перепад тиску на і-тій ділянці, взятий без врахування знаку, Па

Для всіх інших ділянок початковий тиск обчислюється аналогічно. Знайдені значення наносятся на розрахункову схему (рисунок ).

Кінцевий тиск на кожній тупиковій ділянці обчислюємо за формулою

(6.14)

де ? перепад тиску на тупиковій ділянці, Па

Для інших тупикових ділянок кінцевий тиск знаходиться аналогічно. Дані розрахунків заносим в таблицю 6.2.

Таблиця 6.2 ? Результати графоаналітичного розрахунку тупикових ділянок газової мережі низького тиску

Ділянка

Довжина, м

Розр. витрата Q,

, Па

,мм

,Па

рп, Па

рк, Па

l

lр

6-7

200

220

36

614,8

2,79

763

1,2

264

2364,8

2100,8

5-7

150

165

30,75

614,8

3,73

763

0,94

155,1

2364,8

2209,7

4-3

150

165

13,5

898,6

5,45

573

1,0

165

2648,6

2483,6

10-9

200

220

39

904,6

4,11

763

1,0

220

2654,6

2434,6

12-13

200

220

26

486,6

2,21

763

0,72

158,4

2236,6

2078,2

На розрахунковій схемі газової мережі низького тиску (рисунок 6.1) наносимо внутрішні діаметри ділянок та тиски у характерних точках.

Більш точний розрахунок для тупикових ділянок виконується на етапі аналітичного розрахунку.

7. Уточнений аналітичний розрахунок газової мережі низького тиску

Аналітичний розрахунок газової мережі низького тиску проводимо на другому етапі проектування після графоаналітичного методу. Цей розрахунок є більш точним, так як дозволяє врахувати фізичні властивості газу, що використовується в системі газопостачання, температурні умови в районі траси, дозволяє усунути неточності,спричинені використанням номограм.

Базовою формулою для розрахунку мереж низького тиску є узагальнена формула

(7.1)

Для використання даної формули робимо наступні припущення:

нехтуємо зміною температури і приймаємо, що Т=Тн

нехтуємо зміною коефіцієнта стиснення газу і приймаємо, що z=zн=1

Обчислюємо число Рейнольдса за формулою

(7.2)

В залежності від числа Рейнольдса і після переходу до практичних одиниць вимірюваня та введення поняття розрахункової витрати газу базова узагальнена формула набуває такого вигляду:

при

(7.3)

при

(7.4)

при

(7.5)

де Др ? перепад тиску, Па

Ке ? еквівалентна шорсткість внутрішньої поверхні труби, см

D ? внутрішній діаметр труби, см

нн ? в'язкість газу за нормальних умов, м2

l ? довжина ділянки, м

сн ? густина газу за нормальних умов, кг/м3

Q ? витрата газу м3/год

Для виконання аналітичного розрахунку використаємо програму на мові BASIC Gmn2n/ В програмі використовуються такі позначення:

в'язкість газу

густина газу

точність розрахунку EPS=1

кількість кілець NK=2

абсолютна еквівалентна шорсткість внутрішньої поверхні труби Ке=0,01 см

діаметр і-тої ділянки, визначений за допомогою графоаналітичного розрахунку D(I),см

витрата на і-тій ділянці Q(I), м3/год

довжина і-тої ділянки L(I), м

номер сусіднього кільця для ділянок, які є спільними для двох кілець j(K,І),

де К ? номер кільця

І ? номер і-тої ділянки

для ділянок які не мають спільних кілець, j(K,І)=0

Виконаємо контрольний приклад для ділянки кільця І, 2-3

Знаходимо число Рейнольдса за формулою (7.2)

Так як то для розрахунку перепаду тиску використаємо формулу (7.5)

Результати аналітичного розрахунку кілець заносимо в таблицю 7.1 і на розрахункову схему (рисунок 7.1).

Аналітичний розрахунок тупикових ділянок виконується аналогічно до кільцевих ділянок, використовуючи формулу (7.1) та програму Gmn4m. Результати розрахунку заносимо в таблицю 7.2. Тексти програм подані у додатках.

Таблиця 7.1 ? Результати аналітичного розрахунку кілець

Кільце

Ділянка

Внутрішній діаметр, см

Витрата, м3/год

Довжина ділянки, м

Перепад тиску, Па

І

1-2

D=15

Q=259.9

L=150

DP=173.5

2-3

D=15

Q=238.9

L=150

DP=148.7

3-7

D=12.5

Q=169.4

L=200

DP=258.7

1-9

D=15

Q=-318.2

L=200

DP=-335.6

9-8

D=8.3

Q=-56.9

L=150

DP=-197.1

8-7

D=7

Q=-16.4

L=150

DP=-48.0


Подобные документы

  • Розрахунок чисельності населення і житлової площі. Основні показники природного газу. Визначення розрахункових годинних витрат газу споживачами. Використання газу для опалення та гарячого водопостачання. Трасування та розрахунок мереж високого тиску.

    курсовая работа [188,7 K], добавлен 20.05.2014

  • Визначення витрат газу на потреби теплопостачання та на потреби промислових підприємств. Розрахунок кількості мережевих газорегуляторних пунктів. Гідравлічний розрахунок зовнішніх газопроводів. Газопостачання житлового будинку, загальні втрати тиску.

    курсовая работа [82,1 K], добавлен 07.11.2011

  • Системи розподілення газу, норми споживання, річні та погодинні витрати газу окремими споживачами, режими споживання, місця розташування та продуктивність газорегуляторних пунктів. Сучасні системи газопостачання природним газом міст, областей, селищ.

    дипломная работа [276,7 K], добавлен 11.12.2015

  • Оцінка витрат газу на побутове та комунальне споживання, на опалення і вентиляцію. Підбір газового фільтра, регулятора тиску, запобіжних клапанів і обвідного трубопроводу для проектування мережі газопостачання району. Економічне обґрунтування проекту.

    курсовая работа [503,2 K], добавлен 21.11.2010

  • Поняття газопостачання та його значення на сучасному етапі розвитку суспільства та промисловості. Порядок проектування системи газопостачання міста Маріуполь, її структура та елементи, визначення кількості його жителів та території, норми витрат газу.

    курсовая работа [148,3 K], добавлен 05.05.2010

  • Вибір робочої рідини. Швидкість переміщення поршня. Потужність гідроприводу. Вибір тиску робочої рідини. Подача насосної станції. Частота обертання вала насоса. Розрахунок гідроциліндра, гідророзподільника та трубопроводів. Розрахунок втрат тиску.

    контрольная работа [31,3 K], добавлен 31.01.2014

  • Розрахунок довжини гідролінії, розмірів гідроциліндра та необхідної витрати рідини. Вибір дроселя, фільтра. Гідравлічний розрахунок трубопроводів з урахуванням допустимих швидкостей. Визначення втрат тиску в гідросистемі. Необхідний тиск насоса.

    курсовая работа [102,9 K], добавлен 08.01.2012

  • Дослідження зварювальної деталі. Характеристики зварювального напівавтомата. Механізм подачі та кондуктор-кантувач. Розрахунок механізму подачі. Регулятори витрати газу з покажчиком витрати газу. Робота електричної схеми. Інструкція з експлуатації.

    курсовая работа [1,4 M], добавлен 26.02.2023

  • Вибір робочого тиску. Розрахунок та вибір гідроциліндрів, гідромоторів поворотної платформи та пересування. Витрати гідродвигунів. Вибір трубопроводів та гідравлічної апаратури. Перевірочний розрахунок гідроприводу. Опис гідросхеми і принципів її роботи.

    курсовая работа [67,0 K], добавлен 26.02.2013

  • Технологічні режими технічного обслуговування, ремонту і експлуатації основних систем газотурбінної установки ДЖ-59Л ГПА-16 в умовах КС "Гребінківська". Розрахунок фізичних властивостей газу, режимів роботи установки. Охорона навколишнього середовища.

    дипломная работа [354,5 K], добавлен 08.02.2013

  • Розробка системи газопостачання населеного пункту, розміщеного в Кіровоградській області. Розрахунок витрати газу на комунально-побутові потреби, теплопостачання і потреби промислових підприємств. Визначення оптимальної кількості та обладнання ГРП.

    курсовая работа [82,7 K], добавлен 15.07.2010

  • Загальні принципи виміру витрат методом змінного перепаду тиску. Вибір та розрахунок звужуючого пристрою й диференціального манометра, згідно з вимогами держстандарту. Залежність зміни діапазону об'ємної витрати середовища від перепаду тиску на пристрої.

    курсовая работа [846,9 K], добавлен 28.03.2011

  • Вибір номінального тиску із ряду встановлених стандартних значень. Аналіз функцій робочої рідини. Розрахунок діаметра гідроциліндра. Вибір насоса та розподільника. Способи визначення трубопроводів, втрат тиску у гідролініях, потужності гідроприводу.

    контрольная работа [77,1 K], добавлен 12.01.2011

  • Контрольний розрахунок теплофізичних коефіцієнтів природного газу. Розрахунок ємності для конденсату, сепаратора, теплообмінника разом з дроселем. Технологічний режим незабруднення поверхні фільтрації. Необхідна концентрація інгібітору, добові витрати.

    курсовая работа [189,7 K], добавлен 27.12.2011

  • Розрахунок теплового споживання району міста. Визначення річної витрати теплоти споживачами. Вибір джерела теплопостачання, теплоносія і типу системи теплопостачання. Регулювання відпуску теплоти споживачам. Транспортування теплоносія.

    курсовая работа [152,6 K], добавлен 19.04.2007

  • Методи розрахунку циклона з дотичним підводом газу. Визначення діаметру вихлопної труби, шляху та часу руху частки пилу. Розрахунок середньої колової швидкості газу в циклоні. Висота циліндричної частини циклона. Розрахунок пилоосаджувальної камери.

    контрольная работа [1,2 M], добавлен 01.11.2010

  • Теплова схема водогрійної частини, опис котельні, котла та газопостачання. Тепловий та гідравлічний розрахунок котельного агрегату КВ-ГМ-100. Визначення теплосприйняття та приростів ентальпії в елементах агрегату, розрахунок перепадів тиску в них.

    курсовая работа [304,7 K], добавлен 02.09.2010

  • Загальна технологічна схема переробки прямого коксового газу. Технологічна схема двоступінчастого охолодження газу в апаратах повітряного охолодження і в скруберах Вентурі. Методи очищення газу від смоли. Розрахунок матеріального балансу коксування.

    курсовая работа [1,4 M], добавлен 13.11.2014

  • Класифікація, конструкція і принцип роботи сепараційних установок. Визначення кількості газу та його компонентного складу в процесах сепарації. Розрахунок сепараторів на пропускну здатність рідини. Напрями підвищення ефективності сепарації газу від нафти.

    контрольная работа [99,9 K], добавлен 28.07.2013

  • Вивчення роботи, технічного обслуговування та характеристик паливопідкачувального насосу низького тиску як елемента системи живлення дизельних двигунів. Розгляд основних несправностей та ремонт елементів. Організація робочого місця, охорона праці.

    лабораторная работа [591,9 K], добавлен 21.04.2015

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.