Разработать двухступенчатую систему распределения газа с выполнением первой ступени газопроводами среднего давления, а второй - низкого давления. От сети среднего давления запроектировать сосредоточенные потребители: ГРП, котельную, хлебозавод, баню, прачечную. От сети низкого давления проектируются хозяйственно-бытовые и коммунальные потребители. Сеть низкого давления должна быть запроектирована кольцевой.

Вариант № 14.

Определяем общую численность населения и площадь проектируемого района города:

;

,

где и - численности населения и площади отдельных зон соответственно;

n - количество зон застройки в проектируемом районе.

3. Расчет потребления газа

Городские потребители расходуют газ неравномерно. Для выявления особенностей неравномерности расхода газа городские потребители условно подразделяются на следующие основные категории:

1) бытовые (приготовление пищи и нагревание воды в квартирах жилых домов),

2) коммунально-бытовые (бани, прачечные, хлебозаводы, общественные, лечебные, и пр.),

3) отопление, вентиляцию и централизованное ГВС жилых, общественных и производственных зданий,

4) промышленное потребление для промышленных и технологических нужд предприятия,

5) потребление газа электростанциями для выработки электроэнергии, горячей воды и пара.

Расход газа определяют отдельно для каждого потребителя.

3.1 Определение годовых расходов газа

Нормы годового расхода тепла на хозяйственно-бытовые и коммунальные нужды приведены в [1]. Годовой расход газа на бытовые нужды определяют по численности населения города (района) и нормам газопотребления на одного человека. Годовой расход газа на коммунально-бытовые нужды определяют в зависимости от пропускной способности предприятия и норм расхода газа.

Руководствуясь [1] рассчитываем годовой расход газа на хозяйственные и коммунально-бытовые нужды по формуле:

,

где Q - годовой расход газа, м³/год;

q - норма расхода тепла на одну расчетную единицу, МДж/м³,[1];

N - количество расчетных единиц;

- низшая теплота сгорания сухого газа, МДж/год;

Годовой расход газа на хозяйственные и коммунально-бытовые нужды

Коммунально-бытовое потребление

Часовой расход газа на бытовые и коммунально-бытовые нужды определяют как долю суммарного годового расхода на эти нужды из выражения:

,

где, - часовой расход газа на бытовые и коммунально-бытовые нужды (без отопления), м³/ч;

- годовой расход газа на эти нужды, м³/год;

К_м - коэффициент часового максимума (переход от годового расхода газа к максимальному часовому расходу).

Значения коэффициентов часового максимума К_м на бытовые нужды (без отопления) в зависимости от числа жителей, снабжаемых газом, приведены в таблице 4 СНиП 2.04.08-87, а на коммунально-бытовые в таблице 5.

Средний часовой расход газа на отопление находится путем делением годового расхода газа на число часов использования котельной, которое определяем по формуле

,

где n - число часов использования котельной, ч:

,

;

.

Средний часовой расход газа на вентиляцию жилых и общественных зданий:

,

.

Часовой расход газа на централизованное ГВС:

,

где - среднечасовой расход тепла на ГВС, кДж/ч.

,

где - укрупненный показатель среднечасового расхода тепла на ГВС на 1 жителя, кДж/(ч·чел),

- КПД котельной,

N - число жителей, пользующихся централизованным ГВС,

;

.

Максимальный часовой расход тепла на централизованное ГВС:

,

.

Часовой расход газа на котельную в целом:

,

Общий часовой расход газа для нужд района города:

Сумму расходов газа по кварталам зоны, а затем всех зон застройки сопоставляем со всеми часовыми расходами. Эти расходы должны сходится (первая проверка сходимости газа):

Удельный часовой расход газа на одного человека, учитывающий потребителей подсоединенных к сетям низкого давления:

м³/(ч·чел).

4. Трассировка газовых сетей

Трассы газопроводов проектируются из условия минимальной протяженности сети. При этом газопроводы высокого давления стараются прокладывать по окраинам города, где небольшая плотность населения и меньшее число подземных сооружений.

Сети низкого давления состоят из уличных распределительных газопроводов, абонентских ответвлений, подводящих газ к зданию и внутридомовых газопроводов, которые распределяют газ между отдельными приборами здания. Плотность распределительных газопроводов принимают такой, чтобы длина абонентских ответвлений до ввода в здания была 50-100 м. Жилые и общественные здания, коммунально-бытовые потребители, а также мелкие предприятия присоединяют непосредственно к распределительным газопроводам.

Для повышения надежности сети низкого давления кольцуют. В сетях низкого давления целесообразно кольцевать только распределительные газопроводы, а второстепенные (абонентские ответвления) выполнять тупиковыми разветвленными. Газопроводы по главным проездам не прокладывают.

Число газорегуляторных пунктов (ГРП) определяют технико-экономическим расчетом. ГРП располагают в центрах зон, которые они питают. Зона действия одного ГРП не должна перекрываться зоной действия другого ГРП. Точки встречи потоков газа в системе с несколькими ГРП назначаются на границе зон соседних ГРП.

При проектировании многоступенчатых систем газоснабжения возникает вопрос об экономически оптимальном радиусе действия R_опт ГРП. С увеличением числа ГРП уменьшается стоимость сети низкого давления, но повышается общая стоимость ГРП, а также стоимость сети среднего (высокого) давления, которая питает ГРП.

Наиболее экономичным считается R_опт = 400-800 м.

Оптимальную пропускную способность (нагрузку) одного ГРП:

,

где m - плотность населения на 1 га площади застройки, чел/га,

е - удельный расход газа на 1 человека для потребителей, присоединяемых к сети низкого давления, м³/(ч·чел),

.

Тогда количество ГРП определяется:

,

.

5. Определение расчетных расходов газа на участках кольцевых газопроводов

В практике проектирования применяют следующую методику расчета кольцевых сетей низкого давления:

1. На основании известных часовых расходов потребляемого газа и разработанной схемы газопроводов вычисляют сосредоточенные часовые расходы, которые потребляются на площадях каждого контура газовой сети.

2. По известным сосредоченным расходам газа вычисляют удельные путевые расходы для всех контуров питания потребителей.

3. Используя найденные значения удельных путевых расходов по контурам сети, определяют путевые расходы для всех участков газопровода.

4. На основании Q_п и заданного начального распределения потоков в сети определяют расчетные расходы газа для всех участков сети.

5. Проводят гидравлический расчет газопроводов низкого давления, целью которого является подбор диаметров.

5.1. Подбирают диаметры главных контуров, проверяя при этом полноту использования расчетного перехода от точки питания до точки встречи потоков;

5.2. Подбирают диаметры участков внутриквартального и внутридомового газопроводов, проверяя полное использование заданного периода давления.

5.1 Определение сосредоточенных и удельных путевых расходов газа по контурам газовой сети

1. В масштабе генплана вычерчивается расчетная схема газовой сети низкого давления с произвольной нумерацией колец. В каждом кольце должен быть свой постоянный удельный часовой расход газа e_зон.

2. Вычисляются сосредоточенные часовые расходы, которые потребляются на площадях каждого кольца Q_к. Для этого суммируют расчетные часовые расходы кварталов, находящихся в контуре кольца и прилегающих к нему.

Результаты расчетов удельных путевых расходов по периметрам колец газовой сети

Сумма часовых расходов, приходящихся на площади всех колец УQ_к, должна сходиться с часовым расходом газа :

.

5.2 Определение путевых расходов газа на участках кольцевой сети

Задачей расчета является определение диаметров отдельных участков уличных распределительных газопроводов.

Расчет производится в следующей последовательности:

Применяют общие допустимые потери давления в уличных газопроводах

.

Потери давления на местные сопротивления принимают равными 10% линейных, тогда допустимые потери давления на трение составляет:

;

Определяют удельные потери или гидравлические уклоны (потери давления на один метр длины) по полукольцам R, Па/м;

,

где L - длины полуколец газопровода от ГРП до точки встречи потоков (нулевых точек), м;

По расчетным расходам и удельным потерям на участках проводят подбор диаметров трубопроводов, пользуясь номограммой.

По этой номограмме определяют действительные удельные потери R_д, Па/м.

Определяют общие потери давления по участкам Р_общ, Па, по формуле:

,

где 1,1- коэффициент, учитывающий потери в местных сопротивлениях;

Определяют суммарные потери давления на полукольцах и сравнивают их между собой. Если невязка не превышает 10% то расчет окончен.

Результаты гидравлического расчета распределительных кольцевых сетей низкого давления

;

;

; ;

6.2 Расчет внутриквартального газопровода

Задачей расчета является подбор диаметров на отдельных участках внутриквартального газопровода, трассировка которого производится в соответствии с планом квартала.

Перед расчетом необходимо установить характер застройки квартала, количество и мощность газовых приборов, устанавливаемых в каждом здании. По этим данным определяют расчетные расходы газа Q_р по отдельным участкам внутриквартального газопровода, руководствуясь количеством и характером зданий, подключенных к конкретному участку ГП.

Вычисления производят по следующей формуле:

,

где - коэффициент одновременности действия однотипных приборов или групп приборов;

q - номинальный расход газа прибором или группой приборов, м³/час, принимаемый по паспортным данным или техническим характеристикам приборов;

n - число однотипных приборов или групп приборов.

Дальнейший расчет производят в такой же последовательности, как и для уличных газопроводов:

1. Принимают общие допустимые потери давления во внутриквартальном газопроводе .

2. Вычисляют допустимые потери давления на трение, принимая гидравлические потери в местных сопротивлениях равными 10% линейных

.

3. Рассчитывают потери давления, приходящиеся на 1 метр длины внутриквартального ГП,

,

где L - расстояние, м, от точки подключения внутриквартального ГП к уличной кольцевой сети до самого удаленного здания.

4. Следующие: 4-я, 5-я, 6-я позиции полностью совпадают с соответствующими позициями предыдущего пункта (только расчетные расходы необходимо использовать, вычисленные по формуле:

.

5. Определяют суммарные потери давления по каждому направлению движения газа и сравнивают их с общими допустимыми потерями давления . Если невязка не превышает 10% то расчет считается законченным.

Результаты гидравлического расчета внутриквартального газопровода

1. Для учета потерь давления в местных сопротивлениях определяем расчетную длину каждого участка;

2. За начальное давление на участке 1-2 принимаем абсолютное давление после ГРС Р₁ = 400 кПа, выбираем расчетную ветвь.

3. Определяем расчетную длину (длину расчетной ветви) l_р.

4. Определяем расчетный расход Q_р.

5. Рассчитываем разность квадратов давлений:

6. Подбираем диаметр по номограмме по известным Q_р, l_р и

7. Для принятого диаметра принимаем действительную разность давлений , кПа².

8. Рассчитываем конечное давление на участке по формулам:

где l - длина участка;

Принципиальная схема газопровода среднего давления

Устанавливаем расчетную ветвь - участок ГРС - ХЛ:

,

м.

Рассчитываем расход газа на участке 1-2:

,

м³/ч.

Вычисляем разность квадратов давлений:

,

Определяем диаметр трубопровода

D = 426Ч9 мм.

Для выбранного диаметра определяем действительную разность квадратов давлений:

.

Рассчитываем конечное давление на участке 1-2:

,

.

Определяем скорость движения газа в трубопроводе высокого давления:

,

где ,

;

Результаты гидравлического расчета газопроводов среднего давления

Расходы и конечные давления газа у потребителей

Список литературы

1. Ионин А.А Газоснабжение.- М.; Стройиздат, 1981. - 415с.

2. Енин П. М. , Семёнов М.Б., Тахтамыш Н.И. Газоснабжение жилищно-комунальных объектов/Справочник.- Киев: Будiвельник, 1981.-136с.

3. Стаскевич Н.Л., Северинцев Г.Н., Вигдарчик Д.Я. Справочник по газоснабжению и использованию газа.-Л.: Недра,1990.-762с.

4. СНиП 2.04.08-87*. Газоснабжение.- М.:Стройиздат,1981.- 79с.

5. СНиП 2.07.01-89^*. Градостроительство. - М.:Стройиздат, 2000. - 79с.

6. СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика. - М.: Стройиздат, 1983 - 136 с.

7. Гордюхин А.И. Газовые сети и установки. Устройство и проектирование. М.: Стройиздат, 1987. - 383 с.

8. Скафтымов Н.А. Основы газоснабжения. - Л.: Недра, 1975. - 343с.

9. Справочник проектировщика: внутренние санитарно-технические устройства. Вторая часть. Водопровод и канализация. / Под ред. И.Г. Староверова и Ю.И. Шиллера. - М.: Стройиздат,1990 - 247 с.

10. Гуськов Б.И., Кряжев Б.Г. Газификация промышленных предприятий. - М.:Стройиздат, 1982. - 368с.