Проектування газопостачання населеного пункту

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вихідні дані для проектування газопостачання населеного пункту

1. м. Луганськ

2. Температурна зона - 1

3. Тривалість опалювального періоду - 180 діб

4. Розрахункова температура зовнішнього повітря

- t0 = -25єC

- t c. оп = -1.6єC

5. Число градусо - діб S=3580

6. Генплан населеного пункту - №1

7. Кількість поверхів у будинках адмін. районів:

- район №1 - 6 поверхів

- район №2 - 1 поверхів

8. Тиск газу на виході з ГРС -0.5 МПа

9. Тиск газу у найбільш віддаленого споживача - 0.2 МПа

10. Місцезнаходження ГРС - Зх

11. Теплова потужність газовикористовуючого обладнання промислових підприємств (ПП):

- ПП-1 - 4 МВт

- ПП-2 - 5 МВт

- ПП-3 - 3 МВт

- ПП-4 - 2 МВт

- ПП-5 - 6 МВт

Вихідні дані для проектування газопостачання житлової групи

1. Генплан житлової групи - №8

2 Місце знаходження вуличного газопроводу низького тиску - точка Б

3. Кількість поверхів у будинках житлової групи - 6

4. План типового поверху - 1

5. Висота в чистоті поверху в житловому будинку - 2.8м

6. Газове обладнання:

- ПГ-2

7. Матеріал внутрішньо квартального газопроводу -Сталь

Вихідні дані для проектування побутового газового приладу

1. Теплова потужність побутового газового приладу водонагрівача об'ємного типу АГВ -12кВт

2. Тиск газу -1.3 кПа

3. Вид палива - природній газ мережний

1. Вихідні дані

Населений пункт «Луганськ» територіально поділений річкою на два адміністративних райони.

Район 1 забудований 6 - поверховими індивідуальними будинками. В районі є всі підприємства комунально-побутового обслуговування населення, дитячі та шкільні заклади, а також заклади охорони здоров'я. Теплопостачання громадських будинків здійснюється від районної опалювальної котельні, а житлового фонду - від індивідуальних малометражних опалювальних котлів. Центральне гаряче водопостачання передбачається тільки для громадських споруд.

Район 2 представлений 4 - поверховими будинками. В районі також є всі підприємства комунально-побутового обслуговування населення та інші заклади. Теплопостачання житлових і громадських будинків за рахунок районної опалювальної котельні.

2. Розрахунки газоспоживання

2.1 Розрахунок витрати газу комунально-побутовими споживачами

2.1.1 Розрахунок чисельності населення

В даному проекті кількість жителів не задана, отже її можна визначити за показниками містобудівельних норм в залежності від характеристик житла і площі забудови за формулою:

N = Fж /f · 103, люд. ,

де Fж - загальна площа житлових будинків в районі, тис. м2

Fж = Fз · В · 10 -3, тис. м2

Fз - площа забудови в районі, га;

В - щільність житлового фонду, м2/га;

f - норма забезпеченості загальною площею,м2/люд.

Результати розрахунків зводимо до таблиці 1.

Таблиця 1

Чисельність жителів

	Площа	Густ. жит.	Норма забез.	Площа жит.	К-ть люд.
Райони	жит. забуд.	фонду	заг. Площею	буд.,Fж,	Nж
	Fз,га	В,м2/га	f,м2/люд	тис. м2
1	178	5600	18	996,8	55378
2	311	4600	21	1430,6	68095
	489			2427,4	123473

2.1.2 Розрахунок річної витрати газу.

Річна витрата газу на комунально-побутові потреби населення визначається за формулою:

Vpк-п = N · S · ч · qн /Qpн · 10 -6, млн. м3/рік,

де N - чисельність населення, люд;

S - розрахункова кількість комунальних послуг населенню, які забезпечуються газопостачанням;

ч - ступінь забезпечення газопостачанням комунально-побутових потреб ( в учбовому проекті ч =1);

qн - норма витрати теплоти на даний вид комунальних послуг, МДж;

Qpн - нижча теплота згорання природного газу, МДж/м3.

Розрахунок річної витрати газу виконано виходячи з таких припущень:

В районі 1 природний газ витрачається населенням на приготування їжі та гарячої води на газових плитах - q1 = 8000 МДж/чол.рік., в районі 2 - тільки на приготування їжі - q2 = 4600 МДж/чол.рік.

В обох районах розташовані механізовані і немеханізовані пральні, лазні, їдальні, хлібозаводи і лікарні, а також невеликі комунально-побутові підприємства.

Витрати газу на потреби підприємств побутового обслуговування приймаємо в розмірі 5% сумарної витрати в житлових будинках.

Результати розрахунків зводимо до таблиці 2.

Таблиця 2

Річні витрати газу на комунально-побутові потреби населення

Споживачі та послуги	Розрахункова одиниця	Норма витрати теплоти q, МДж/рік	Кількість розрахункових одиниць на 1 люд. S	Ступінь забезпечення, ч	Загальна кількість розрахункових одиниць в районі	Річна витрата газу, V, млн.м3/рік
					Район 1	Район 2	Район 1	Район 2	Всього по місту
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1. Житлові будинки	1 жит.	8000	1	1	55378	-	13,03	-	13,03
	1 жит.	4600	1	1	-	68095	-	9,21	9,21
2. Механізов. пральні	1т білизн	8800	0,15	0,33	8307	10214	0,71	0,87	1,58
3. Немеханіз. пральні	1т білизн	12600	0,15	0,07	8307	10214	0,22	0,26	0,48
4. Лазні	1 пом	40	23	0,3	382108	469856	0,45	0,55	1,0
5. Хлібзаводи	1т вир	5450	0,29	1	16060	19748	2,57	3,17	5,74
6. Лікарні	1 ліжк	3200	0,012	1	665	817	0,06	0,08	0,14
7. Їдальні	1 обід	8,4	90	0,45	2242810	2757848	0,55	0,68	1,23
8. Підпр. поб. обслуговуван.	-	-	-	-	-	-	0,66	0,46	1,12
ВСЬОГО	18,25	15,28	33,53
В.т.ч. нeвеликі комунально-побутові підприємства	14,24	10,35	24,59

Примітка: до невеликих комунально-побутових підприємств віднесені : житлові будинки , немеханізовані пральні , їдальні та підприємства побутового обслуговування.

2.1.3 Розрахунок годинної витрати газу

Годинну витрата газу визначають як частку річної за формулою:

Vгж-п = Vpж-п · khmax · 106, м3/год,

де Vгж-п - річна витрата газу споживачем, млн.м3/рік;

khmax - коефіцієнт годинного максимуму, 1/год.

Згідно табл.4 ДБН В.2.5-20-2001:

khmax (1 район)=1/2621

khmax (2 район)=1/2872

Згідно табл..5 ДБН В.2.5-20-2001:

khmax (лазні)=1/2700

khmax (пральні)=1/2900

khmax (хлібозаводи)=1/6000

Годинну витрату газу визначають окремо для “невеликих” споживачів (так зване рівномірно розподілене навантаження на мережі низького тиску) і для “великих” підприємств (зосереджених споживачів газу на мережах низького або середнього (високого) тиску.

Результати розрахунків зводимо до таблиці 3. Сумарна витрата газу населеним пунктом складає V = 6392,3+4784,6=11176,9 м3/год.

Таблиця 3

Розрахункові витрати газу

Назва споживача.	Р-н 1	Р-н 2
	Річ. витр., млн. м3/рік	К-ть спож.	Год. витр.,м3/год.	Річ. витр., млн. м3/рік	К-ть спож.	Год. витр.,м3/год.
			Загал.	Питомі			Загал.	Питомі
1. Дрібні споживачі	14,24	55378	5433	0,9	10,35	68095	3603	0,05
КПП
2.Лазні	0,71	1	262,9	262,9	0,87	1	322,2	322,2
3.Лікарні	0,06	1	23,3	23,3	0,08	1	31,1	31,04
4.Хлібзаводи	2,57	1	428,3	428,3	3,17	1	528,3	528,3
5.Механізовані пральні	0,71	1	244,8	244,8	0,87	1	300	300
Всього			6392,3				4784,6

2.2 Розрахунок витрати газу на потреби теплопостачання

Витрата газу на потреби теплопостачання залежить головним чином від кліматичних умов місця будівництва, кількості та теплових характеристик опалювальних будинків, добових норм споживання гарячої води тощо.

Витрату газу на опалення і вентиляцію житлових та громадських будинків визначають за формулою:

Vов = 3,6 [1 + К·(1 + К1)] · qo· Fж· 10 -3? (Qрн · з), м3/год,

де К - коефіцієнт, що враховує витрату газу на опалення громадських будинків (при відсутності даних приймається К = 0,25);

К1 - те ж на вентиляцію (К1 = 0,4);

qo - укрупнений показник максимального теплового потоку на опалення 1 м2 загальної площі;

з - ККД систем теплопостачання (для централізованих систем з = 0,8, для місцевих систем з = 0,9).

Район №1:

Vов = 3,6 [1 + 0,25·(1 + 0,4)] · 53· 996,8· 10 -3? (34 · 0,8)= 16053 м3/год

Район №2:

Vов = 3,6 [1 + 0,25·(1 + 0,4)] · 56· 1430,6· 10 -3? (34 · 0,8)=15893 м3/год

Річні витрати газу на потреби теплопостачання визначають на основі даних про годинне споживання газу в залежності від виду навантаження (для існуючої забудови):

, млн.м3/рік

де: mi - кількість годин використання максимуму для i-го виду навантаження, год/рік.

Для опалювально-вентиляційного навантаження значення mов знаходимо:

Джерелом теплопостачання житлового і громадського фонду в районі 1 є районна опалювальна котельня, а в районі 2 - районна опалювальна котельня та індивідуальні теплогенератори.

В районі 1 природний газ використовується на потреби опалення житлових та громадських будинків, вентиляції та гарячого водопостачання громадських будинків, а в районі 2 - на потреби опалення, вентиляції та гарячого водопостачання житлових та громадських будинків.

Результати розрахунків годинних витрат газу на потреби теплопостачання обох районів зведені в таблицю 4.

Таблиця 4.1

Розрахункові витрати газу на потреби опалення та ГВП

Район	Кількість поверхів	Площа житлофих будинків Fж	Кількістьмешканців	тепловий потік Вт/м.кв	Витрата газу
				ов	гвп	година витрата газу,м3/год.	річна витрата газу,млн м3/рік
						ов	сума	ов	сума
1	6	996,8	55378	53	376	16053	16053	20,50	39,96
2	1	1430,6	68095	56	73	15893	15893	31,09	35,74
				додаток 10	додаток 10

Таблиця 4.2

Розподіл за джерелами теплопостачання

Район	Витрата газу
	Місцеві генератори	РОК	ТЕЦ
	годинна	річна	годинна	річна	годинна	річна
1	16053	39,96
2			15893	35,74

2.3 Визначення витрат газу на потреби промислових підприємств

Кількість газу, спожитого промисловими підприємствами, знаходиться на основі теплотехнічних характеристик встановленого обладнання, яке забезпечує технологічні процеси і опалювально-вентиляційні потреби.

Годинну витрату газу визначають окремо для кожного з промислових підприємств за формулою:

Vгпп = QУ · 3600 ? (Qрн • Ю), м3/год,

де QУ - сумарна теплова потужність газовикористовуючого обладнання, МВт;

Ю - середній для підприємства ККД обладнання =0.6…0.7.

м3/год

м3/год

м3/год

м3/год

м3/год

Річну витрату газу визначають на основі даних про годинне споживання газу з урахуванням коефіцієнту годинного максимуму витрати газу для даної галузі промисловості за формулою:

, млн.м3/рік,

де Кmax - коефіцієнт годинного максимуму витрати газу в цілому для підприємства.

млн.м3/рік

млн.м3/рік

млн.м3/рік

млн.м3/рік

млн.м3/рік

Результати розрахунків зводимо до таблиці 5.

Таблиця 5

Витрати газу на потреби промислових підприємств

Назва підприемства.	Q,МВт	Коефіцієнт годинного максимуму кмах	Vгод,м3/год	Vрік, млн м3/год
Машинобудівний завод№1	4	0,000370	605	1,64
Меблева фабрика №2	5	0,000185	756	4,09
Тютюнова фабрика №3	3	0,000260	454	1,75
Молокозавод №4	2	0,000175	303	1,73
Цегельний завод №5	6	0,000169	908	5,36

За результатами розрахунків складаємо зведену таблицю витрат газу (таблиця 6). При цьому визначаємо навантаження на газові мережі і сітьові ГРП для прийнятої газорозподільної системи населеного пункту. При складанні таблиці враховуємо, що крупні споживачі газу (промислові підприємства, джерела централізованого теплопостачання, великі підприємства побутового обслуговування і сітьові ГРП) як правило підключаються до мереж високого (середнього) тиску. Дрібні споживачі (житлові та громадські будинки, дитячі заклади тощо) підключаються до мереж низького тиску.

Таблиця 6

Розрахункові витрати газу

Шифр	Спож.	Розрахункова годинна витрата м куб/год
		в тому числі по мережам тиску
		Загальна	Високого (середнього)	Низького
		Район 1	/	Район 2	Район 1	/	Район 2	Район 1	/	Район 2
Невеликі комунально-побутові об*єкти
	Район 1	5433	-		-	5433		-
	Район 2	3603	-		-	-		3603
Великі комунально-побутові об*єкти
	2.Лазні	262,9	/	322,2	262,9	/	322,2	-	/	-
	3.Лікарні	23,3	/	31,1	-		-	23,3	/	31,1
	4.Хлібзаводи	428,3	/	528,3	428,3	/	528,3	-	/	-
	5.Механізовані пральні	244,8	/	300	244,8	/	300	-	/	-
Джерела теплопостачання
	Місцеві	16053	/		-	/	-	16053	/	-
	Централізовані		/	15893		/	15893	-	/	-
Промислові підприємства
	Машинобудівний завод№1	605			605	/	-
	Меблева фабрика №2	756			756	/	-
	Тютюнова фабрика №3			454	-	/	454
	Молокозавод №4			303	-		303
	Цегельний завод №5			908			908
		У	=	46148,9	У	=	21005,5	У	=	25143,4

3. Визначення кількості мережевих газорегуляторних пунктів

Кількість сітьових ГРП визначається окремо для кожного з адміністративних районів населеного пункту. Оптимальну їх кількість знаходять за формулою:

no = Vpp ? Vопт, шт.,

де Vpp - рівномірно розподілене навантаження району, який обслуговується гідравлічно зв'язаною мережею газопроводів низького тиску, м3/год;

Vопт - оптимальне навантаження на один ГРП, м3/год, яке визначається за формулою:

Vопт = m·e ·R2опт ? 5000, м3/год,

де m - густина населення в районі, люд/га:

m = N ? Fз,

тут N - кількість жителів в районі, люд.;

Fз - площа житлової забудови, га;

е - питоме навантаження мережі газопроводів низького тиску:

е = Vpp ? N, м3/(год. люд);

Rопт - оптимальний радіус дії ГРП:

м,

де ДС - розрахунковий перепад тиску у вуличних газопроводах низького тиску, ДС = 1200 Па;

С - вартість будівництва ГРП, С = 15000 грн.;

ц - коефіцієнт густини мереж низького тиску, м/м2:

ц = 0,0075 + 0,003m/100.

Обчислену кількість ГРП округлюють до цілого значення з наступним уточненням дійсного навантаження на один пункт.

Vрр1=5433+16053=21486 м3/год,

Vрр2=3603 м3/год

люд/га.

м3/(год. люд)

м/м2

м

м3/год

люд/га.

м3/(год. люд)

м/м2

м

м3/год

Результати розрахунків зведені в таблицю 7.

Таблиця 7

Визначення оптимальної кількості ГРП

Райони	Рівномірнорозподілене навантажен-ня,Vpp, м3/год.	Кількість жителів,N, люд.	Площа забудови,Fз, га.	m, Густина населення чол./га	e, Питомі витрати газу м.куб/год*чол	ц,Коефіцієнт густини мережі	Оптимальний радіус дії ГРП, Rопт, м.	Оптимальна витрата газу Vопт, м3/год.	Кіль-кість ГРП, no, шт. за розрахунком	Кіль-кість ГРП, no, шт. прийнята	Витрата газу на 1 ГРП, м3/год.	Вартість однієї ГРП, грн
1	2	3	4	5	6	7	8	9		10	11	12
1	21486	55378	178	311,11	0,388	0,017	545,58	7186,09	2,99	3	7162	15000
2	3603	68097	311	218,96	0,053	0,014	800,84	1488,55	2,42	3	1201	15000

4. Гідравлічний розрахунок зовнішніх газопроводів

4.1 Гідравлічний розрахунок газопроводів високого тиску

Гідравлічний режим роботи газопроводів призначають, виходячи з умов максимального використання розрахункового перепаду тиску.

Максимальні перепади тиску в мережах газопроводів високого та середнього тисків визначають за умов надійності роботи систем автоматики:

ДСmax= Kp· P1, кПа,

де Кр - коефіцієнт використання перепаду тиску (Кр= 0,4);

Р1 - абсолютний тиск газу на виході із джерела газопостачання, кПа.

Отже максимальний перепад в мережах високого тиску другої категорії може сягати ДСmax= 0,4·500 = 200 кПа. Таким чином, мінімальний тиск газу в мережі газопроводів середньогого тиску другої категорії може бути Рmin= 500 - 200 = 300 кПа.

Розрахунок розподільчих мереж виконуємо в такій послідовності:

Креслимо розрахункову схему газопроводів, на яку наносимо джерела газопостачання, зосереджених споживачів і сітьові ГРП, вказуємо шифри споживачів та їх розрахункові витрати газу.

Розбиваємо схему на розрахункові ділянки. Для цього нумеруємо в довільному порядку точки (вузли) з'єднання газопроводів.

Для кожної ділянки визначаємо геометричну довжину і розрахункову витрату газу. Витрати газу визначаються спочатку для відгалужень до кожного споживача. На магістральних ділянках мережі витрати газу визначають послідовним додаванням витрат газу на ділянках, які від неї живляться.

Обчислюють розрахункові довжини ділянок (такі, що враховують втрати тиску за рахунок гідравлічного тертя і втрати тиску на місцевих опорах). В загальному випадку цю величину визначають за формулою lp= lг + le· Уо , де lг - геометрична довжина ділянки, м; le - еквівалентна довжина ділянки (така умовна довжина, втрати тиску на якій еквівалентні втратам тиску на місцевому опорі з о = 1); Уо - сума коефіцієнтів місцевих опорів на ділянці.

Для зовнішніх газопроводів розрахункову довжину можна визначати за формулою lp = б lг = 1,1· lг, де б - коефіцієнт надбавок на втрати тиску в місцевих опорах (б = 1,1).

Для всіх ділянок визначаємо питому різницю квадратів тиску газу:

А = ( Рп2 - Рк2 ) ? Уlpi , кПа2/м

де Рп - абсолютний тиск газу в точці живлення, кПа;

Рк - абсолютний тиск газу в найбільш віддаленій від джерела точці, кПа;

Уlpi - сума розрахункових довжин ділянок, які входять до складу ланцюга, м.

Для кожної ділянки знаходять розрахункову різницю квадратів тисків на її початку та в кінці:Рпі - Ркі = Аlpi = Дp2.

Орієнтуючись на різницю квадратів тисків Дp2 за номограмою підбираємо діаметр газопроводу.

Дійсний тиск газу в кінці ділянки визначаємо за формулою:

Рк = (Рп2 - Дд2)1/2, кПа.

Отриманий тиск газу в кінці даної ділянки є початковим для наступної.

Результати гідравлічного розрахунку зводимо в таблицю 8.

шилПісля цього на кресленні вказуємо діаметри трубопроводів, а також величини тисків у вузлових точках.

Таблиця 8

N	N	Розр.витр.	Довжина геомеотрична	Приведена довжина	А, кПаІ/м	А*Lp,	dз*S	ДРІ,	Pп	Pк
діл.	початок	кінець	Vр,мі/год	L, м	Lр, м		кПаІ	мм	кПаІ	кПа	кПа
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Магістраль 1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-13
1	1	2	46148,9	564	620,4	37,76	23 426	273*7	21000	500	479
2	2	3	45886	141	155,1	37,76	5 856	273*7	20500	479	457
3	3	4	30283,900	182	200,2	37,76	7 559	273*7	8000	457	448
4	4	5	30260,600	27	29,7	37,76	1 121	273*7	8000	448	439
5	5	6	29504,600	367	403,7	37,76	15 243	219*6	19000	439	417
6	6	7	22342,600	1519	1670,9	37,76	63 091	219*6	15000	417	398
7	7	8	20838,6	454	499,4	37,76	18 857	219*6	15000	398	379
8	8	9	20516,4	99	108,9	37,76	4 112	219*6	12000	379	363
9	9	10	20485,3	50	55	37,76	2 077	159*4,5	35000	363	311
10	10	11	4592,3	145	159,5	37,76	6 023	114*4	11000	311	292
11	11	12	4292,3	320	352	37,76	13 291	114*4	11000	292	273
12	12	13	1655	326	358,6	37,76	13 540	70*3	12000	273	250
13	13	14 (ГРП-3)	454	862	948,2	37,76	35 803	38*3	20000	250	206	Тиск газу у найбільш віддаленого споживача= 200кПа
				5056	5561,6				е=	3	%	3,08
Магістраль 14-15-16
14	3	34	8440,1	141	155,1	254,45	39 466	108*4	75000	457	365
15	34	31	8195,3	165	181,5	254,45	46 184	108*4	75000	365	242
16	31	33 (ГРП-1)	605	296	325,6	254,45	82 850	57*3	15000	242	209
				602	662,2				е=	4	%	4,28
Магістраль 17-18
17	12	18	1436,3	182	200,2	41,95	8 399	76*3	5000	292	284
18	18	16 (ГРП-5)	908	804	884,4	41,95	37 101	38*3	38000	284	206
				986	1084,6				е=	3	%	3,08
Магістраль 19-20
19	7	24	1504	71	78,1	403,47	31 511	57*3	105000	398	231
20	24	25 (ГРП-4)	303	196	215,6	403,47	86 989	38*3	12000	231	204
				267	293,7				е=	2	%	1,86
Відгалуження 21
21	13	15 (ГРП-11)	1201	276	303,6	74,11	22 500	57*3	22000	250	201
				276	303,6				е=	1	%	0,62
Відгалуження 22
22	18	17 (ГРУ-9)	528,3	541	595,1	350,36	208 500	38*3	40000	284	201
				541	595,1				е=	1	%	0,62
Відгалуження 23
23	12	19 (ГРП-10)	1201	1042	1146,2	30,10	34 500	57*3	115000	398	209
				1042	1146,2				е=	4	%	4,28
Відгалуження 24
24	11	21 (ГРУ-7)	300	184	202,4	224,80	45 500	38*3	50000	311	216
				184	202,4				е=	8	%	4,82
Відгалуження 25
25	10	20 (ГРУ-8)	15893	597	656,7	86,04	56 500	140*4,5	52000	311	211
				597	656,7				е=	5	%	5,48
Відгалуження 26
26	8	37 (ГРУ-5)	322,2	29	31,9	3244,51	103 500	38*3	100000	379	209
				29	31,9				е=	4	%	4,28
Відгалуження 27
27	5	28 (ГРП-2)	756	564	620,4	245,81	152 500	57*3	150000	439	206
				564	620,4				е=	3	%	3,08
Відгалуження 28
28	3	35 (ГРП-7)	7162	160	176	957,39	168 500	76*3	165000	457	209
				160	176				е=	4	%	4,28
Відгалуження 29
29	31	32 (ГРУ-1)	428,3	229	251,9	73,44	18 500	38*3	16000	242	206
				229	251,9				е=	3	%	3,08
Відгалуження 30
30	31	30 (ГРП-6)	7162	182	200,2	92,41	18 500	133*4	16000	242	206
				182	200,2				е=	3	%	3,08
Відгалуження 31
31	34	29 (ГРУ-2)	244,8	152	167,2	559,21	93 500	38*3	40000	292	213
				152	167,2				е=	7	%	6,65

4.2 Гідравлічний розрахунок газопроводів низького тиску

Живлення газопроводів низького тиску відбувається від мережевих ГРП. Згідно вимог сумарна втрата тиску від ГРП до найбільш віддаленого газового приладу не повинна перевищувати 1800 Па, в т.ч. у вуличних і внутрішньо-квартальних газопроводах - 1200 Па, а у дворових і внутрішніх - 600 Па.

Манометричний тиск у газопроводі після ГРП приймається 3000 Па.

Суттєвою відмінністю методики гідравлічного розрахунку газопроводів низького тиску є те, що їх мережі відображаються схемами з рівномірно розподіленим навантаженням по довжині трубопроводу, а не зосередженим у вузлах (як в трубопроводах високого тиску). Це пояснюється значною кількістю споживачів газу низького тиску, точки підключення яких до мереж у даному наразі не відомі.

Розрахунок ведеться у такій послідовності:

1. Креслять розрахункову схему, нумерують вузлові точки і визначають шляхові витрати газу на ділянках мережі, яка обслуговується ГРП:

Vш = lпр· Vpp ? Уlпр ,

де Vpp - розподілене по мережі навантаження дрібних споживачів газу низького тиску (житлові будинки, дрібні підприємства побутового обслуговування, заклади громадського харчування тощо);

lпр - приведена довжина і-тої ділянки, м. Це умовна величина, за допомогою якої дещо корегується прийнята раніше умова рівномірного розподілу навантаження (щільність газоспоживання) вздовж довжини ділянок.

Lпр = lг·Kп·Kз ,

де lг - геометрична довжина і-тої ділянки;

Кп - коефіцієнт поверховості, який враховує наявність будинків з різною кількістю поверхів вздовж траси газопроводу. Оскільки в даному проекті населений пункт розбитий на райони однакової поверховості, то Кп = 1.

Кз - коефіцієнт забудови, який враховує густину житлової забудови вздовж траси газопроводу (при двосторонній забудові Кз = 1; при односторонній Кз = 0,5; на ділянці підключення ГРП до вуличної мережі, а також для транзитних ділянок Кз = 0)

2. Визначають вузлові витрати газу за формулою:

Vp = 0,5Vш + Vтр

3. Намічають напрямок руху газу в мережі. При цьому намагаються, щоб у кожний вузол мережі газ надходив найкоротшим шляхом від джерела.

4. Визначають розрахункові годинні витрати газу на ділянках, використовуючи перший закон Кірхгофа - УVi = 0, який стосовно газових мереж можна сформулювати таким чином:

кількість газу, яка відбирається у вузлі, з урахуванням вузлової витрати Vв , повинна забезпечуватись рівною кількістю газу, що надходить в даний вузол. Мінімальне значення розрахункової витрати газу на ділянці повинно бути не менше половини шляхової витрати:

Vp ? 0,5Vш , м3/год.

Для забезпечення економічності системи необхідно виділити головні магістралі, тобто такі гідравлічні ланцюги, по яким буде транспортуватися більша частина транзитної витрати газу. Визначення розрахункових витрат газу починається з найбільш віддалених від ГРП вузлів, записуючи для кожного з них перший закон Кірхгофа.

5. Визначають питому втрату тиску на тертя для вибраної головної магістралі:

Rk = ?Pp.k. ? Уlпр , Па/м,

де Уlпр - сума розрахункових довжин ділянок, що входять до складу магістралі;

?Pp.k. - розрахунковий перепад тиску на ділянках газопроводу, які входять до складу гідравлічного ланцюга. Якщо це головна магістраль, то ?Pp.k. = 1200 Па. Для інших ланцюгів ця величина обчислюється за результатами попередніх розрахунків.

?Pp.k. = Рп.д. - Рк.д.

6. Згідно з розрахунковою витратою газу на ділянці і величиною ?Pp.k. за номограмою знаходимо діаметр ділянки газопроводу головної магістралі , уточнюємо для прийнятого значення діаметру труби питому втрату тиску на тертя Rі.д. і визначаємо дійсну втрату тиску на ділянці ?Pі.д.

?Pі.д. = Rі.д.·lp.i., Па.

При виборі діаметрів мережі необхідно дотримуватись поступового зменшення їх перерізів від джерела до розрахункової точки. Після гідравлічного розрахунку головної магістралі переходять до розрахунку інших ділянок мережі.

7. Результати гідравлічного розрахунку зводимо до таблиці 9.

Сумарна втрата тиску на головній магістралі не повинна перевищувати 1200 Па. Нев'язка втрат тисків в точках зустрічі потоків не повинна бути більше 10%.

8. При ув'язці відгалужень знаходять наявний перепад тиску для вузлової точки, від якої бере початок відгалуження, як суму втрат тиску газу від найбільш віддаленого вузла до даної вузлової точки, а потім - питому втрату тиску на тертя для цього відгалуження.

В нашому проекті розглянуто частину мережі, яка обслуговується ГРП в районі 1. Навантаження на один мережний ГРП в цьому районі згідно виконаних раніше розрахунків становить Vгрп = 7162 м3/год.

Для прийнятого числа ГРП у районі (N=3) в середньому один ГРП обслуговує житлові будинки на площі

F грп = F забудови /N=178/3=59,3 га

У відповідності із завданням необхідно розрахувати газопроводи низького тиску для ГРП. Отже виникає необхідність скорегувати навантаження на ГРП:

Vp = Vгрп•Fy ? Fгрп = 7162*26,2? 59,3 = 3164 м3/год.

Манометричний тиск у газопроводі після ГРП-6 приймається 3000 Па

- У найбільш віддаленого газового приладу не повинна перевищувати 1800 Па

- У вуличних і внутрішньо-квартальних газопроводах - 1200 Па

- У дворових і внутрішніх - 600 Па.

?Lпр = lг·Kп·Kз=1853

Питома шляхова витрата газу для мережі становитиме

V= Vгрп/?Lпр=3164/1853=1,708 м3/год.

Таблиця 9

Шляхові витрати газу

№ ПП	Ділянка	Геометтрична довжина , L,м	Конфіцієнти	Приведена довжина	Шляхова витрата газу м.куб/год
	Початок	Кінець		Етажність	Забудова
1	1	2	15	1	1	15	25,61
2	2	3	60	1	1	60	102,45
3	3	4	140	1	1	140	239,05
4	4	5	60	1	1	60	102,45
5	5	6	200	1	1	200	341,50
6	6	7	105	1	1	105	179,29
7	7	8	88	1	1	88	150,26
8	2	9	200	1	1	200	341,50
9	9	10	105	1	1	105	179,29
10	10	11	90	1	1	90	153,68
11	7	10	140	1	1	140	239,05
12	6	9	140	1	1	140	239,05
13	3	12	125	1	1	125	213,44
14	4	13	125	1	1	125	213,44
15	5	14	130	1	1	130	221,98
16	6	15	130	1	1	130	221,98
						1853	3164,00
Нев*язка, %	0,00

В результаті розрахунку сума шляхових витрат газу по всіх ділянках мережі складає УVш = 3164 м3/год, тобто дорівнює навантаженню на ГРП.

Після цього знаходимо вузлові витрати (їх сума також повинна дорівнювати навантаженню на ГРП),

V1=0 м3/год.

V2=(V2-3 +V2-9) /2 =(102,45+341,5)/2=221,98 м3/год.

V3=(V2-3+V3-12+V 3-4) /2 =(102,45+213,44+239,05)/2=277,47 м3/год.

V4=(V3-4 +V 4-13+V 4-5) /2 =(239,05+213,44+102,45)/2=277,47 м3/год.

V5=(V4-5 +V 5-14+V5-6 ) /2 =(102,45+221,98+341,5)/2=332,965 м3/год.

V6=(V5-6+V 6-15+V9-6 +V 6-7) /2 =(341,5+221,98+239,05+179,29)/2=

=490,91 м3/год.

V7=(V6-7 +V 7-8+V 7-10)/2 =(179,29+150,26+239,05)/2=284,30 м3/год.

V8=(V7-8) /2 =(150,26)/2=75,13 м3/год.

V9=(V2-9+V 9-10+V 6-9) /2 =(341,5+179,29+239,05)/2=379,92 м3/год.

V10=(V9-10+V 10-11+V7-10 ) /2 =(179,29+153,68+239,05)/2=286,01 м3/год.

V11=(V10-11) /2 =(153,68)/2=76,84 м3/год.

V12=(V3-12 )/2 =(213,44)/2=106,72 м3/год.

V13=(V 4-13) /2 =(213,44)/2=106,72 м3/год

V14=(V5-14 )/2 =(221,98)/2=110,99 м3/год.

V15=(V6-15 )/2 =(221,98)/2=110,99 м3/год.

?Vi=221,98+277,47+277,47+277,47+332,965+490,91+284,30+75,13+379,92+286,01+76,84+106,72+106,72+110,99+110,99=3138,39

м3/год

е=((3164-3138,39)/3164)*100%=0.81%

а потім і розрахункові витрати починаючи з найвіддаленіших ділянок керуючись законом Кіргофа.

Ділянка

V13-14= V13=106,72 м3/год

V3-12= V12=106,72 м3/год

V5-14= V14=110,99 м3/год

V6-15= V15=110,99 м3/год

V7-8= V8=75,13 м3/год

V10-11= V11=76,84 м3/год

V3-4= V13 + V4 -(V4-5/2)=106,72+277,47-51,23=332,94 м3/год

V2-3= V12+ V3-4+ V4=106,72+332,94+277,47=717,13 м3/год

V 7-10= V7-8+ V7+ (V6-7/2)=75,13+284,30+89,645=449,08 м3/год

V9-10=V11+ V 7-10+ V10=76,84+449,08+286,01=811,93 м3/год

V5-6= V4-5+ V5-14 +V5=495,185м3/год

V 6-9= V 6-5+ V6-15 +V6- V6-7=495,185+110,99+490,91-89,65=1007,44 м3/год

V 2 -9= V 9-108+ V6-9+ V9=811,93+1007,44+379,92=2199,29 м3/год

V1-2= V 2-9+ V2-3+ V2=2199,29+717,13+221,98=3138,4 м3/год

Подальший гідравлічний розрахунок мережі низького тиску зводимо в таблицю 10.

Таблиця 10

Гідравлічний розрахунок газопроводів низького тиску

N	N	Розр.витр.	Довжина геомеотрична	Приведена довжина	Dу	dз*S	R, Па/м	ДРІ,	Pп	Pк
діл.	початок	кінець	Vр,мі/год	L, м		Lр, м	мм		ПаІ	Па	Па
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Магістраль 1-8-12-5-15
1	1	2	3138,40	15,00	16,50		426*9	0,90	14,85	3000,00	2985,15
8	2	9	2199,29	200,00	220,00		325*8	1,20	264,00	2985,15	2721,15
12	9	6	1007,44	140,00	154,00		273*7	1,00	154,00	2721,15	2567,15
5	6	5	495,19	200,00	220,00		159*4	1,20	264,00	2567,15	2303,15
15	5	14	110,99	130,00	143,00		89*3	3,00	429,00	2303,15	1874,15
					753,50
				R1=	1,59	Па/м			е=	4,12	%
Відгалудження 9-11-6
9	9	10	811,93	105,00	115,50		273*7	0,60	69,30	2721,15	2651,85
11	10	7	449,08	140,00	154,00		219*6	1,30	200,20	2651,85	2610,65
6	7	6	89,65	105,00	115,50		219*6	0,30	14,65	2610,65	2540,00
					385,00
				R2=	2,39	Па/м			е=	1,06	%
Відгалудження 6-13-11
6	2	3	717,13	60,00	66,00		219*6	0,60	39,60	2985,15	2945,55
13	3	4	332,94	140,00	154,00		114*4	4,00	616,00	2945,55	2329,55
11	4	13	106,72	125,00	137,50		76*3	3,50	481,25	2329,55	1848,30
					357,50
				R3=	3,32	Па/м			е=	2,68	%
Відгалудження 13
13	3	12	106,72	125,00	137,50		76*3	8,00	1100	2945,55	1845,55
				R4=	8,33	Па/м			е=	3,38	%
Відгалудження 4
4	5	4	51,23	60,00	66,00		76*3	0,20	13,20	2303,15	2289,95
				R5=	8,33	Па/м			е=	2,53	%
Відгалудження 16
16	6	15	110,99	130,00	143,00		57*3	5,00	715,00	2567,15	1852,15
				R6=	5,36	Па/м			е=	2,90	%
Відгалудження 7
7	7	8	75,13	88,00	96,80		76*3	6,00	580	2451,65	1870,85
				R6=	25,33	Па/м			е=	3,94	%
Відгалудження 10
10	10	11	76,84	90,00	99,00		76*3	6,00	792	2651,85	1859,85
				R6=	26,79	Па/м			е=	3,32	%

За даними таблиці визначаємо дійсні нев'язки тиску газу в точках зустрічі потоків та середнє значення тиску в цих точках.

е 6= (2567,5- 2417) ? 2567,5 100% = 5,85%; Р10 сер. = 2492,25 Па;

е4 = (2329,55-2289,95) ? 2329,55 • 100% = 1,7%; Р6 сер. = 2309,75 Па;

Наносимо одержані результати на розрахункову схему. Для вузлових точок на схемі проставляємо середні значення.

5. Газопостачання житлового будинку

Основними елементами систем газопостачання житлових і громадських будинків є відгалуження від вуличних газопроводів низького або середнього тиску (дворові газопроводи), вводи в будинки, внутрішні газопроводи і газове обладнання (прилади).

5.1 Принципи розрахунку внутрішніх та дворових газопроводів

Розрахунок газопроводів виконують методом питомих втрат тиску на тертя. Перепад тиску в дворовій і внутрішній мережі приймається рівним 600 Па з урахуванням опору газового приладу (ПГ- 4) - 60 Па і газового лічильника - 200 Па, проточний водонагрівач-100Па.

Відмінною особливістю гідравлічного розрахунку внутрішньо-будинкових газопроводів є те, що при визначенні втрат тиску у вертикальних ділянках (стояках) необхідно враховувати гідростатичний тиск в газопроводі:

ДСг = h·g·(сп - ск), Па,

де h - різниця геометричних відміток в кінці і на початку газопроводу, м;

сп , ск - густина навколишнього повітря і природного газу відповідно, кг/м3;

g - прискорення вільного падіння, м/с2.

При визначенні втрат тиску на ділянці за формулою

ДСз = ДСл + ДСм +(?)ДСг , Па

Для природного газу, який легше повітря, при його русі по газопроводу вгору значення ДСг необхідно приймати зі знаком “мінус”, а при русі вниз - зі знаком “плюс”.

Розрахункові втрати тиску на ділянках внутрішніх газопроводів з урахуванням втрат тиску на місцевих опорах можна визначити за формулою:

ДСл + ДСм = lг•r + le•Уо

Тільки для житлових будинків допускається втрати тиску на місцевих опорах враховувати у вигляді надбавок до втрат тиску на гідравлічне тертя ДСм = б ДСл, де б - коефіцієнт надбавок.

Після нескладних перетворень формула для визначення втрат тиску на ділянці газопроводу прийме такий вигляд:

ДСз = (1+б/100)?lг? r, Па.

Добуток (1+б/100)?lг = lp називають розрахунковою довжиною ділянки.

Розрахункові витрати газу на ділянках визначають як суму номінальних витрат газу всіма приладами з урахуванням коефіцієнту одночасності їх дії за формулою:

Vi = 3,6?Ksim ? Qрн •?(Qi ? зi), м3/год,

де Ksim - коефіцієнт одночасності;

Qi - номінальна теплова потужність і-того приладу, кВт;

зi - ККД і-того приладу;

Qрн - нижча теплота спалювання газу, МДж/м3.

Гідравлічний розрахунок газопроводів розпочинають з точки підключення дворового газопроводу до вуличної мережі низького тиску. Кінцева точка розрахунку - газовий прилад верхнього приладу найбільш віддаленого стояка.

5.2 Розрахунок внутрішніх та дворових газопроводів

5.2.1 Визначення витрат газу

Номінальна витрата газу 4-пальниковою газовою плитою ПГ- 2 становить:

V = 3,6?Qном ? Qрн = 3,6•6.98 ? 34 = 0.74 м3/год.

Номінальна витрата газу однією квартирою становитиме

5.2.2 Гідравлічний розрахунок газопроводів

Гідравлічний розрахунок починають з точки підключення дворового газопроводу до вуличної мережі низького тиску. Кінцева точка розрахунку - газовий прилад (ПГ- 4) сьомого поверху найбільш віддаленого газового стояка.

Загальний перепад тиску в системі становить ДСр = 600 Па. Гідравлічний опір газової плити дорівнює ДС1 = 60 Па, а газового лічильника G4 - ДС2 = 55 Па, проточний водонагрівач ДС2=100Па.

Тоді розрахунковий перепад тиску буде складати:

ДСL = ДСр - ДС1 - ДС2 - ДС3 = 600 - 60 - 55 = 485 Па.

Розрахункова довжина ділянок мережі визначається з урахуванням надбавок на місцеві опори. Результати розрахунку наведені в таблиці 11.

газопостачання житловий гідравлічний газопровід

Таблиця 11

Гідравлічний розрахунок дворових і внутрішньобудинкових газопроводів

N	N	Номінальна витрата газу	Кількість квартир	Коеф Кsim	Розр. витр.	Довжина геомеотрична	Надбавка	Розрахункова довжина	dз*S	R, Па/м	ДР,
діл.	початок	кінець				Vр,мі/год	L, м			мм		ПаІ
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
1	1	2	0,74	1	1,00	0,74	3,20	3,00	12,80	21,3*2,8	1,80	23,04
2	2	3	1,48	2	0,84	1,24	2,80	0,20	3,36	21,3*2,8	4,50	15,12
3	3	4	2,22	3	0,73	1,62	2,80	0,20	3,36	21,3*2,8	6,00	20,16
4	4	5	2,96	4	0,59	1,74	2,80	0,20	3,36	21,3*2,8	7,50	25,20
5	5	6	3,70	5	0,48	1,77	2,80	0,25	3,50	21,3*2,8	8,00	28,00
6	6	7	4,43	6	0,41	1,82	1,50	0,20	1,80	26,8*2,8	1,80	3,24
7	7	8	8,87	12	0,25	2,22	15,34	0,20	18,41	26,8*2,8	2,00	36,82
8	8	9	17,74	24	0,23	3,99	45,54	0,25	56,93	33,5*3,2	1,80	102,47
9	9	10	22,17	30	0,22	4,83	0,50	0,25	0,63	33,5*3,2	0,20	0,13
10	10	11	26,61	30	0,22	5,72	138,00	0,10	152,93	38*3	0,10	15,29
11	11	12	106,42	120	0,19	20,22	203,00	0,10	223,30	57*3	0,10	22,33
12	12	13	532,12	150	0,17	90,46	955,00	0,10	1050,50	140*4,5	0,10	105,05
								?	1530,87		?	396,84
					1200,00	?	1366,33		?ДС1=	433,67	?	ДСp=600
						Pn	=	1800,00	-	(?ДР+ДС1 + ДС2 - ДС3 -ДСг)	=	1209,99
										ДС1	=	60,00
										ДС2	=	55,00
										ДСг	=	78,17

Гідростатичний тиск для вертикальних ділянок (стояка) складає:

ДСг = 16,6·9,81·(1,21 - 0,73) = 78,17 Па.

Загальні втрати тиску у дворових і внутрішньобудинкових газопроводах становлять:

УДС =396.95 < 600 Па

Як видно, фактичні сумарні втрати тиску не перевищують рекомендованого перепаду для дворової і внутрішньобудинкової мережі. Манометричний тиск газу перед пальниками газових приладів буде таким:

Рп =1209.88 > 1200 Па.

На основі розрахунків складаємо специфікацію труб та обладнання для системи газопостачання житлового будинку.

Література

1. СНиП 2.01.01 - 82. Строительная климатология и геофизика. - М.,1983.

2. ДБН В.2.5-20-2001 «Газоснабжение».

3. Ткаченко В.А., Предун К.М. “Проектування газопостачання населених пунктів, житлових і громадських будинків”.

4. Іонін О.О. “Газоснабжение”. - М.1989

5. Шальнов А.П. “Строительство городских систем газоснабжения”. - М.1976

Размещено на Allbest.ru