Содержание

1. Исходные данные 2

2. Характеристика города и потребителей газа 4

3. Определение свойств газообразного топлива 5

4. Определение количества сетевых ГРП 11

11

5. Определение расходов газа потребителями города 12

6. Выбор системы газоснабжения города 21

7. Гидравлический расчет кольцевой сети среднего (высокого) давления 22

8. Гидравлический расчет распределительной сети низкого давления. 26

9. Устройство внутреннего газоснабжения 29

10. Гидравлический расчет внутридомовых газопроводов 31

11. Подбор и расчет оборудования для ГРУ квартальной котельной 35

Список литературы: 38

1. Исходные данные

Вариант – 14.

Город – Калуга.

Теплофизические характеристики сухого природного газа:

Используется природный газ с .

Количество человек, проживающих в зоне 5-этажной застройке: 3355

Количество человек, проживающих в зоне 9-этажной застройке: 11781

2. Характеристика города и потребителей газа

Район, для которого проектируется система газоснабжения, расположен в Калуге, температура наружного воздуха -27, продолжительность отопительного периода – 210 суток.

Распределение газа принято по кольцевой схеме, обеспечение которым осуществляется от ранее запроектированной ГРС.

Система газоснабжения должна обеспечивать бесперебойную подачу газа потребителям, быть безопасной в эксплуатации, простой и удобной в обслуживании, должна предусматривать возможность отключения отдельных её элементов или участков газопроводов для производства аварийных или ремонтных работ.

Газопровод среднего давления проектируется кольцевым, т.к. он является основной артерией питающей газом город. К сети среднего давления присоединяются крупные потребители газа: промышленное предприятие, больница, хлебозавод, котельная, банно-прачечный комбинат, сетевые ГРП.

Сети низкого давления состоят из тупиковых газопроводов и отдельных ответвлений.

Связь между газопроводами среднего и низкого давления осуществляется через сетевые ГРП, где давление снижается до необходимой величины.

Согласно расчету в районе проживает 15136 человек.

Проект газоснабжения микрорайона г. Калуга природным га­зом выполнен в соответствии с требованиями СНиП 2.04.08-87.

3. Определение свойств газообразного топлива

Теплофизические характеристики газообразного топлива при известном составе определяются по свойствам простых газов - компонентов смеси.

В нормальных условиях плотность газового топлива , кг/, находится по формуле :

где - объемное процентное содержаниеi-го компонента в газовой смеси, %;

- плотность i-го компонента смеси при нормальных условиях, кг/, принимаемая по справочным данным или определяемая из выражения:

где - молекулярная масса i-го компонента смеси, кг/кмоль;

- объем одного киломоля i-го компонента, /кмоль.

Основные характеристики некоторых простых газов, входящих в состав природных газов, которые необходимы при определении свойств газовой смеси, приведены в таблице 1.

Для определения плотности газовой смеси кг/, находим по таблице 1 значения плотности отдельных компонентов и подставляем их в формулу:

кг/.

Низшая объемная теплота сгорания сложных газов , кДж/м, рассчитывается по составу газообразного топлива и теплоте сгорания компонентов:

где - объемная низшая теплота сгорания i-го компонента, входящего в смесь, кДж/.

Низшая теплота сгорания газообразного топлива равняется:

Концентрационные пределы воспламенения для смесей горючих газов, не содержащих балластных примесей, определяются по правилу аддитивности по формуле ЛеШателье:

Где - нижний или верхний предел воспламенения смеси горючих газов в газовоздушной среде, об.%;

- нижний или верхний предел воспламенения i-го компонента в газовоздушной смеси, об.%.

Для определения пределов воспламенения находим состав горючей части газа без балластных примесей по формуле:

Используя данные таблицы 1, находим нижний и верхний пределы воспламенения горючей части газа:

Таблица 1.

Показатель	Метан	Этан	Пропан	Бутан	Пентан	Углекислый газ	Азот	Сероводород
Химическая Формула
Молекулярная масса М, кг/кмоль	16,043	30,068	44,097	58,124	72,146	44,011	28,043	34,082
Плотность при нормальных условиях ,кг/	0,717	1,356	2,004	2,702	3,457	1,977	1,251	1,540
Теплота сгорания, кДж/ высшая низшая	39930 35760	69690 63650	99170 91140	128500 118530	158000 146180	- -	- -	25460 23490
Пределы воспламенения в смеси с воздухом, об.%: нижний верхний	5,0 15,0	3,0 12,5	2,0 9,5	1,7 8,5	1,35 8,0	- -	- -	4,3 45,5
Молекулярный объем ,/кмоль	22,38	22,174	21,997	21,50	20,87	22,268	22,395	22,14

При наличии в газе балластных примесей пределы воспламенения могут быть определены по формуле:

где - нижний или верхний предел воспламенения смеси с балластными примесями, об.%;

- нижний или верхний предел воспламенения горючей части смеси, об.%;

Б- содержание балластных примесей (и) в газообразном топливе, доли единицы.

Нижний и верхний пределы воспламенения газа с учетом балластных примесей равняются:

Теоретическое количество сухого воздуха, необходимого для полного сгорания 1 природного газа,V0, /, составляет:

где - объемное процентное содержание углеводородов, входящих в состав газовой смеси, %;

n и m - соответственно число атомов углерода и водорода в каждом углеводороде;

- объемное процентное содержание сероводорода в газовом топливе, %.

Теоретическое количество сухого воздуха, необходимого для сжигания газа:

Теоретический расход влажного воздуха,/:

где - влагосодержание воздуха, г/;

0,00124 - объем 1 г водяного пара, /г.

Содержание водяных паров в воздухе при исоставляет

Тогда теоретический расход влажного воздуха равняется:

Вследствие несовершенства смешения горючих компонентов с окислителем в процессе горения топочные процессы ведутся с некоторым избытком воздуха (для исключения химической неполноты сгорания), поэтому действительное количество воздуха ,/, необходимого для сжигания газа, составит:

где - коэффициент избытка воздуха. Его величина зависит от условий смесеобразования газа и воздуха и обычно принимается в пределах 1,05... 1,2.

Действительное количество влажного воздуха, необходимого для сжигания газа, при коэффициенте избытка воздуха составит:

В состав продуктов сгорания входят углекислый газ, водяные пары, азот, кислород, а иногда и сернистый ангидрид.

Количество углекислого газа, образующегося при сгорании 1 газообразного топлива,/, зависит от содержания углерода в компонентах смеси и в балласте топлива :

где - объемное процентное содержание углекислого газа в составе смеси, %.

Объем углекислого газа, образующегося при сжигании 1 рассматриваемого газа:

При наличии в газовом топливе сероводорода в состав продуктов сгорания входит сернистый ангидрид/:

где - объемное процентное содержание сероводорода в газовой смеси, %.

Количество образующихся водяных паров,/,слагается из объема паров, получающихся в результате сгорания водорода, входящего в состав углеводородов и других соединений, водяных паров, содержащихся в газовом топливе в виде балласта и поступивших с воздухом:

где - влагосодержание газа, г/м.

Объем водяных паров в продуктах сгорания составит:

Количество кислорода в продуктах сгорания ,/, определяется коэффициентом избытка воздуха, при котором ведется процесс горения:

Количество кислорода в продуктах сгорания:

Содержание азота в продуктах сгорания,/, также зависит от коэффициента избытка воздуха и наличия азота в балласте топлива:

где - объемное процентное содержание азота в составе смеси, %.

Количество азота в продуктах сгорания:

Полный объем продуктов сгорания 1 газообразного топлива,/, составит:

Полный объем продуктов сгорания 1 рассматриваемого газа составит: