Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УО «ПОЛОЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра трубопроводного транспорта и гидравлики

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Системы снабжения нефтепродуктами и газом»

на тему

«ГАЗОСНАБЖЕНИЕ РАЙОНА ГОРОДА»

Выполнил

Булавик Л.М.

студент гр. 04-ТНГ

Проверил: Андриевский А.П.

Новополоцк, 2008



МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УО «ПОЛОЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра трубопроводного транспорта и гидравлики

Расчетно-пояснительная записка

к курсовому проекту

по дисциплине «Системы снабжения нефтепродуктами и газом»

на тему

«ГАЗОСНАБЖЕНИЕ РАЙОНА ГОРОДА»

Выполнил

Булавик Л.М.

студент гр. 04-ТНГ

Проверил:

Андриевский А.П.

Новополоцк, 2008



СОДЕРЖАНИЕ

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НИЗШЕЙ ТЕПЛОТЫ СГОРАНИЯ ГАЗОВОЙ СМЕСИ

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛЕННОСТИ ЖИТЕЛЕЙ

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГАЗОВЫХ РАСХОДОВ

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСОВЫХ РАСХОДОВ ГАЗА ПО СТАТЬЯМ ГАЗОПОТРЕБЛЕНИЯ

6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНЫХ РАСХОДОВ ГАЗА

7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДОВ ГАЗА

8. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КОЛЕЦ

9. ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ УВЯЗКА КОЛЕЦ

10.РАСЧЕТ ТУПИКОВЫХ УЧАСТКОВ

11. ПОДБОР И РАСЧЕТ РЕГУЛИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ ГРП

12. ЛИТЕРАТУРА

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Состав газа

Средний состав и характеристика природного газа Степановского месторождения

Табл. 1.1.

Компоненты газа	СН4	С2Н6	С3Н8	С4Н10	С5Н12
Процентное содержание в смеси ri, %	97,3	2,0	0,5	0,1	0,1
Низшая теплота сгорания Qн,i, кДж/м3	33412	59874	86545	114863	144032

2. План района города. Этажность зданий в квартале:

1 квартал--5-этажные здания;

2 квартал--5-этажные здания;

3 квартал--5-этажные здания;

4 квартал--9-этажные здания;

5 квартал--9-этажные здания;

6 квартал--5-этажные здания;

7 квартал--5-этажные здания;

8 квартал--9-этажные здания;

9 квартал--9-этажные здания;

10 квартал--9-этажные здания.

11 квартал--5-этажные здания;

12 квартал--5-этажные здания;

13 квартал--5-этажные здания;

14 квартал--5-этажные здания;

15 квартал--9-этажные здания.

16 квартал--9-этажные здания;

17квартал--9-этажные здания;

3. Необходимо спроектировать систему газоснабжения данного района города.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НИЗШЕЙ ТЕПЛОТЫ СГОРАНИЯ ГАЗОВОЙ СМЕСИ

Низшая теплота сгорания смеси определяется как сумма произведений величин теплоты сгорания горючих компонентов на объемные доли по формуле

, (2.1)

где:

n - число компонентов смеси;

Qн,i - низшая теплота сгорания i-го компонента смеси, кДж/м3;

ri - процентное содержание i-го компонента в смеси.

КДж/ м3

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛЕННОСТИ ЖИТЕЛЕЙ

Определим число жителей в проектируемом районе, зная, что количество жителей в каждом квартале вычисляется по формуле:

(3.1)

где:

Ni - количество жителей в i-ом квартале, чел;

Fi - площадь i-го квартала, га;

ai - плотность населения для проектируемого i-го квартала, чел./га.

Для 5-этажных зданий плотность населения a=330 чел./га, для 9-этажных зданий - a=435 чел./га.

Результаты расчетов сведены в табл. 3.1.

Определение численности жителей

Таблица. 3.1.

№ квартала	Этажность зданий	Площадь квартала, га	Количество жителей, чел
1	5	1,2	490
2	5	1,5	490
3	5	1,5	490
4	9	1,5	650
5	5	2,5	1090
6	5	2,25	740
7	5	3,75	1240
8	9	4,125	1790
9	9	4,125	1790
10	9	4,125	1790
11	5	2,25	740
12	5	3,75	1240
13	5	2,25	740
14	5	3,75	1240
15	9	4,125	1790
16	9	4,125	1790
17	9	4,125	1790
Всего для района	51,25	19890

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГАЗОВЫХ РАСХОДОВ

Принимаем, что в данном районе централизованное горячее водоснабжение.

Расходы газа определим по следующим статьям:

Газовый расход на бытовые нужды населения согласно табл. 2, [1] в жилых зданиях определяется по формуле:



, (4.1.)

где:

N-число жителей в районе, чел;

q=2800 МДж/чел год - удельная норма расхода газа по данной статье;

Кисп = 1 - коэффициент использования по данной статье.

Газовый расход на стирку белья в немеханизированных прачечных с осушительными шкафами (из расчета 100 кг сухого белья на 1 жителя в год):

, (4.2.)

где:

N-количество белья на всех жителей района, чел;

q=12600 МДж/т год - удельная норма расхода газа по данной статье;

Кисп = 0,03 - коэффициент использования по данной статье.

Газовый расход на бани (из расчета 1 помывки 1 жителя в неделю или 52 помывки 1 жителя в год):

, (4.3.)

где:

N - число помывок всех жителей района, чел;

q=40 МДж/год - удельная норма расхода газа по данной статье;

Кисп = 0,09 - коэффициент использования по данной статье.

Газовый расход на предприятия общепита (из расчета 360 обедов на 1 жителя в год и 360 ужинов (завтраков) на 1 жителя в год):

, (4.4.)

где:

N - число жителей в районе, чел;

qобед = 4,2 МДж/обед год - удельная норма расхода газа на приготовление обедов;

qужин = 2,1 МДж/ужин год - удельная норма расхода газа на приготовление ужинов;

Кисп = 0,25 - коэффициент использования по данной статье.

Газовый расход на учреждения здравоохранения (из расчета 12 коек на 1000 жителей в год):

, (4.5.)

где:

N - число жителей в районе, чел;

qпищи = 3200 МДж/койка год - удельная норма расхода газа на приготовление пищи;

qх.-б. = 9200 МДж/койка год - удельная норма расхода газа на приготовление горячей воды для хозяйственно-бытовых нужд и процедур без стирки белья;

Кисп = 1 - коэффициент использования по данной статье.

Газовый расход на предприятия по производству хлеба и кондитерских изделий (из расчета 0,6 т на 1000 жителей в сутки):

, (4.6.)

где:

N - число жителей в районе, чел;

q = 15600 МДж/т год - удельная норма расхода газа по данной статье;

Кисп = 1 - коэффициент использования по данной статье.

Газовый расход на школы, ВУЗы, техникумы (из расчета 19 учащихся на 100 жителей района):

, (4.7.)

где:

N - число учащихся в районе, чел;

q = 50 МДж/чел год - удельная норма расхода газа по данной статье;

Кисп = 0,9 - коэффициент использования по данной статье.

Годовой расход газа на нужды предприятий торговли, предприятий бытового обслуживания непроизводственного характера согласно п.3, [1] принимаем равным:

(4.8.)

Расход газа по всем статьям газопотребления для всего района определяется по формуле:

(4.9.)

где:

m - число статей газопотребления.

Результаты расчетов сведены в таблицу. 4.1.

Таблица 4.1

Статья газопотребления	Коэффициент использования Кисп	Удельная норма расхода газа по данной статье qi, МДж/чел.год	Годовой расход газа по данной статье Qiг, м3/год
Жилые здания	1	2800	1619001,68
Стирка белья в немеханизированных прачечных с осушительными шкафами	0,03	1260	21856,52
Бани	0,09	2080	108241,83
Предприятия общепита	0,25	2268	327847,84
Учреждения здравоохранения	1	148,8	86038,39
Предприятия по производству хлеба и кондитерских изделий	1	9,42	5446,78
Школы, ВУЗы, техникумы	0,9	50	26019,67
Предприятия торговли, бытового обслуживания непроизводственного характера			80950,084
Всего для района:	2275402,794

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСОВЫХ РАСХОДОВ ГАЗА ПО СТАТЬЯМ ГАЗОПОТРЕБЛЕНИЯ

Определяем часовые расходы газа по статьям газопотребления.

Часовой расход газа равен:

природный газ расход газоснабжение

, (5.1.)

где:

Qih - часовой расход газа по i-ой статье газопотребления, м3/час;

Qiг - годовой расход газа по i-ой статье газопотребления, м3/год;

Khmax - коэффициент часового максимума.

Определяем суммарное значение часового расхода для всего района по формуле:

(5.2.)

Результаты расчетов сведены в таблицу. 5.1.

Определение часовых газовых расходов

Таблица.5.1

Статья газопотребления	Годовой расход газа по данной статье Qiг, м3/год	Коэффициент часового максимума Khmax	Часовой расход газа по данной статье Qih, м3/час
Жилые здания	1619001,98	1/2300	578,21
Стирка белья в немеханизированных прачечных с осушительными шкафами	21856,52	1/2900	7,54
Бани	108241,83	1/2700	40,089
Предприятия общепита	327847,84	1/2000	163,92
Учреждения здравоохранения	86038,39	1/2500	34,32
Предприятия по производству хлеба и кондитерских изделий	5446,78	1/6000	0,91
Школы, ВУЗы, техникумы	26019,67	1/2300	11,31
Предприятия торговли, бытового обслуживания непроизводственного характера	80950,084	1/2800	28,91
Всего для района:	865,31

Определяем удельный часовой расход газа на 1 жителя:

Определяем удельный часовой расход газа на единицу пощади застройки:

где: F - площадь кварталов, га.

Определяем часовой расход газа для каждого квартала:

, (5.3.)

где: Nкв - число жителей в i-ом квартале, чел.

Результаты расчетов сведены в таблицу. 5.2.

Определение часовых газовых расходов в каждом квартале



Таблица. 5.2.

№ квартала	Количество жителей, чел.	Часовой расход газа в квартале Qhкв,i, м3/час
1	490	21,56
2	490	21,56
3	490	21,56
4	650	28,6
5	1090	47,96
6	740	32,56
7	1240	54,56
8	1790	78,76
9	1790	78,76
10	1790	78,76
11	740	32,56
12	1240	54,56
13	740	32,56
14	1240	54,56
15	1790	78,76
16	1790	78,76
17	1790	78,76
Всего для района:	875,16

Определение количества ГРП

Количество ГРП, необходимое для обслуживания данного района, равно:

где:

1500-2300 м3/час -оптимальная производительность ГРП.

Т.о. для обеспечения данного часового расхода газа в районе необходимо принять 1 ГРП.

6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНЫХ РАСХОДОВ ГАЗА

Удельный путевой расход газа для каждого квартала определяется по формуле:

, (6.1.)

где:

Р - периметр газопровода вокруг квартала, м.

Результаты расчетов сведены в табл. 6.1.

Определение удельных путевых расходов

Таблица. 6.1.

№ контура	Газоснабжаемые зоны	Длина питающего контура, м	Уд. путевой расход, м3/час
	Размер,га	Численность. насел,чел	расход газа qi, м3/ч·м
1	10,5	3450	151,8	2375	0,064
2	12,0	3960	174,24	2150	0,081
А	4,0	1740	76,56	1350	0,0567
В	12,375	5370	238,28	1810	0,1305
С	12,375	5370	236,28	1815	0,130

7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДОВ ГАЗА

Составляем расчетную схему сети (см.прил.А). Задаем начальное направление потоков газа, обозначаем кольца римскими цифрами, полукольца - латинскими заглавными буквами, длинные участки делим на несколько меньших, производим нумерацию всех узлов.

Определяем направление движения газа. Потоки газа к потребителям должны двигаться (по возможности) кратчайшим путем, не возвращаясь назад. Точка встречи потоков газа должна располагаться диаметрально противоположно относительно точки питания (ГРП). Пометим стрелками тупиковые участки: 9-4, 5-10, 7-11, 8-12.

Основные направления движения газа:

1. 6-7-8-3-2-1.

2. 6-5-4-1.

Головные участки, примыкающие к точке питания, должны быть взаимозаменяемыми, т.е. их расходы принимаем приблизительно одинаковыми.

Вычисляем средний гидравлический уклон для основного направления:

(7.1)

где:

- расчетная длина основного направления движения газа, м.

- заданный перепад давления, Па.

=1000Па

При расчете сетей низкого давления допускается определять потери давления в местных сопротивлениях путем увеличения длинны участка на 5-10%. Т.е.

(7.2)

Определяем путевые, транзитные и расчетные расходы газа для всех участков:

Зная удельные путевые расходы газа для каждого квартала, определим путевые, транзитные и расчетные расходы газа на каждом из участков газовой сети.

Расчет начинаем с самого дальнего участка к точке питания сети. Главным условием для распределения транзитных расходов является примерно равная загрузка полуколец замкнутых контуров сети. Транзитный расход для какого-либо участка будет равен:

(7.3)

Здесь - не множитель, а обозначение участка.

Результаты расчетов сведены в табл. 7.1.

Расчет расходов газа

Таблица.7.1

№ участ-ков	Длина участков li, м	Удельный путевой расход газа qi, м3/ч·м	Расход газа, м3/ч
			путевой, Qп	Транзитный, Qт	расчетный,
					Qр=Qт+0,55·Qп
1	2	3	4	5	6
1-2	450	0,064	28,8	-	15,84
2-3	475	0,071	38,475	28,8	49,96
3-8	600	0,081	48,6	67,275	94,005
12-8	725	0,130	94,25	-	51,84
8-7	365	0,081+0,13=0,2605	77,015	210,125	252,483
11-7	725	0,13+0,1305=0,2605	188,8625	-	103,874
2-6	600	0,064+0,081=0,145	87	-	47,85
7-6	110	0,081+0,1305=0,2115	23,265	476,0025	488,7982
1-4	725	0,064	46,4	-	25,52
9-4	575	0,0567	32,6025	-	17,93
4-5	200	0,064+0,0567=0,1207	24,14	79,0025	92,2795
10-5	575	0,0657+0,1305=0,1872	107,64	-	59,202
5-6	400	0,064+0,1305=0,1945	77,8	210,7825	253,5725
		Всего	874,85

Замечание: проверяем правильность вычислений расходов газа. Сумма путевых расходов в табл.7.1 (874,85 м3/ч) должна соответствовать сумме транзитных и путевых расходов всех участков , которые выходят из ГРП. В нашем случае это участки:

6-5, 6-2, 6-7: 87+499,23+288,5828=874,85;

Погрешность расчета составила 0,0354%, что является допустимым. Условие выполняется.

8. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КОЛЕЦ

Заносим в табл.8.1 участки, их длины расчетные расходы газа. Для каждого участка по расчетным расходам газа и значению гидравлического уклона для данного основного направления с помощью номограммы (стр.78 [2]) находим диаметр газопровода. Округляем его в большинстве случаев до большего стандартного значения, затем уточняем гидравлический уклон для выбранного уже диаметра. Перепад давления для данного участка вычисляем по формуле:

(8.1)

где:

I - уточненный гидравлический уклон газопровода на конкретном участке, Па/м;

- расчетная длина рассматриваемого участка, м.

Вычисляем для каждого кольца сумму перепадов давлений с учетом и без учета знака. Перепад давления по ходу часовой стрелки со знаком «+», а против - со знаком «-». Соответствующий знак присваиваем и расходу газа.

Результаты расчета колец сводим в табл. 8.1.

Проверяем выполнение ІІ-го закона Кирхгофа в каждом кольце, для чего находим невязку:

(8.2)

Для колец с невязкой Дк > 10%, что недопустимо, выполняем увязку.

9. ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ УВЯЗКА КОЛЕЦ

Суть гидравлической увязки колец в том, чтобы не меняя диаметров участков внести изменения в расходы газа на участках таким образом, чтобы добиться выполнения II-го закона Кирхгофа. Здесь применяется метод последовательных приближений.

Первое приближение поправочных расходов для каждого кольца равно:

(9.1)

Второе приближение поправочных расходов для каждого кольца равно:



, (9.2)

где:

ДQ'с.к. - первое приближение поправочных расходов в смежных кольцах;

- величина, вычисляемая для участков, которые граничат со смежными кольцами.

Поправочные расходы равны:

(9.3)

Определяем уточненный расход газа:

Для независимых участков:

Для участков, которые граничат с соседними кольцами:

(9.5)

где:

ДQс.к. - поправочный расход соседнего кольца.

Результаты расчетов сведены в табл. 8,1.

Результаты гидравлического расчета колец

Табл. 6.3.

№ кольца	№ участка	№ соседн. кольца	Длина участка, l, м	Расчетная длина участка, lр, м	Первое приближение	Второе приближение
					Расчетный расход, Q, м3/ч	Диаметр Dн х д, мм	Гидравлический уклон J, Па/м	Перепад давления ДP, Па	ДP/Q, Па/(м3/ч)	Поправка расхода кольца ДQ, м3/ч	Уточненный расход, Qу, м3/ч	Уточненный гидравлический уклон Jу, Па/м	Уточненный перепад давления ДPу, Па
	1-4		725	797,5	-25,52	88,5Ч4	0,35	-279,15	10,94	-1,426	-26,946	0,4	-319
	4-5		200	220	-92,28	133Ч4	0,39	-85,8	0,93		-93,705	0,39	-85,8
I	5-6		400	440	-253,57	219Ч6	0,23	-101,2	0,4		-255	0,19	-83,6
	6-2	II	600	660	47,85	108Ч4	0,34	224,4	4,69		63,267	0,52	343
	2-1		450	495	15,84	70Ч3	0,36	178,2	11,25		14,414	0,31	153,45
							P=	-63,525		14,6%		P=	8,25
							|P|=	868,725				|P|=	985,05
								P/Q	=28,21				1,6%
	2-3		475	522,5	49,96	108Ч4	0,35	182,875	3,66	-15,797	33,117	0,14	73,15
	3-8		600	660	94,005	133Ч4	0,4	264	2,81		77,162	0,25	165
II -	8-7		365	401,5	252,483	219Ч6	0,2	80,3	0,32		235,64	0,15	60,225
	7-6		110	121	488,798	273Ч7	0,22	26,62	0,054		471,96	0,22	26,62
	6-2	I-	600	660	-47,85	108Ч4	0,34	-224,4	4,69		-66,119	0,55	-363
							P=329,395 |P|=778,195	84,66%		P=27,995
											|P|=621,995 9%
								P/Q=11,53

10.РАСЧЕТ ТУПИКОВЫХ УЧАСТКОВ

Располагаемый перепад давления на конечных участках рассчитывается по формуле:

, (6.10.)

где а - количество участков, которые расположены за тупиком по ходу движения газа.

Отсюда располагаемый гидравлический уклон будет определяться по формуле:

(6.11.)

Результаты расчетов сведены в таблицу. 6.4.

Результаты гидравлического расчета тупиков.

Таблица. 6.4.

№ участка	Длина участка l, м	Расчет-ная длина участка lр, м	Расчетный расход, Q, м3/ч	Располагаемые	Диаметр Dн х д, мм	Уточненный гидравл. уклон Jу, Па/м	Уточненный перепад давления ДPу, Па
				Перепад давления ДPрасп, Па	Гидравл. уклон Jрасп, Па/м
9-4	575	632,5	17,93	302.5	1,44	60Ч3,5	1,3	822,25
10-5	575	632,5	59,202	302.5	1,59	88,5 Ч4	1,58	999,35
11-7	725	797,5	637	228.67	0,88	133Ч4	0,49	390,775
12-8	725	797,5	913,155	228.67	1,26	89Ч3	1,0	390,775



11. ПОДБОР И РАСЧЕТ РЕГУЛИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ ГРП

Выбор типа размера осуществляется с помощью коэффициента пропускной способности ,он определяется по одной из двух формул в зависимости от перепада давления на регуляторе.

Рвх=1,2МПа

Рвых=0,4МПа

Твх=296К

Твх=250К

При температуре Твх=296К,

При температуре Твх=250К,

Принимаем РД-50-19 с коэффициентом пропускной способности =7,9



12. ЛИТЕРАТУРА

[1]. СНБ 4.03.01.-98. Газоснабжение .

[2]. Ионин А.А. Газоснабжение / М.: Стройиздат, 1989. - 439 с

Размещено на Allbest.ru