Расчет газопровода высокого давления
Введение
Проектирование сетей высокого (среднего) давления необходимо проводить с учетом требований СНиП 2.04.08-87* СНиП 3.05.02-88*, СНиП 42-01-2002 и других, определяющих условия ведения строительных работ.
Расчеты газопровода высокого (среднего) давления, как и внутридомового газопровода, необходимо выполнять по схеме сосредоточенного отбора газа. На практике в большинстве случаев при проектировании сетей, ориентируясь на опыт затрат при выборе труб, а также при проведении работ по монтажу газовых сетей, в конечном итоге подбирают трубы 2-3 диаметров, удовлетворяющие требованиям при проектировании газовых сетей.
В данной работе при расчете газопровода высокого давления рекомендовано рассчитать минимально допустимые диаметры труб с последующим их подбором, ориентируясь на существующую спецификацию и условия эксплуатации данного газопровода, а при расчете внутридомового газопровода задать диаметры труб на всех участках и определить потери давления. В обоих случаях рекомендуется использовать соответствующие (для высокого и низкого давления) номограммы.
Схему газопровода высокого давления запроектировать в виде одного кольца с ответвлениями к потребителям.
1. Расчет сети низкого давления
1.1 Определяем численность жителей в районе
, |
где Si – площадь района застройки;
а – плотность жилого фонда в данном районе, определяется по П.1;
f = 15 м2/чел. – норма общей площади квартиры на 1 человека.
1.2 Определяем годовое потребление газа на различные нужды
а) на бытовые нужды:
, |
где Yж – доля жителей, охваченных газоснабжением, (Yж = 1);
g1 – норма для квартир, в которых имеются газовые плиты и газовые водонагреватели;
g2 – норма для квартир, в которых имеются газовые плиты и централизованное водоснабжение g2 = 2800 мДж/чел.·год;
N – число жителей в районе;
z1 – доля жителей, имеющих газовые плиты и водогрейные котлы;
z2 – доля жителей, имеющих газовые плиты, (z2 = 1);
б) на прачечные:
, |
где 0,1 – удельный показатель стирки белья одним жителем;
zпр = 0,2 – доля жителей, использующих прачечные;
упр = 1,0 – доля газифицированных прачечных;
gпр = 18800 мДж/1т белья – норма потребления теплоты на стирку 1 т белья в механизированных прачечных, включая сушку и глажение;
в) на учреждения здравоохранения:
, |
где zуз = 1,0 – доля газифицированных больниц, использующих газ для приготовления пищи;
gпр = 3200 мДж – нормы расхода теплоты на 1 больничное место;
г) на предприятия общественного питания:
,
где zоп = 0,4 – доля жителей, пользующихся общественным питанием;
уоп = 1,0 – доля газифицированных предприятий общественного питания;
gо = 4,2 мДж – норма потребляемой теплоты на приготовление одного обеда;
gз = 2,1 мДж – норма потребляемой теплоты на приготовление одного завтрака или ужина;
д) на бани:
,
Где, 52 – усреднённый показатель помывки на 1 человека;
zб = 0,5 – доля жителей, пользующихся банями;
уб = 1,0 – доля газифицированных бань с мытьем в ваннах;
gб = 40 мДж – норма потребляемой теплоты на одну помывку;
е) на хлебозаводы:
,
где ухб – доля газифицированных хлебозаводов (пусть ухб = 1,0);
gхб – норма потребления теплоты на выпечку 1 т хлебобулочных изделий;
Если в одинаковых соотношениях выпекается хлеб формовой, сдоба и кондитерские изделия, то можно принять [5]:
,
1.3 Рассчитываются значения расчётного часового расхода различных потребителей газа:
а) бытовые нужды:
,
где – часовой расход газа на бытовые нужды, , – годовой расход газа на бытовые нужды, .
Из П.2, аппроксимируя, находим для значений Ni коэффициент :
б) прачечные:
,
Из П.3 определяем :
;
в) учреждения здравоохранения:
,
;
г) бани:
,
;
д) предприятия общественного питания:
,
;
е) хлебозаводы:
,
;
ж) бытовое обслуживание:
,
.
Допустим, часовые расходы газа на сети низкого давления включают в себя расходы на бытовые нужды, предприятия общественного питания, здравоохранение, бытовое обслуживание, прачечные, бани. Тогда:
,
Расчетные часовые расходы на сети среднего давления включают в себя расходы на хлебозаводы:
,
1.4 Определим количество ГРП
,
где F – площадь жилого района с учетом проездов, м2; R – радиус действия ГРП, м. Оптимальный радиус примерно составляет 400–600 м. Пусть радиус действия R = 600 м, тогда:
.
Из экономии примем n = 1, тем более, что в одном ГРП можно смонтировать несколько рабочих линий.
1.5 Определим расчетные перепады давления для всей сети низкого давления, для распределительных сетей, абонентских ответвлений и внутридомовых газопроводов
Расчетный перепад давлений для всей сети, Па:
,
где K1 = 1,5 – коэффициент перегрузки;
K2 = 0,8 – коэффициент недогрузки;
Р0 – номинальное давление газа, на которое рассчитан газовый прибор, Р0 = 2000 Па, ΔРр = 1400 Па.
Перепад давления (расчетный) для распределительной сети, ΔРр.с = 1000 Па.
Перепад давления (расчетный) для абонентских ответвлений, ΔРа.отв = 50 Па;
Расчетный перепад давления для внутридомовых газопроводов, ΔРвн = 350 Па.
Рассчитаем часовой удельный (на 1 м длины) расход газа для каждого контура.
Контуры (кварталы, охваченные контурами) удобно обозначать римскими цифрами.
В выбранном для газификации районе обозначим схему сети низкого давления с тремя замкнутыми контурами римскими цифрами I, II, III. На изображенной схеме сосчитаем:
а) площади, окруженные каждым контуром, га;
б) число населения на данных площадях, чел.;
в) расход газа, приходящийся на каждую площадь, м3/ч;
г) длину питающего контура, м;
д) удельный путевой расход, т.е. расход, приходящийся на 1 м каждого контура.
1.6 Находим площади каждого контура
SI = 39,28 га;
SII = 45,70 га;
SIII = 27,59 га.
Вся площадь SI = 112,57 га.
1.7 Вычисляем плотность населения
,
Указываем на схеме газопровода низкого давления местонахождение ГРП, направление движения газовых потоков, обозначим цифрами узлы схемы, изобразим индексом «0» наиболее удаленные узлы (где сходятся потоки газа).
1.8 Расход газа, отнесенный к площади Si, м3/ч
,
где S – площадь всего газифицированного района, S = 112,57 га;
Укажем на схеме газопровода низкого давления местонахождение ГРП из соображений примерно равного расстояния от наиболее удаленных участков сети и с учетом возможностей его подключения к сети среднего давления. Изобразим схему вместе с ГРП на листе ватмана, укажем направление движения газовых потоков, стараясь, чтобы движение происходило от ГРП в сторону удаленных точек, и обозначим цифрами узлы схемы (концы участков). Укажем длины участков, а также изобразим индексом "0" наиболее удаленные (где сходятся потоки газа) узлы.
На нашем рисунке удаленныеузлы имеют номера 6 и 15.
Измерим на схеме и выпишем фактические длины участков. Участки будем обозначать двумя цифрами, отвечающими узлам, ограничивающим участок.
1.9 Находим фактические, эквивалентные и расчетные длины участков и заносим их в таблицу 3
Таблица 3
№ участка | lф, м | lэ, м | lр, м |
фактическая | эквивалентная | расчетная | |
Контур I |
|||
0-1 | 100,0 | 10,0 | 110,0 |
1-2 | 320,0 | 32,0 | 352,0 |
№ участка | lф, м | lэ, м | lр, м |
фактическая | эквивалентная | расчетная | |
2-3 | 280,0 | 28,0 | 308,0 |
3-4 | 190,0 | 19,0 | 209,0 |
4-5 | 280,0 | 28,0 | 308,0 |
5-6(0) | 450,0 | 45,0 | 495,0 |
6-7 | 520,0 | 52,0 | 572,0 |
7-8 | 310,0 | 31,0 | 341,0 |
8-9 | 180,0 | 18,0 | 198,0 |
9-10 | 190,0 | 19,0 | 209,0 |
10-11 | 270,0 | 27,0 | 297,0 |
11-1 | 320,0 | 32,0 | 352,0 |
Итого |
3410,0 |
3751,0 |
|
Контур II |
|||
1-11 | 320,0 | 32,0 | 352,0 |
11-10 | 270,0 | 27,0 | 297,0 |
10-9 | 190,0 | 19,0 | 209,0 |
9-12 | 280,0 | 28,0 | 308,0 |
12-13 | 280,0 | 28,0 | 308,0 |
13-14 | 250,0 | 25,0 | 275,0 |
14-15(0) | 260,0 | 26,0 | 286,0 |
15-16 | 410,0 | 41,0 | 451,0 |
16-17 | 200,0 | 20,0 | 220,0 |
17-18 | 440,0 | 44,0 | 484,0 |
18-19 | 320,0 | 32,0 | 352,0 |
19-3 | 110,0 | 11,0 | 121,0 |
3-2 | 280,0 | 28,0 | 308,0 |
2-1 | 320,0 | 32,0 | 352,0 |
Итого |
3930,0 |
4323,0 |
|
Контур III |
|||
16-15 | 410,0 | 41,0 | 451,0 |
15-14 | 260,0 | 26,0 | 286,0 |
14-13 | 250,0 | 25,0 | 275,0 |
13-12 | 280,0 | 28,0 | 308,0 |
Итого |
1200,0 |
1320,0 |
– расчетная длина i-го контура, м;
– фактическая длина i-го контура, м;
– эквивалентная длина i-го контура, м;
1.10 Удельный путевой расход определим для каждого контура по формуле:
,
где – количество потребляемого газа на площади, охваченной контуром i, м3/ч;
– расчетная длина i-го контура, м;
Результаты расчетов сведем в таблицу 4.
Таблица 4 – Удельный путевой расход газа, м3/чЧм
№ контура | Число жителей |
Часовой расход газа, м3/ч |
Длина контура |
Удельный расход, м3/чЧм |
|
lф, м | lр, м | ||||
I | 9690 | 198,731 | 3410 | 3751 | 0,053 |
II | 11273 | 261,414 | 3930 | 4323 | 0,060 |
III | 6806 | 98,042 | 1200 | 1320 | 0,074 |
Запишем удельные расходы для всех участков СНД. Для участка, принадлежащего 2 контурам, удельный расход складывается из удельных расходов, полученных для смежных контуров. Для участка, принадлежащего только одному контуру, удельный расход соответствует удельному расходу контура.
1.11 Рассчитаем удельные и путевые расходы для участков и все сведем в таблицы 5 и 6
Таблица 6 – Путевые расходы, (), м3/чЧм
= 0,113·110 = 12,480 |
= 0,113·352 = 39,935 |
= 0,113·352 = 39,935 |
= 0,060·308 = 18,625 |
= 0,113·308 = 34,943 |
= 0,135·308 = 41,501 |
= 0,053·209 = 11,073 |
= 0,135·275 = 37,055 |
= 0,053·308 = 16,318 |
= 0,135·286 = 38,537 |
= 0,053·495 = 26,226 |
= 0,135·451 = 60,770 |
= 0,053·572 = 30,305 |
= 0,060·220 = 13,304 |
= 0,053·341 = 18,066 |
= 0,060·484 = 29,268 |
= 0,053·198 = 10,490 |
= 0,060·352 = 21,286 |
= 0,113·209 = 23,711 |
= 0,060·121 = 7,317 |
= 0,113·297 = 33,695 |
1.12 Запишем выражения для транзитных расходов Lт на каждом участке сети, м3/чЧм
В соответствии с обозначенными на схеме СНД направлениями потоков газа запишем для транзитных расходов Lт на каждом участке сети.
Так как точки 6 и 15 являются конечными при движении газа, то:
Считаем, что при слиянии 2-х потоков газа их транзитные составляющие равны, то есть в общую трубу с каждого ввода поступает одинаковое количество газа.
Тогда:
1.13 Определяем эквивалентные и расчетные расходы:
,
где
Таблица 7 – Расчетный расход газа в СНД
№ участка | Фактическая длина, м | Удельный расход, м3/ч·м | Расход газа, м3/ч | |||
путевой |
эквивален-й |
транзитный |
расчетный |
|||
1–2 | 320 | 0,113 | 39,935 | 19,967 | 206,535 | 226,502 |
2–3 | 280 | 0,113 | 34,943 | 17,472 | 171,592 | 189,063 |
3–4 | 190 | 0,053 | 11,073 | 5,536 | 42,544 | 48,080 |
4–5 | 280 | 0,053 | 16,318 | 8,159 | 26,226 | 34,385 |
5–6(0) | 450 | 0,053 | 26,226 | 13,113 | 0,000 | 13,113 |
(0)6–7 | 520 | 0,053 | 30,305 | 15,153 | 0,000 | 15,153 |
7–8 | 310 | 0,053 | 18,066 | 9,033 | 30,305 | 39,338 |
8–9 | 180 | 0,053 | 10,490 | 5,245 | 48,371 | 53,617 |
9–10 | 190 | 0,113 | 23,711 | 11,856 | 171,704 | 183,559 |
10–11 | 270 | 0,113 | 33,695 | 16,848 | 205,399 | 222,246 |
11–1 | 320 | 0,113 | 39,935 | 19,967 | 245,333 | 265,301 |
9–12 | 280 | 0,060 | 18,625 | 9,312 | 94,217 | 103,529 |
12–13 | 280 | 0,135 | 41,501 | 20,751 | 75,592 | 96,343 |
13–14 | 250 | 0,135 | 37,055 | 18,527 | 38,537 | 57,065 |
14–15(0) | 260 | 0,135 | 38,537 | 19,269 | 0,000 | 19,269 |
(0)15–16 | 410 | 0,135 | 60,770 | 30,385 | 0,000 | 30,385 |
16–17 | 200 | 0,060 | 13,304 | 6,652 | 60,770 | 67,422 |
17–18 | 440 | 0,060 | 29,268 | 14,634 | 74,074 | 88,707 |
18–19 | 320 | 0,060 | 21,286 | 10,643 | 103,341 | 113,984 |
19–3 | 110 | 0,060 | 7,317 | 3,658 | 110,658 | 114,317 |
1.14 Проведем гидравлический расчет сетей низкого давления
Предварительный расчет.
Расчеты будем проводить с учетом движения газа в кольцах. Если указанные стрелками потоки газа на участках совпадают с направлением часовой стрелки будем считать их положительными и наоборот.
Результат расчетов будем заносить в таблицу 8.
Кольцо I:
На участках 1–11; 11–10; 10–9; 9–8; 8–7; 7–6 – расходы положительны и равны соответственно:
; ; ; ; ; .
На участках 1–2; 2–3; 3–4; 4–5; 5–6 – расходы отрицательны и равны соответственно: