Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и Республики Беларусь

Белорусский национальный технический университет

Энергетический факультет

Кафедра «Промышленная теплоэнергетика и теплотехника»

Курсовая работа

по дисциплине “Системы топливоснабжения промышленных предприятий”

на тему

Расчёт общезаводского газопровода

Исполнитель:

Артёменко И.В.

Минск 2004

Содержание

газопровод давление гидравлический

Задание

Исходные данные

1.Построение годового графика потребления газа и определение его расчетных часовых расходов

2.Выбор общей схемы подачи газа заданным потребителям и составление расчетной схемы

3.Гидравлический расчет межцехового газопровода низкого давления

4.Гидравлический расчет газопровода среднего давления от ввода до ГРП, подбор регулятора давления

Заключение

Список литературы

Исходные данные:

годовой расход газа на отопление …………… 8•10⁶ нм³;

годовой расход газа на к/быт. нужды… 9•10⁶ нм³; производственный максимально-часовой расход газа зимой по участкам:

В₁=70 нм³/час,

В₂=700 нм³/час,

В₃=400 нм³/час,

В₄=100 нм³/час,

В₅=1700 нм³/час; длина участка:

(1) - 8 м,

(2) - 16 м,

(3) - 21 м,

(4) - 24 м,

(5)- 14 м,

(до РД) - 400 м; количество поворотов на участке:

(1) - 1;

(3) - 2;

(4) - 1;

(5) - 2;

(до РД) - 3; количество конденсатоотводов на участке:

(1) - 1;

(5) - 1;

(до РД) - 1; количество задвижек на участке:

(5) - 2;

(до РД) - 5; давление на вводе … 2,1 ати;

давление у последнего цеха …. 60 мм вод.ст.;

вид газа - Д (Дашава); количество фильтров до РД - 1; предохранительный клапан до РД - 1; счётчик или диафрагма до РД -1;

1. Построение годового графика потребления газа и определение его расчётных часовых расходов

Для определения суммарного годового расхода газа в целом по объекту газоснабжения нужно подсчитать также годовой расход газа на производственные нужды. Такой расход подсчитывается исходя из заданных зимних и летних часовых расходов газа цехами и числа часов их работы в каждом месяце года.

Количество рабочих часов в производственных цехах, [1]:

зимой: летом:

январь ф₁=504 май ф₅=480

февраль ф₂=480 июнь ф₆=528

март ф₃=528 июль ф₇=528

апрель ф₄=528 август ф₈=528

сентябрь ф₉=528 (? ф_i)_лето=2064 часов

октябрь ф₁₀=528

ноябрь ф₁₁=504

декабрь ф₁₂=504

(? ф_i)_зима=4104 часов

Значит, (? ф_i)_год=6168 часов

Общий максимальный годовой расход газа на производственные нужды по цехам зимой, [1]:

(?В_пр)_зима=В₁ +В₂ +В₃ +В₄ +В₅=70+700+400+100+1700=2970 нм³/час;

Общий максимальный годовой расход газа на производственные нужды по цехам летом, [1]:

(?В_пр)_лето=0,5В₂ +0,2В₃ +0,3В₅=0,5·700+0,2·400+0,3·1700=940 нм³/час;

Годовой расход газа на производственные нужды по цехам, [1]:

В_пр=(?В_пр)_зима·(?ф_i)_зима+(?В_пр)_лето·(?ф_i)_лето= 2970·4104+940•2064=14129040 нм³;

Суммарный расход газа по объекту, [1]:

В_год= В_пр+ В_от+ В_кб=(14,129040+8+9)·10⁶=31,12904·10⁶ нм³.

Для построения графика годового расхода газа составим таблицу распределения месячных расходов для потребителей.

Расчётный расход газа по месяцам на коммунально-бытовые (к/б) нужды, нм³, [1]:

; ;

; ;

; ;

; ;

Расчётный расход газа по месяцам на отопление, нм³ , [1]:

; ; ;

; ;

; ;

; ;

Расчётный расход газа по месяцам на производственные нужды по цехам:

для первого цеха, [1]:

зимой:

январь нм³ ;

февраль нм³ ;

март нм³ ;

апрель нм³ ;

сентябрь нм³ ;

октябрь нм³;

ноябрь нм³;

декабрь нм³;

летом:

май нм³;

июнь, июль, август

нм³;

для второго цеха, [1]:

нм³;

нм³;

нм³;

для третьего цеха, [1]:

нм³;

нм³;

нм³;

для четвёртого цеха, [1]:

нм³;

нм³;

нм³;

для пятого цеха, [1]:

нм³;

нм³;

нм³.

Результаты расчёта сводим в таблицу 1, предварительно суммируя расход газа на производственные нужды по цехам по каждому из месяцев:

Таблица 1

	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	за год
Bот	1,536	1,28	1,136	0,728	0,192	0,088	0,08	0,072	0,152	0,616	0,96	1,16	8
Bкб	0,999	0,999	0,981	0,81	0,603	0,477	0,45	0,423	0,504	0,738	0,963	1,053	9
Bпр	1,497	1,426	1,568	1,568	0,451	0,496	0,496	0,496	1,568	1,568	1,497	1,497	14,1
Bобщ	4,032	3,705	3,685	3,106	1,246	1,061	1,026	0,991	2,224	2,922	3,42	3,71	31,1

Годовой график потребления газа имеет вид (рис.1):

Рис.1

Максимальный расчётный часовой расход газа на отопление, [1]:

;

Минимальный расчётный часовой расход газа на отопление, [1]:

;

Максимальный расчётный часовой расход газа на к/б нужды, [1]:

, где:

, - месячный расход газа соответственно на отопление и к/б нужды для месяца максимального расхода газа (из табл.1);

- число дней в месяце (январь), n=31;

- средняя температура внутри отапливаемого помещения, =18°С;

- минимальная рассматриваемая температура наружного воздуха для данного зимнего месяца, =-24°С;

- средняя температура наружного воздуха в расчетном месяце, =-7°С;

- коэффициент, определяющий долю максимального суточного расхода газа на к/б нужды в пределах недели;

- коэффициент, определяющий долю максимального суточного расхода газа на к/б нужды в пределах зимних суток;

Минимальный расчётный часовой расход газа на к/б нужды, [1]:

где:

- месячный расход газа на к/б нужды для месяца минимального расхода газа (из табл.1);

- число дней в месяце (август), n=31;

- коэффициент, определяющий долю минимального суточного расхода газа на к/б нужды в пределах недели (суббота);

- коэффициент, определяющий долю минимального суточного расхода газа на к/б нужды в пределах летних суток.

Результаты расчета сводим в таблицу 2:

Таблица 2

Категория расхода	Единица измерения	Отопление	К/б нужды	Производство	Всего
1. Годовой	нм3/год	8·106	9·106	14,1·106	31,1·106
2. Месячный	нм3/мес
максимальный		1,536·106	1,053·106	1,568·106	4,157·106
минимальный		72000	423000	496000	991000
3. Часовой	нм3/час
максимальный		3468,4	4665,13	2970	11103,52
минимальный		0	12,32	940	952,32

2. Выбор общей схемы подачи газа заданным потребителям и составление расчетной схемы

Составляем общую схему газопровода, на которую впоследствии нанесем полученные в ходе расчета диаметры участков. На схеме указываем территорию завода, расположение цехов, промразводки, каналы и другие подземные сооружения, присоединяемые к системе заводского газоснабжения коммунальные и коммунально-бытовые потребители газа (столовые, ясли, школы и т.п.). На основании этого производим правильный выбор места ввода газа на территорию промышленного предприятия, определяем необходимость и месторасположение центральных и цеховых ГРП, сгруппировываем для присоединения к ним потребителей газа, выбираем трассу общезаводского газопровода, размещаем на ней водоотделители, задвижки и т.п. Система газопровода тупиковая, низкого давления.

Определяем часовое количество газа, проходящее через рассматриваемое сечение. Имеем, [1]:

V_доРД= нм³/ч;

нм³/ч;

нм³/ч;

нм³/ч;

нм³/ч;

нм³/ч.

Сводная таблица 3 для построения расчётной схемы :

Таблица 3

Участок	Расход, нм3/ч	Длина, м
до РД	13879,4	400
(1)	5745,87	8
(2)	5675,87	16
(3)	4975,87	21
(4)	4575,87	24
(5)	4475,87	14

По результатам расчетов и в соответствии с исходными данными строим расчетную схему (см. следующую страницу, рис. 2):

Рис.2

3. Гидравлический расчет межцехового газопровода низкого давления

Из расчетной схемы видно, что расчетный расход газа V_{до ГРП} убывает в направлении от первого к последнему рассматриваемому участку. Соответственно, диаметр участков должен либо уменьшаться (при сохранении задаваемой скорости газа) или оставаться неизменным. Во втором случае будет наблюдаться уменьшение скорости газа по его ходу к последнему расчетному участку.

Расчет участков газопровода после ГРП сводиться к подбору их диаметров с тем, чтобы при этом наиболее полно выполнялись условия:

а) значение всех участков после ГРП не должно превышать 0,5h_к;

б) общий перепад давления должен, по возможности, равномерно распределяться между отдельными участками межцехового газопровода и

в) диаметры смежных участков нужно уменьшать в направлении от ГРП (без значительных скачков).

Принимаем скорость газа ? = 12,5 м/с . [1]

Для более наглядного расчета составим таблицу, в которую внесём все расчетные величины, [1]:

, нм³/ч - расчетный расход газа;

, м - принятый диаметр;

- коэффициент местных сопротивлений;

- сумма коэффициентов потерь;

коэффициент сопротивления конденсатоотводчика;

, м - условная длина;

, м - условное увеличение длины участка вследствии наличия местных сопротивлений;

, м - фактическая длина;

, м - приведенная длина;

, Па - потери давления, где с=0,89 кг/м³ - плотность для шебелинского газа, [2];

, Па - потеря напора на участке.

Для сварных отводов при повороте на 90є значения коэффициента местного сопротивления в зависимости от величины диаметра представлены в таблице 4, [1]:

Таблица 4

Dyi	100	125	150	200	250-300	350-400
оп	0,43	0,46	0,47	0,49	0,51	0,53

Для задвижек со степенью открытия 3/4 значения коэффициента местного сопротивления в зависимости от величины диаметра представлены в таблице 5, [1]:

Таблица 5

Dyi	100	150	200	>300
оз	0.55	0.5	0.46	0.42

Полученные значения, [2]:

D_y1= м;

D_y2= м;

D_y3= м;

D_y4= м;

D_y5= м;

Принимаем диаметры , [2] : 0,35 м; 0,35 м; 0,35 м; 0,35 м; 0,35 м.

Коэффициент сопротивления, [2]:

где число Рейнольдса Re_i=, К_э=0,01 см ,

н=15·10^-6 м²/с - кинематическая вязкость газа, [2] .

Числа Рейнольдса для всех участков, [2]:

Re_1,2,3,4,5=.

Коэффициенты сопротивлений для всех участков, [2]:

.

Условные длины всех участков, [2]:

;

Условное увеличение длины участков из-за наличия местных сопротивлений ,

[2]:

Потери давления на участках, [2]:

;

;

;

.

Значения приведенных длин участков, потерь напора на участках, а также все приведенные в пункте 3 результаты расчетов представлены в таблице 6 (см. следующую страницу):

Таблица 6

N участка	Расчётный расход газаVi,нм3/ч	Диаметр Dy, мм	Вид местных сопротивлений	Расчёт местных сопротивлений
				Количество	значение ж	?ж на участке
(1)	5745,87	350	конд/поворот	1/1	1,5/0,53	2,03
(2)	5675,87	350	-	-	0	0
(3)	4975,87	350	поворот	2	0,53	1,06
(4)	4575,87	350	поворот	1	0,53	0,53
(5)	4475,87	350	пов/задв/конд	2/2/1	0,53/0,42/1,5	3,4
(1)	25,93	52,64	8	78,57	0,2	15,71
(2)	25,93	0	16	25,93	0,19	4,93
(3)	25,93	27,49	21	53,42	0,15	8
(4)	25,93	13,74	24	39,67	0,13	5,16
(5)	25,93	88,16	14	114,09	0,12	13,69

Правильность расчёта межцехового газопровода низкого давления проверяется при выполнении соотношения, [1]:

??р ? 0,5· h_к , т.е.

15,71+4,93+8+5,16+13,69? 0,5·60·9,8 , т.е. 47,49 ? 294, где

h_k-давление у последнего цеха, Па.

h_k=60мм вод.ст.=60· 9,8=588 Па, [1].

Таким образом, можно сделать вывод, что расчёт выполнен верно.

Давление за РД, [1]:

Р₂=р_ат+ h_к+ ??р=98000+588+47,49=98635,49Па.

4. Гидравлический расчет газопровода среднего давления (от ввода до ГРП), а также подбор фильтров и регуляторов давления

При подборе диаметра газопровода на участке до ГРП особых ограничений по по перепаду давлений нет. Однако с целью поддержания максимальной скорости газа и экономии металла будем выбирать минимально возможный диаметр. Необходимый запас давления перед РД создадим исходя из требуемого значения давления за ним и учитывая вероятность снижения в эксплуатации начального давления по сравнению с заданным. Такой запас можно считать достаточным, если давление перед РД будет равно, [1]:

.

Известно, что отношение , [1], для определенного вида газа и характера движения зависит только от объема проходящего газа и диаметра газопровода.

При расчете значения А для области гидравлической шероховатости используем формулу, предварительно задавшись диаметром газопровода d=200…250 мм, взяв d=250 мм:

.

Коэффициент местного сопротивления на предохранительном клапане о_пк=5, [1].

Коэффициент местного сопротивления на конденсатоотводчике о_к=1,5, [1].

Коэффициент местного сопротивления при повороте (3 поворота на участке) и на задвижках (5 задвижки на участке) выбираем по приведенным ранее значениям в зависимости от диаметра: о_п=0,49 и о_з=0,46, [1].

Значения местных коэффициентов на фильтре, счётчике или диафрагме не учитываются.

Таким образом, значение суммарного коэффициента местных сопротивлений

?о= о_пк + о_к + о_п +о_з=5+1,5+2·0,49+4·0,46=10,27.

Значение условной длины l_э для газопроводов среднего и высокого давления зависит только от величины условного диаметра, [1], таблица 7:

Таблица 7

d	50	70	80	100	125	150	200	250	300
lэ	2,3	3,2	3,9	5	6,7	8,7	13	17,4	22

Условное увеличение длины участка вследствии наличия местных сопротивлений, [1],

=17,4·10,27=178,7 м.

Фактическая длина =400 м.

Приведенная длина , [1],

=178,7+400=578,7 м.

Конечное давление, [1]:

,

где давление на вводе, ата; , [1].

Полученное давление удовлетворяет указанному выше промежутку:

Р_к=154000 Па принадлежит промежутку Р₁=147953,205…157816,752 Па.

Выбор регулятора давления (РД) для ГРП

В настоящее время для расходов газа больше 800-1000 нм³/час на ГРП промышленных предприятий повсеместно используются регуляторы давления типа РДУК-2 с пилотом Казанцева:

РДУК-2-35: d_кл=35мм; пропускная способность V_?Г=1000нм³/ч;

РДУК-2-50: d_кл=50мм; пропускная способность V_?Г=1400нм³/ч;

РДУК-2-100: d_кл=100мм; пропускная способность V_?Г=2700; 6000нм³/ч;

РДУК-2-200: d_кл=140мм; пропускная способность V_?Г=12000нм³/ч.

Все регуляторы давления РДУК-2 пригодны для установки на давление за собой в интервале 0,005-6 ати.

Для нахождения расчётной пропускной способности намеченного к установлению РД применяем формулу, [1]:

V_{р пр}=V_т· нм³/час, где

(?р)_т=1 ата, (р₂)_т=1,01ата, [1];

?р=р₁-р₂=1,54-1,01=0,53ата; , (с_о)_т =0,73кг/нм³ ; с_о =0,83.

Регулятор давления подбирают так, чтобы загрузка была не более 85% и не менее 10%.

(B_max / V_{р пр})=(6923,12/8192,97)?100=84,5%<85% ;

(B_min / V_{р пр})=(952,32/8192,97)?100=11,6%>10% ;

Окончательно принимаем РДУК-2-200 с клапаном диаметром 140 мм, паспортная пропускная способность которого ?V_г=12000 нм³/ч.

Заключение

Был произведен расчет общезаводского газопровода с заданными нагрузками В_к/б (на коммунально-бытовые нужды), В_от (на отопление), В₁, В₂, В₃, В₄, В₅ (по цехам завода соответственно) и давлениями вначале газопровода и у последнего цеха. В результате расчета мы определили расходы газа по объекту газоснабжения (,,,,В_пр в месяц и в год), а также общий расход газа по объекту. Далее был предложен ситуационный план (согласно заданию), на котором указаны месторасположение цехов, расчетные участки, отводы, задвижки, конденсатоотводчики и т.д. Согласно ситуационному плану, строилась общая расчетная схема, на которой указывались длины участков и расходы газа (объемные), проходящие через определенные сечения газопровода.

После этого расчета был произведен гидравлический расчет межцехового газопровода низкого давления. В результате этого расчета были подобраны диаметры труб газопровода, с учетом условий равномерного распределения потерь по участкам газопровода, постепенным уменьшением диаметров при продвижении к последнему потребителю тупикового газопровода и суммы всех потерь, не превышающей половины конечного давления в газопроводе.

Окончанием расчета является гидравлический расчет газопровода среднего давления (от ввода до ГРП), а также подбор регулятора давления. В результате этого расчета определили диаметр трубопровода до ГРП, с учетом условия ограничения по давлению. Затем приступили к выбору регулятора давления для ГРП. При подборе РД была определена его пропускная способность, также в соответствии с ограничением по загрузке был выбран РД и просчитаны его максимальные и минимальные загрузки.

На этом расчет газопровода был закончен.

Литература

1.Методическое пособие.

2.Лисиенко В.Г., Беляев Н.М., Несенчук А.П. и др. Системы производства и распределения энергоносителей промышленных предприятий.-Мн.: Вышэйшая школа, 1989.

Размещено на Allbest