Реферат: Расчет систем газоснабжения района города

* Знаки "+" и "-" означают условное деление потоков газа на положительные (направление по часовой стрелке) и отрицательные (движение против часовой стрелки).

Для определения ошибки надо просуммировать по модулю все числа в графе 6 и оценить разность положительных и отрицательных чисел в этой же графе по нижеприведенной формуле

Ошибка составляет: 0,04934 • 100 / 0,5 • 0,37968 = 25,99 %

Диаметры участков газопровода в этом режиме выбираются из таб­лицы расчетов в аварийных режимах. Для каждого участка принимается наибольший из двух диаметров. При этом размеры диаметров на голов­ных участках кольца будут наибольшими. Далее размеры диаметров бу­дут монотонно убывать в направлении точки схода потоков.

Для определения удельной разности квадратов давлений на участке используют номограмму рис. 11.2. [10]. Их определяют по известным диаметру и расходу и вносят в графу 5 таблицы . Зная расчетные длины участков, вычисляют разности квадратов давлений на участках и вносят их в графу 6 таблицы .

Критерием правильности расчёта является равенство сумм положительных и отрицательных значений Р2н - Р2к. Если равенства нет, то разность этих значений не должна превышать 10 % от половины абсолютного значения суммы чисел в графе 6 таблицы. В нашем примере эта разность составляет 25,99 %, что слишком много.

Следовательно, расчёт надо повторить.

Для снижения ошибки надо подсчитать так называемый круговой расход по формуле

DV = å(Р2н - Р2к) • 106 / 2 • å(Р2н -  Р2к) / Vi.

DV = 0,04934 • 106 / 2 • 42,34 = 582,66 » 600 (м3/ч),

Сумма в знаменателе этой формулы берется из графы 7 таблицы 6.

Увеличим все положительные расходы на 600 м3/ч,  а все отрицательные расходы уменьшим также на 600 м2/ч. Повторим расчет при новых зна­чениях расходов на участках

                                                                                                                           Таблица 7.

Ошибка составляет: 0,00004 • 100 / 0,5 • 0,38304 = 0,02 %,

После введения кругового расхода  ошибка снизилась до 0,02%, что приемлемо.

На этом гидравлический расчет газопровода высокого дав­ления заканчивается.

12.2. Гидравлический расчет многокольцевых газовых сетей низкого давления.

Гидравлический расчет газопроводов низкого давления (до 5 кПа) сводится к решению транспортной задачи с последующей ее оптимизацией.

Исходные данные для расчета:

1. Общий расход газа через ГРП, питающее сеть низкого давления:

          V0 = 1883,52 (м3 / ч).

2. Расчетная схема: рис. 3.

3. Расчетный перепад давления в сети:

          DP = 1200 (Па).

Задачей гидравлического расчета сети низкого давления является определение диаметров всех ее участков при соблюдении заданного DP. Минимальный диаметр труб в сети должен быть равен 50 мм.

Путевые расходы газа на участках определяются по формуле:

          VПУТ = l ПР i • V0 / Sl ПР i

где l ПР i - приведенная длина участка,  м

          l ПР i = l Р • К Э • К З

          l Р - расчетная длина участка (l Р = 1,1 • l Г),  м;

          l Г - геометрическая длина участка по плану района газификации,  м;

          К Э - коэффициент этажности, учитывающий наличие зданий различной этажности;

          К З - коэффициент застройки, учитывающий плотность жилой застройки по трассе газопровода.

Расчет путевых расходов газа сводим в таблицу 8.

                                                                                                                            Табл. 8.

Определяем узловые расходы газа:

V УЗЛ i = 0,5 • S V ПУТ i , (м3/ч),

где S V ПУТ i - сумма путевых расходов газа на участках, примыкающих к узлу, (м3/ч),

V УЗЛ 1 = 96,59077 (м3/ ч),

V УЗЛ 2 = 144,8862 (м3/ ч),

V УЗЛ 3 = 193,1815 (м3/ ч),

V УЗЛ 4 = 217,3292 (м3/ ч),

V УЗЛ 5 = 169,0338 (м3/ ч),

V УЗЛ 6 = 265,6246 (м3/ ч),

V УЗЛ 7 = 169,0338 (м3/ ч),

V УЗЛ 8 = 48,0338 (м3/ ч),

V УЗЛ 9 = 48,29538 (м3/ ч),

V УЗЛ 10 = 169,0338 (м3/ ч),

V УЗЛ 11 = 48,29538 (м3/ ч),

V УЗЛ 12 = 169,0338 (м3/ ч),

V УЗЛ 13 = 48,29538 (м3/ ч),

V УЗЛ 14 = 96,59077 (м3/ ч),

Определяем расчетный расход газа на участках.

При вычислении расчетного расхода газа используют первое правило Кирхгофа для сетей, которое можно сформулировать так: алгебраическая сумма всех потоков газа в узле равна нулю.

Минимальное значение расчетного расхода газа на участке должно быть равно половине путевого. Для обеспечения экономичности системы следует выделить главные направления, по которым транспортируется  большая часть газа.

Такими направлениями будут:

0-1-2-3-7-8

0-1-2-6-7-8

0-1-2-6-9

0-1-2-6-5

0-1-4-5

0-1-4-10-11

0-1-4-10-14

0-1-2-3-12-13

0-1-2-3-12-14

На этих направлениях можно выделить участки, по которым идут транзитные потоки газа. Это участки:

1-2; 2-6; 2-3; 3-12; 1-4; 4-10.

Здесь расчетный расход определяется по правилу Кирхгофа.

На участках, где нет транзитных потоков газа:

VР = 0,5 • VПУТ (м3/ч),

VР 0-1 = 1786,929 (м3/ ч)

VР 1-2 = 1134,942 (м3/ ч)

VР 2-3 = 531,2492 (м3/ ч)

VР 1-4 = 555,3969 (м3/ ч)

VР 4-5 = 72,44308 (м3/ ч)

VР 2-6 = 458,8062 (м3/ ч)

VР 3-7 = 72,44308 (м3/ ч)

VР 5-6 = 96,59077 (м3/ ч)

VР 6-7 = 48,29538 (м3/ ч)

VР 7-8 = 48,29538 (м3/ ч)

VР 6-9 = 48,29538 (м3/ ч)

VР 4-10 = 265,6246 (м3/ ч)

VР 3-12 = 265,6246 (м3/ ч)

VР 10-14 = 48,29538 (м3/ ч)

VР 10-11 = 48,29538 (м3/ ч)

VР 12-13 = 48,29538 (м3/ ч)

VР 12-14 = 48,29538 (м3/ ч)

Определяем диаметры участков:

Для этого, используя заданный перепад давления DP, вычисляют среднюю первоначальную удельную потерю давления на главных направлениях:

А = DР / S l Р i (Па/м)

где  S l Р i - сумма расчетных длин участков, входящих в данное главное направление.

По величине А и расчетному расходу газа на каждом участке по номограмме рис.11.4 [10] определяют диаметры газопровода. Действительное значение удельных потерь давления на участке определяют при выборе стандартного значения условного диаметра по той же номограмме. Действительное значение удельной потери на участке умножают на расчётную длину участка и вычисляют, таким образом, потерю давления на этом участке. Общая потеря давления на всех участках главного направления не должна превышать заданного DР.

Все расчеты по определению диаметров участков газопровода низкого давления сводят в таблицу.

                                                                                                                            Табл. 9.

			13		11
		рис. 3. Расчётная схема многокольцевого газопровода низкого давления.

Первым критерием правильности расчёта является невязка давлений в узловых точках, которая не должна быть более 10%. Давление в узловых точках определяется путём вычитания потерь давления на участках из начального давления от ГРП при движении потока газа до рассматриваемого узла по кратчайшему расстоянию. Разность давлений образуется вследствие различных направлений подхода газа к узлу.

Вторым критерием является оценка потерь давления от ГРП до самых удалённых потребителей. Эта потеря не должна быть более расчётного перепада давления, равного 1200 Па и отличатся от него не более чем на 10%.

Условия правильности расчета соблюдаются и на этом расчет многокольцевых сетей низкого давления заканчивается.

12.3 Гидравлический расчет тупиковых газопроводов низкого давления.

Тупиковые газопроводы низкого давления прокладываются внутри жилых домов, внутри производственных цехов и по территории небольших населенных пунктов сельского типа.

Источником питания подобных газопроводов являются ГРП низкого давления.

Гидравлический расчет тупиковых газопроводов производят по номограмме рис. 11.4. из [10].Особенностью расчёта здесь является то, что при определении потерь давления на вертикальных участках надо учитывать дополнительное избыточное давление из-за разности плотностей газа и воздуха, то есть

DРД = ± h • (rВ - rГ) • g,

где h - разность геометрических отметок в конце и начале газопровода, м;

rВ, rГ - плотности воздуха и газа при нормальных условиях, кг/м3;

g - ускорение свободного падения, м/с2.

Для природного газа, который легче воздуха, при движении его по газопроводу вверх значение DР будет отрицательным, а при движении вниз положительным.

Учет местных сопротивлений можно производить путем введения надбавок на трение

l Р = l Г * (1 + а/100), (м),

где а - процентная надбавка.

Рекомендуются следующие процентные надбавки:

на газопроводах от ввода в здание до стояка - 25%;

на стояках - 20%;

на внутри квартирной разводке:

при длине 1-2 м. - 450%,

при длине 3-4 м. - 200%,

при длине 5-7 м. - 120%,

при длине 8-12 м. - 50%.

Перепад давления DР в тупиковых газопроводах низкого давления определяется начальным давлением после ГРП или ГРУ, которое равно 4-5 кПа, и давлением необходимым для работы газогорелочных установок или газовых приборов. Перепад давления DР, согласно рекомендациям таблицы 11.10. [10] принимаем равным 350 Па.

1. Создаём расчётную схему газопровода: рис. 4.

2. Назначаем магистральное направление.

		рис. 4. Расчётная схема тупикового газопровода низкого давления.

3. Определяем для каждого участка магистрального направления расчётный расход газа по формуле,

VР = VЧАС • КОД, (м3/ч),

где - максимальный часовой расход газа соответствующего потребителя, м3/ч,

VЧАС = 1,17 (м3/ч),

КОД - коэффициент одновременности, учитывающий вероятность одновременной работы всех потребителей.

4. Определяем расчётную длину участков магистрального направления (l Р i) по формуле,

l Р = l Г • (1 + а/100), (м),

где а - процентная надбавка.

Рекомендуются следующие процентные надбавки:

на газопроводах от ввода в здание до стояка - 25%;

на стояках - 20%;

на внутри квартирной разводке:

при длине 1-2 м. - 450%,

при длине 3-4 м. - 200%,

при длине 5-7 м. - 120%,

при длине 8-12 м. - 50%.

5. Вычисляем расчётную длину магистрального направления в метрах, суммируя все расчётные длины его участков (S l Р i).

6. Определяем удельный перепад давления на магистральном направлении

А = DР / S l Р i , (Па/м).

А = 8,1871345 (Па/м).

7. Используя диаграмму рис. 11.4. [10], определяем диаметры участков газопровода магистрального направления и уточняют удельный перепад давления на каждом участке в соответствии с выбранным стандартным диаметром.

8. Определяем действительный перепад давления газа на каждом участке, умножая удельный перепад давления на расчётную длину участка.

9. Суммируем все потери на отдельных участках магистрального направления.

10. Определяем дополнительное избыточное давление в газопроводе,

DРД = ± h • (rВ - rГ) • g,

DРД = 110,26538

где h - разность геометрических отметок в конце и начале газопровода, м;

rВ, rГ - плотности воздуха и газа при нормальных условиях, кг/м3;

g - ускорение свободного падения, м/с2.

h = 20,7 (м),

11. Вычисляем алгебраическую сумму потерь давления а магистрали и дополнительного избыточного давления и сравниваем её с допустимой потерей давления в газопроводе DР.

Критерием правильности расчёта будет условие

(SDРi ± DРД + DРПРИБ) £ DР,

где SDРi - сумма потерь давлений на всех участках магистрали, Па;

DРД - дополнительное избыточное давление в газопроводе, Па;

DРПРИБ - потеря давления газа в газоиспользующем приборе, Па;

DР - заданный перепад давления, Па.

(SDРi ± DРД + DРПРИБ) = 338,24462 Невязка составляет 3,36%.

Отклонение (SDРi ± DРД + DРПРИБ)  от DР должно быть не больше 10%.

Расчёт сделан верно.

Все расчёты по определению диаметров газопровода сводим в таблицу.

                                                                                                                            Табл. 10.

Окончательно принимаем следующие диаметры газопровода на участках магистрального направления:

10-15: 21,3´2,8 мм

9-10: 21,3´2,8 мм

8-9: 21,3´2,8 мм

7-8: 21,3´2,8 мм

6-7: 21,3´2,8 мм

1-6: 21,3´2,8 мм

0-1: 21,3´2,8 мм

Два других стояка несут аналогичную нагрузку и по конструкции идентичны расчетному. Поэтому диаметры газопровода на этих стояках принимаем такими же, как и у рассчитанного.

Исключение составят только участки подводящего газопровода 1-2, 6-11. Определяем диаметры газопроводов на этих участках:

1. Расчётные длины ответвлений: 0-1-6-11-12-13-14, 0-1-2-3-4-5 соответственно составят LP 6-11 = 40,25, LP 1-2 = 41,5 (м).

2. Расчетные расходы газа :

Участок 1-2 V Р = 1,6965 (м3/ ч)

Участок 6-11 V Р = 1,6965 (м3/ ч).

3.Средняя удельная потеря

А6-11 = 8,6956522, А1-2 = 8,4337349.

4. Диаметры участков по номограмме рис.11.4 из [10]:

Участок 2-16 = 21,3´2,8,

Участок 2-3 = 21,3´2,8.

На этом расчет тупикового газопровода низкого давления заканчивается.

13. Библиографический список.

     СНиП 2.04.08-87 Газоснабжение. Госстрой СССР.-М: ЦИТП Госстроя СССР, 1988.-64с.

     СНиП 2.04.05-91 Строительная климатология и геофизика. Госстрой СССР.-М: Стройиздат, 1983. -136 с.

     Ионин А.А. Газоснабжение. -М: Стройиздат, 1989. -439 с.

     Филатов Ю.П., Клоков А.А., Марухин А.И. Системы газоснабжения: Учебное пособие.-Н. Новгород, 1993. -97 с.

     ГОСТ 21.609-83.

     ГОСТ 21.610-85.

     Правила безопасности в газовом хозяйстве. Госпроматомнадзор СССР. -М: Недра, 1991. - 141 с.

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

     Энергетическое топливо СССР. Справочник. -М: Энергоатомиздат, 1991. -184 с.

     Курилов В.К. Расчет систем газоснабжения городов и населенных пунктов: Учебное пособие. -Редакционно-издательский отдел Ивановской архитектурно-строительной академии, 1998. -86 с.