Разработка системы газоснабжения жилого здания

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Тамбовский государственный технический университет»

Кафедра Городское строительство и автомобильные дороги

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине: Основы инженерных систем зданий и сооружений

на тему: Разработка системы газоснабжения жилого здания

Наботов С.В.

Тамбов 2018



Содержание

Введение

1. Гидравлический расчет газопроводной сети низкого давления

1.1 Исходные данные

1.2 Поэтапный гидравлический расчет по участкам газопровода

Список используемых источников



Введение

В основе гидравлического расчета газопроводной сети лежит определение оптимальных диаметров газопроводов, обеспечивающих пропуск необходимых количеств газа при допустимых перепадах давления. Расчет ведется исходя из максимально возможных расходов газа в часы максимального газопотребления. При этом учитываются часовые расходы газа на нужды производственных (промышленных и сельскохозяйственных), коммунально-бытовых потребителей, а также на индивидуально-бытовые нужды населения (отопление, горячее водоснабжение). Как правило, для сетей низкого давления учитывается равномерно распределенная нагрузка. Отличительной особенностью систем газоснабжения среднего давления с остановкой газорегуляторных пунктов у каждого потребителя или небольшой группы потребителей населенного пункта является применимость к ним принципа расчета сетей с равномерно распределенными нагрузками.

Присоединение к газораспределительной сети жилого дома выполнить от существующего подземного газопровода низкого давления.

Подключение проектируемого газопровода произвести в точке «А». Присоединение произвести с помощью крановой седёлки ПЭ 90 ГАЗ SDR11. Давление газа в точке подключения 0,0025 МПа.

Выход подземного газопровода наружу запроектирован с помощью газового ввода заводского изготовления в состав которого входит неразъемное соединение «полиэтилен-сталь» (ПЭ 90 ГАЗ SDR11). Соединение крановой седелки с газовым вводом запроектировано на горизонтальном участке подземного газопровода. Соединение выполнить при помощи муфты с закладными электронагревательными элементами ПЭ 90 ГАЗ SDR11 (ТУ2248-033-00203536-96). Траншею в месте выхода подземного газопровода наружу полностью засыпать песком.

По всей длине трассы подземного газопровода уложить сигнальную ленту жёлтого цвета с несмываемой надписью «Осторожно-газ» ТУ 2245-028-00203536.

Надземную часть газопровода выполнить из стальных водогазопроводых труб. Диаметры газопровода приняты в соответствии с расчётом.

Сварные швы на газопроводе должныбыть равно прочны основному материалу труб. Контрольстыков газопровода выполнить физическими методами в соответствии с СП 62.13330-2011.

Для защиты стального участка газопровода от электрохимической коррозии на выходе газопровода из земли установить изолирующее крановое соединение (ИСК-55) на высоте 1,8м от уровня земли.

Монтаж газопровода произвести в соответствии с:

· СНиП 62.13330.2011 (Газораспределительные системы. Актуализированная редакция СНиП 42-01-2002);

· ПУЗ Правила устройства электроустановок;

· СП-42-101-2003 Общие положения по проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб;

· ГОСТ Р 54961-2012.

После монтажа и испытания стальной надземный газопровод защитить противокоррозионным лакокрасочным покрытием, согласно СП 28.13330.2012 масляной краской за два раза по двум слоям грунтовки ГФ-021.



1. Гидравлический расчет газопроводной сети низкого давления

Расчет газопровода низкого давления производится от точки подключения до наиболее удаленного газового стояка и газоиспользующего оборудования с учетом заданных перепадов давления.

1.1 Исходные данные

Расчет газопровода низкого давления производится от точки подключения до наиболее удаленного газового стояка и газоиспользующего оборудования с учетом заданных перепадов давления.

Исходные данные:

Число этажей - 6

Высота этажа - 3,3 м

Тип газового оборудования - 4-комфорочная плита и проточный водонагреватель.

Давление газа в точке подключения - 0,0025 МПА

Расстояние от точки подключения до здания - 50 м

Местоположение цокольного ввода - Юго-восток

Проточный водонагреватель - 1,9м³/ч (технические характеристики представлены в приложении 2.)

Расход газовой плиты - 1,35 м³/ч.

Пояснения

Определяем расчетные точки участков:

1-2 Проектируемый газопровод

2-3 Газовой ввод

3-4 От проектируемого газопровода до стены ввода 1 стояка

4-5 От отметки 4 до стены ввода нужного стояка

От стены ввода нужного стояка до ввода в квартиру стояка 1 этажа

6-7ч 9-10 От стояка 1 этажа до стояка 6 этажа

10-11 От стояка 6 этажа до счетчика и разводящего клапан

1.2 Поэтапный гидравлический расчет по участкам газопровода

Участок 1-2 (l=50 м )

Расчетный расход газа для жилых зданий:

Q=q_пот*n (м³/ч)

n - число однотипных приборов или групп приборов

m - число типов или групп приборов

q_пот - номинальный расход газа, м³/ч

K_sin - коэффициент одновременности (см.приложение 2), для котлов принимается 0,85.

Q₀=1.35*18*0.29+1,9*18*0.29= 16,97м³/ч

Удельные потери давления:

ДР_уд= ДР_доп/1.1L (Па/м)

ДР_доп - допустимые потери давления (Па): для уличных и внутриквартальных газопроводов - 1200 Па; для внутренних и подводящих газопроводах - 600 Па.

L - расстояние до самой удаленной точки (м)

ДP_уд=1200/(1,1*50)=21,82 Па/м

Расчетный внутренний диаметр газопровода:

A - коэффициент, зависящий от категории сети (для сети низкого давления A = 10⁶/(162р²) = 626,1)

B, n, m - коэффициенты, зависящие от материала газопровода.

Для стальных труб - B = 0,022, m = 2, n = 5

Для полиэтиленовых труб - B = 0,0446, m = 1,75, n = 4,75.

с₀ - плотность газа при нормальных условиях (с₀=0,73 кг/м³)

Q₀ - расчетный расход газа для жилых зданий

ДР_уд - удельные потери давления

Диаметр подбираем согласно ГОСТ Р 50838-2009 (для полиэтиленовых труб)

D (наружный диаметр) = 6.3см

d (внутренний диаметр) = 5.72 см

Коэффициент гидравлического трения л определяется в зависимости от режима движения газа по газопроводу, характеризуемого числом Рейнольдса:

При Re < 2000 течение ламинарное, при Re = 2000 - 4000 - критический режим, а при Re > 4000 - турбулентное

Так как Re = следовательно, турбулентный режим

А также, в зависимости от гидравлической гладкости внутренней стенки газопровода, определяемой по условию:

(1)

n - эквивалентная абсолютная шероховатость внутренней поверхности стенки трубы: для новых стальных труб - 0,01 см

для бывших в эксплуатации стальных труб - 0,1 см

для полиэтиленовых труб - 0,0007 см

для медных труб - 0,001 см.

Так как трубы полиэтиленовые n=0,0007, d=5.72

В зависимости от значения Re коэффициент гидравлического трения л:

для ламинарного режима движения газа при Re ? 2000

для критического режима движения газа при Re = 2000-4000

л=0.0025*Re^0.333

При Re > 4000 в зависимости от выполнения условия (1):

для гидравлически гладкой стенки (неравенство (1) справедливо):

при 4000 < Re < 100 000

при Re > 100 000

для шероховатых стенок (неравенство (1) несправедливо) при Re > 4000

Следовательно

Потери давления на преодоление сил трения в газопроводах низкого давления рассчитываются:



p_н, p_к -давления в начале и в конце газопровода, (Па)

л - коэффициент гидравлического трения

Q₀ - расчетный расход газа для жилых зданий

d - внутренний диаметр газопровода

с₀ - плотность газа при нормальных условиях (с₀=0,73 кг/м³)

L - длина газопровода (м)

Давление газа в начале на конце участка системы газоснабжения жилого дома

Участок 2-3 (l=7,3 м )

2м - длина соединения до поворота

1,5м - до уровня земли

1,8м - до кранового соединения

2,0м - до уровня трубы верха окна 1 этажа

Расчетный расход газа для жилых зданий:

Q=q_пот*n (м³/ч)

n - число однотипных приборов или групп приборов

m - число типов или групп приборов

q_пот - номинальный расход газа, м³/ч

K_sin - коэффициент одновременности (см.приложение 2), для котлов принимается 0,85.

Q₀=1.35*18*0.29+1,9*18*0.29=16,97 м³/ч

Удельные потери давления:

ДР_уд= ДР_доп/1.1L (Па/м)

ДР_доп - допустимые потери давления (Па): для уличных и внутриквартальных газопроводов - 1200 Па; для внутренних и подводящих газопроводах - 600 Па.

L - расстояние до самой удаленной точки (м)

ДP_уд=600/(1,1*7,3)=74,72 Па/м

Расчетный внутренний диаметр газопровода:

A - коэффициент, зависящий от категории сети (для сети низкого давления A = 10⁶/(162р²) = 626,1)

B, n, m - коэффициенты, зависящие от материала газопровода.

Для стальных труб - B = 0,022, m = 2, n = 5

Для полиэтиленовых труб - B = 0,0446, m = 1,75, n = 4,75.

с₀ - плотность газа при нормальных условиях (с₀=0,73 кг/м³)

Q₀ - расчетный расход газа для жилых зданий

ДР_уд - удельные потери давления

Диаметр подбираем согласно ГОСТ 3262-75 (для стальных труб)

D (наружный диаметр) = 6,0 см

d (внутренний диаметр) = 5,0 см

Коэффициент гидравлического трения л определяется в зависимости от режима движения газа по газопроводу, характеризуемого числом Рейнольдса:



При Re < 2000 течение ламинарное, при Re = 2000 - 4000 - критический режим, а при Re > 4000 - турбулентное

Так как Re = следовательно, турбулентный режим

А также, в зависимости от гидравлической гладкости внутренней стенки газопровода, определяемой по условию:

(1)

n - эквивалентная абсолютная шероховатость внутренней поверхности стенки трубы: для новых стальных труб - 0,01 см

для бывших в эксплуатации стальных труб - 0,1 см

для полиэтиленовых труб - 0,0007 см

для медных труб - 0,001 см.

Так как трубы стальные n=0,01, d=5

В зависимости от значения Re коэффициент гидравлического трения л:

для ламинарного режима движения газа при Re ? 2000

для критического режима движения газа при Re = 2000-4000

л=0.0025*Re^0.333

При Re > 4000 в зависимости от выполнения условия (1):

для гидравлически гладкой стенки (неравенство (1) справедливо):

при 4000 < Re < 100 000

при Re > 100 000

для шероховатых стенок (неравенство (1) несправедливо) при Re > 4000

Следовательно

При расчете газопроводов низкого давления в условиях резко выраженного перепада высот необходимо учитывать гидростатический напор:

H_g=±gh(с_в - с₀) (Па)

g - ускорение свободного падения (9,81 м/с²)

h - разность геометрических отметок начального и конечного участков газопровода (м)

с_в - плотность воздуха (1,29 кг/м²).

с₀ - плотность газа при нормальных условиях (с₀=0,73 кг/м³)

g=9,81 м/с²; h=5,3м; с_в = 1,29 кг/м²; с₀=0,73 кг/м³

H_g=9,81*5,3(1,29 - 0,73) = 29,11 Па

Часто потери давления в местных сопротивлениях выражают через некоторую эквивалентную длину прямого участка трубы l_экв, на которой линейные потери давления на трение равнозначны потерям на данном местном сопротивлении:

l_экв= ж*d/л (м)



d - внутренний диаметр газопровода, м;

l_экв - эквивалентная длина (м), прямолинейного участка трубы данного диаметра, на котором потери давления на трение равны потерям в местном сопротивлении при ж=1.

ж - безразмерный коэффициент местных сопротивлений (таблица 1).

l_экв= 1*0,05/0,0033 = 0,96 (м)

Суммарные сопротивления газопровода в данном случае можно вычислить как линейные потери на трение, но не как на действительной (геометрической) длине, а на некоторой расчетной или приведенной длине:

l_рас = l + l_экв (м)

Таблица 1 - Значения коэффициента местных сопротивлений (КМС) для стальных труб

Местное сопротивление	Значение ж
Внезапное сужение в пределах перехода на следующий диаметр	0,35
Внезапное расширение в пределах перехода на следующий диаметр	0,3
Тройник на проход	1,0
Тройник на ответвление 90°	1,5
Отвод гнутый 90°	0,3
Задвижка	0,5
Шаровой кран	0,1
Компенсатор линзовый	1,6

В данном случае местные сопротивления:

внезапное сужение в пределах перехода на следующий диаметр=0,35;

задвижка=0,5;

тройник на ответвление 90°=1,5;

отвод гнутый 90°=0,3

=2,65

l_рас = 7,3+0,96*(0,35+0,5+1,5+0,3) = 11.23 м

Потери давления на преодоление сил трения в газопроводах низкого давления рассчитываются:

газопровод стальной электрохимический коррозия

p_н, p_к -давления в начале и в конце газопровода, (Па)

л - коэффициент гидравлического трения

Q₀ - расчетный расход газа для жилых зданий

d - внутренний диаметр газопровода

с₀ - плотность газа при нормальных условиях (с₀=0,73 кг/м³)

L - длина газопровода (м)

Давление газа в начале на конце участка системы газоснабжения жилого дома

Участок 3-4 (l=18,14 м )

Расчетный расход газа для жилых зданий:

Q₀=1.35*6*0.392+1,9*6*0.392=7,64 м³/ч

Удельные потери давления:

ДP_уд=600/(1,1*18,14)=30,07 Па/м

Расчетный внутренний диаметр газопровода:

Диаметр подбираем согласно ГОСТ 3262-75 (для стальных труб)

D (наружный диаметр) = 6,0 см

d (внутренний диаметр) = 5,0 см

Re = следовательно, турбулентный режим

Так как трубы стальные n=0,01, d=4

Следовательно

л=0.0025*Re^0.333 = 0.0025*^0.333 =0,038

h=0 > гидравлического напора нет

l_экв= 1*0,05/0,038 = 1,89 (м)

В данном случае местные сопротивления:

тройник на проход =1;

3 отвода гнутых 90°=0,9

=1,9

l_рас = 18,14+1,05*(1+0,9)= 20.6 м

Давление газа в начале на конце участка системы газоснабжения жилого дома

Участок 4-5 (l=6,0 м) 1 этаж

Расчетный расход газа для жилых зданий:

Q₀=1.35*6*0.392+1,9*6*0.392=7,64 м³/ч

Удельные потери давления:

ДP_уд=600/(1,1*6,0)=90,9 Па/м

Расчетный внутренний диаметр газопровода:

Диаметр подбираем согласно ГОСТ 3262-75 (для стальных труб)

D (наружный диаметр) = 4,8 см

d (внутренний диаметр) = 4,0 см

Re =4730 следовательно, турбулентный режим

Так как трубы стальные n=0,01, d=4

Следовательно

h=3 > гидравлического напор

g=9,81 м/с²; h=3 м; с_в = 1,29 кг/м²; с₀=0,73 кг/м³

H_g=9,81*3(1,29 - 0,73) = 16.48 Па

l_экв= 1*0,04/0,036 = 1.04 (м)

В данном случае местные сопротивления:

внезапное сужение в пределах перехода на следующий диаметр=0,35;

тройник на проход =1;

отвод гнутый 90°=0,3*3=0,9

=2.25

l_рас = 6+0,89*(1+0,9+0,35)= 8.34 м

Давление газа в начале на конце участка системы газоснабжения жилого дома

Участок 5-6 (l=3,3 м ) 2 этаж

Расчетный расход газа для жилых зданий:

Q₀=1.35*5*0.4+1,9*5*0,4=6,5 м³/ч

Удельные потери давления:

ДP_уд=600/(1,1*3,3)=165,29 Па/м

Расчетный внутренний диаметр газопровода:

Диаметр подбираем согласно ГОСТ 3262-75 (для стальных труб)

D (наружный диаметр) = 4,23 см

d (внутренний диаметр) = 3,2 см

Re = следовательно, турбулентный режим

Так как трубы стальные n=0,01, d=3,2

Следовательно

h=3,0 > гидравлического напор

g=9,81 м/с²; h=3,0м; с_в = 1,29 кг/м²; с₀=0,73 кг/м³

H_g=9,81*3,0(1,29 - 0,73) = 18,12 Па

l_экв= 1*0,033/0,038 = 0,84 (м)

В данном случае местные сопротивления:

тройник на проход =1;

внезапное сужение в пределах перехода на следующий диаметр=0,35;

=1,35

l_рас = 3,3+1.35*0,84= 4,34м

Давление газа в начале на конце участка системы газоснабжения жилого дома

Участок 6-7 (l=3,3 м ) 3 этаж

Расчетный расход газа для жилых зданий:

Q₀=1.35*4*0.43+1,9*4*0.43=5,59 м³/ч

Удельные потери давления:

ДP_уд=600/(1,1*3,3)=165,29 Па/м

Расчетный внутренний диаметр газопровода:

Диаметр подбираем согласно ГОСТ 3262-75 (для стальных труб)

D (наружный диаметр) = 4,23 см

d (внутренний диаметр) = 3,2 см

Re = следовательно, турбулентный режим

Так как трубы стальные n=0,01, d=3,2

Следовательно

h=3,0 > гидравлического напор

g=9,81 м/с²; h=3,0м; с_в = 1,29 кг/м²; с₀=0,73 кг/м³

H_g=9,81*3,3(1,29 - 0,73) = 18,11 Па

l_экв= 1*0,032/0,039 = 0,82 (м)

В данном случае местные сопротивления:

тройник на проход =1;

=1

l_рас = 3,3+0,82*1= 4,12м

Давление газа в начале на конце участка системы газоснабжения жилого дома

Участок 7-8 (l=3.3м ) 4 этаж

Расчетный расход газа для жилых зданий:

Q₀=1.35*3*0.48+1,9*3*0.48=4,68 м³/ч

Удельные потери давления:

ДP_уд=600/(1,1*3.3)=165.29 Па/м

Расчетный внутренний диаметр газопровода:

Диаметр подбираем согласно ГОСТ 3262-75 (для стальных труб)

D (наружный диаметр) = 4,23 см

d (внутренний диаметр) = 3,2 см

Re = следовательно критическое движение газа

Так как трубы стальные n=0,01, d=3,2

Следовательно

л=0.0025*Re^0.333 = 0.0025*^0.333 =0,038

h=3.0 > гидравлического напор

g=9,81 м/с²; h=3,0м; с_в = 1,29 кг/м²; с₀=0,73 кг/м³

H_g=9,81*3.3(1,29 - 0,73) = 18.11 Па

l_экв= 1*0,032/0,038 = 0,84 (м)

В данном случае местные сопротивления:

тройник на проход =1;

=1

l_рас = 3.3+0,84*1= 4.14м

Давление газа в начале на конце участка системы газоснабжения жилого дома

Участок 8-9 (l=3.3 м ) 5 этаж

Расчетный расход газа для жилых зданий:

Q₀=1.35*2*0.56+1,9*2*0.56=3,64 м³/ч

Удельные потери давления:

ДP_уд=600/(1,1*3.3)=165.29 Па/м

Расчетный внутренний диаметр газопровода:

Диаметр подбираем согласно ГОСТ 3262-75 (для стальных труб)

D (наружный диаметр) = 3,35 см

d (внутренний диаметр) = 2,5 см

Re = следовательно критическое движение газа

Так как трубы стальные n=0,01, d=2,5

Следовательно

л=0.0025*Re^0.333 = 0.0025*^0.333 =0,038

h=3.0 > гидравлического напор

g=9,81 м/с²; h=3,0м; с_в = 1,29 кг/м²; с₀=0,73 кг/м³

H_g=9,81*3.3(1,29 - 0,73) = 18.11 Па

l_экв= 1*0,025/0,038 = 0,65 (м)

В данном случае местные сопротивления:

тройник на проход =1; внезапное сужение в пределах перехода на следующий диаметр = 0,35

=1,35

l_рас = 3.3+0,65*1,35=4.18м

Давление газа в начале на конце участка системы газоснабжения жилого дома

Участок 9-10 ( l=3.3 м ) 6 этаж

Расчетный расход газа для жилых зданий:

Q₀=1.35*1*0.7+1,9*1*0.7=2,28 м³/ч

Удельные потери давления:

ДP_уд=600/(1,1*3.3)=165.29 Па/м

Расчетный внутренний диаметр газопровода:

Диаметр подбираем согласно ГОСТ 3262-75 (для стальных труб)

D (наружный диаметр) = 3,35 см

d (внутренний диаметр) = 2,5 см

Re =следовательно критическое движение газа

Так как трубы стальные n=0,01, d=2,5

Следовательно

л=0.0025*Re^0.333 = 0.0025*^0.333 =0,033

h=3.0 > гидравлического напор

g=9,81 м/с²; h=3,0м; с_в = 1,29 кг/м²; с₀=0,73 кг/м³

H_g=9,81*2.9(1,29 - 0,73) = 18,11 Па

l_экв= 1*0,025/0,033 = 0,76 (м)

В данном случае местные сопротивления:

тройник на проход =1;

термозапорный клапан = 0,1

=1,1

l_рас = 3.3+0,76*1.1=4.13

Давление газа в начале на конце участка системы газоснабжения жилого дома

Участок 10-11 (l=2 м ) 6 этаж

Расчетный расход газа для жилых зданий:

Q₀=1.35*1*0.7+1,9*1*0.7=2,28 м³/ч

Удельные потери давления:

ДP_уд=600/(1,1*2.0)=272.73 Па/м

Расчетный внутренний диаметр газопровода:

Диаметр подбираем согласно ГОСТ 3262-75 (для стальных труб)

D (наружный диаметр) = 3,35 см

d (внутренний диаметр) = 2,5 см

Re =следовательно критическое движение газа

Так как трубы стальные n=0,01, d=2,5

Следовательно

л=0.0025*Re^0.333 = 0.0025*^0.333 =0,033

h=2 > гидравлического напор

g=9,81 м/с²; h=2,0м; с_в = 1,29 кг/м²; с₀=0,73 кг/м³

H_g=9,81*2(1,29 - 0,73) = 10,99 Па

l_экв= 1*0,025/0,033 = 0,76 (м)

В данном случае местные сопротивления:

3 отвода гнутых 90⁰=0,9

шаровый кран =0,1;

газовый счетчик = 0,1;

сигнализация загазованности = 0,1;

тройник на проход - 1

=2.2

l_рас = 2+0,76*2.2= 3,67м

Давление газа в начале на конце участка системы газоснабжения жилого дома



Список используемых источников

1. ГОСТ Р 50838-2009 «Трубы из полиэтилена для газопроводов. Технические условия.» - 15.12.2009 г. - 59 с.

2. СП 42-101-2003 «Общие положения по проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб» -8.06.2003 г. - 114 с.

3. ГОСТ 3262-75 «Трубы стальные водогазопроводные» - 1.01.1977 г. - 12 с.

Размещено на Allbest.ru

...