2

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ДОНБАСЬКА НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ

БУДІВНИЦТВА І АРХІТЕКТУРИ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до виконання курсового проекту

“ГАЗОПОСТАЧАННЯ РАЙОНУ МІСТА АБО СЕЛИЩА”

з курсу "ГАЗОПОСТАЧАННЯ"

(для студентів спеціальності 6.092100

"Теплогазопостачання і вентиляція")

МАКІЇВКА - 2009

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ДОНБАСЬКА НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ

БУДІВНИЦТВА І АРХІТЕКТУРИ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до виконання курсового проекту

“ГАЗОПОСТАЧАННЯ РАЙОНУ МІСТА АБО СЕЛИЩА”

з курсу "ГАЗОПОСТАЧАННЯ"

(для студентів спеціальності 6.092100

"Теплогазопостачання і вентиляція")

Затверджено на засіданні кафедри

«Теплотехніка, теплогазопостачання та

вентиляція»

Протокол № 1 від 30.09.2008 р.

Макіївка – 2009

УДК 696.2 (07)

Методичні вказівки до виконання курсового проекту “Газопостачання району міста або селища” (для студентів спеціальності 6.092100 «Теплогазопостачання і вентиляція»)/ Укл.: В.І. Захаров, З.В. Удовиченко, О.В. Захаров – Макіївка: ДонНАБА, 2009. - 28 с.

Наведено методичні вказівки щодо визначення річних і розрахункових витрат газу, проектування газових мереж району міста або селища, розрахунку системи газопостачання житлового будинку і комунікацій для відводу продуктів згорання природного газу. Викладено рекомендації щодо оформлення пояснювальної записки і графічної частини курсового проекту.

Укладачі: доцент, к.т.н. В.І. Захаров

доцент, к.т.н. З.В. Удовиченко

асистент О.В. Захаров

Рецензенти: доцент, к.т.н. Л.Д. Катін

доцент, к.т.н. С.І. Монах

Відповідальний

за випуск доцент, к.т.н. В.А. Сербін

1 Мета і задачі курсового проекту

Мета курсового проекту - навчити студента використовувати отримані теоретичні знання і практичні навички для розробки проекту системи газопостачання населеного пункту.

У процесі виконання курсового проекту студент вирішує такі задачі: визначення річних і розрахункових витрат газу, трасування газових мереж і визначення діаметрів газопроводів, підбір обладнання газорегуляторного пункту (ГРП), конструювання і розрахунок внутрішньодомової газової мережі, розрахунок комунікацій для відводу продуктів згорання газоподібного палива і конструктивних параметрів газопальникових приладів.

2 Завдання на проект

Курсовий проект складається з трьох розділів:

1. Проект розподільної системи газопостачання району міста або селища.

2. Проект системи газопостачання житлового або громадського будинку.

3. Проект газопальникового пристрою для комунально-побутового газового приладу або теплового агрегату.

Для виконання першого розділу студенту задаються:

- населений пункт, родовище газового палива;

- план району міста (селища), поверховість будинків по кварталах;

- склад і структура газових приладів в житлових будинках для визначення річних і розрахункових витрат газу побутовими і комунально-побутовими споживачами (може прийматися за додатком Б);

- річні витрати газу промисловими підприємствами відповідних галузей промисловості або теплові потужності нагрівних агрегатів підприємств;

- початковий та кінцевий тиск газу для гідравлічного розрахунку мережі середнього (високого) тиску.

Для проектування системи газопостачання житлового або громадського будинку студенту задається кількість квартир з відповідним газовим обладнанням або кількість газових приладів. До задачі студента входить самостійна розробка планів 1-го і типового поверхів і розміщення газових приладів. У випадку видачі студенту поверхових планів будинку його задачею є розміщення газових приладів і прокладка газопроводів згідно з вимогами будівельних норм і правил.

Вихідні дані для виконання проекту газопальникового пристрою варіюються в залежності від типу пальника. Для конструктивного розрахунку інжекційного пальника задається витрата газу і тиск газу перед соплом пальника.

3 Методичні вказівки до виконання розділів курсового проекту

3.1 Проект розподільної системи газопостачання

3.1.1 Визначення характеристик газового палива і кількості мешканців

Майже всі основні характеристики газового палива можуть бути визначені, якщо відомий його склад, згідно з властивостями простих газів - компонентів суміші. Основні характеристики газів, що входять до складу газоподібного палива, наведено в [1].

Теплоту згорання (нижчу або вищу) суміші простих газів підраховують за формулою

, кДж/м³, (3.1)

де - вміст окремих компонентів газоподібного палива, в % за об’ємом;

- теплота згорання (нижча або вища) окремої компоненти, кДж/м³.

Густина газоподібного палива при температурі навколишнього середовища, яка дорівнює 0^ºС та тиску 101325 Па визначається за формулою

, кг/м³, (3.2)

де - густина простих газів, що входять до складу газоподібного палива, кг/м³;

Згідно з вимогами до природних газів для комунально-побутового призначення число Воббе повинно знаходитися в межах 39400 - 52000 кДж/м³.

Число Воббе (нижче або вище) при температурі 0 ⁰С та тиску 101325 Па визначається за формулою , кДж/м³, (3.3)

Основні характеристики газоподібного палива необхідно для перевірки визначати також і по вуглецевому числу за формулами, що наведені у [2].

Середні склади природних газів деяких родовищ наведено в [1].

Кількість мешканців у кварталах визначається згідно з наступною методикою:

1. На генплані нумерують в довільному порядку квартали;

2. Визначається площа кожного кварталу з урахуванням масштабу, наведеного на генплані. На генплані можуть бути вказані площі кварталів;

3. Згідно з додатком А приймається густота забудови. Густота забудови для одноповерхової забудови може задаватися викладачем або прийматися рівною 1800 м².

4. Обчислюється густота населення за формулою

, люд/га, (3.4)

де F - густота забудови, м²/га (див. п. 3);

- норма загальної житлової площі на одного чоловіка, м². Якщо не задано, то її можна приймати рівною 18 м².

Густота населення може бути задана викладачем.

5) Кількість мешканців у кварталі обчислюється за формулою

, люд, (3.5)

де - площа кварталу, га.

Кількість мешканців, які проживають в певній поверховості, обчислюється підсумовуванням мешканців, що проживають в кварталах цієї поверховості. Загальна кількість мешканців у районі міста або селища визначається підсумовуванням кількості мешканців, що проживають в кварталах району міста або селища.

Результати розрахунків зводяться в таблицю 3.1.

Таблиця 3.1 Кількість мешканців по кварталах району міста (селища)

Номер кварталу	Поверховість забудови	Площа кварталу, га	Густота забудови, м2/га	Густота населення, люд/га	Кількість мешканців в кварталі, люд
1	2	3	4	5	6

Примітка. Нумерація таблиць відповідає нумерації розділів, що будуть в пояснювальній записці курсового проекту

3.1.2 Розрахунок річних витрат газу

3.1.2.1 Річні витрати газу в житлових квартирах

Річні витрати газу на приготування їжі і нагріву води в житлових квартирах (на побутове споживання) для поверховостей забудови визначаються за формулою

, м³/рік, (3.6)

де - нижча теплота згорання газоподібного палива, МДж/м³;

N_i - кількість мешканців в i-тій поверховості забудови, люд;

m - коефіцієнт охоплення газопостачанням даної поверховості забудови;

x_i - частка квартир з певним типом газових приладів;

q_i - річна норма витрати газоподібного палива, МДж/люд.

Значення x_i для поверховостей забудови у курсовому проекті (якщо вони не задані) можна приймати за додатком Б. Для поверховостей забудови значення x_i приймаються так, щоб їхня сума дорівнювала 1.

Значення q_i приймаються за [3] в залежності від асортименту встановлених газових приладів, що розташовуються у квартирах. Норму витрати газу в м³/(люд рік) визначають діленням q_i на нижчу теплоту згорання газу.

За формулою (3.6) річна витрата газу на побутове споживання обчислюється для кожної поверховості забудови.

Загальна річна витрата газу на побутове споживання знаходиться підсумовуванням річних витрат газу для поверховостей забудови.

Результати розрахунку зводяться в таблицю 3.2

Таблиця 3.2 Річні витрати газу на побутове споживання

Споживачі газу за поверховістю і складу обладнання	Кількість мешканців			Норма витрати газу		Річна витрата газу, м3/рік
	Всього	Частка квартир з даним видом газових приладів	В тому числі по видах газових приладів	МДж/(люд рік)	м3/(рік чол)
1	2	3	4	5	6	7

2. Річні витрати газу на комунально- побутове споживання.

При розрахунку річного споживання газу цією категорією споживачів в курсовому проекті необхідно передбачити газопостачання установ охорони здоров’я (лікарень), підприємств громадського харчування (їдалень), лазень, пралень, хлібозаводів і підприємств сфери обслуговування (дрібних комунально-побутових споживачів).

Річна витрата газу на комунально-побутове споживання визначається за формулою

, м³/рік, (3.7)

де - нижча теплота згорання газоподібного палива, МДж/м³;

q - річна норма витрати газу в теплових одиницях на одну розрахункову одиницю, МДж;

n - кількість розрахункових одиниць.

Значення q приймаються по [3]. При цьому для лікарень значення q приймають з урахуванням витрати газу на приготування їжі і на нагрів води (без прання білизни). Для хлібозаводу визначається середня норма витрати газу в теплових одиницях за формулою

,МДЖ, (3.8)

де q_ф, q_ч, q_кв - норми витрат теплоти на випічку відповідно формового, череневого хлібу і кондитерських виробів, МДж.

Кількість розрахункових одиниць визначається на підставі даних про перспективний розвиток міста або селища, а при їхній відсутності – за додатком В.

Кількість пралень визначається з розрахунку, що в рік одна пральня обробляє 3000..... 3500 т білизни.

Кількість їдалень визначається з розрахунку, що в день виробляється 4000.... 4500 обідів. При визначенні річної витрати газу на їдальні слід враховувати, що витрати газу на приготування сніданків і вечір складають 50% від витрат на приготування обідів.

Кількість лікарень (лікарняних містечок) визначається з розрахунку 350.... 400 койки на установу охорони здоров’я.

Кількість хлібозаводів для курсового проекту можна приймати рівною одиниці.

Кількість лазень визначається за формулою

, (3.9)

де N - загальне число мешканців в районі міста або в селищі.

Річна витрата газу на потреби сфери обслуговування (дрібних комунально-побутових споживачів) слід приймати в розмірі до 5% від сумарної річної витрати газу на житлові будинки (на побутове споживання).

Розрахунок річних витрат газу на комунально-побутове споживання зводиться в таблицю 3.3.

Таблиця 3.3 Річна витрата газу на комунально-побутове споживання

Найменування споживача	Розрахункова одиниця споживання	Норма витрати газу на розрахункову одиницю		Кількість розрахункових одиниць	Річна витрата газу, м3/рік	Кількість підприємств
		МДж	м3
1	2	3	4	5	6	7

Річну витрату газу в їдальнях на комунально-побутове споживання слід визначати з урахуванням приготування сніданків, обідів і вечерей.

3.1.2.3 Річні витрати газу на опалення, вентиляцію і гаряче водопостачання

На опалення і вентиляцію житлових і громадських будівель, які збудовані після 1994 року, річна витрата газу, що використовується на опалювальних котельних або в опалювальних агрегатах, визначається за формулою

, м³/рік, (3.10)

де А - загальна площа житлових будинків, м²;

Q_о - укрупнений показник максимального теплового потоку на опалення житлових будинків, ГДж/(м² рік); приймається за додатком Г залежно від градусо-діб опалювального періоду (ГДОП);

Q_н - нижча теплота згорання газоподібного палива, кДж/м³;

• - коефіцієнт корисної дії опалювальних установок;

k₁ - коефіцієнт, що враховує витрату тепла на опалення громадських будівель (за відсутністю даних приймається рівним 0.25);

k₂ - коефіцієнт, що враховує витрату теплоти на вентиляцію громадських будівель (за відсутністю даних приймається рівним 0.6).

ГДОП визначають за формулою

ГДОП = (t_вн – t_со) n_о, (3.11)

де t_вн - розрахункова температура внутрішнього повітря в опалюваних приміщеннях, ⁰С;

t_cо - середня температура зовнішнього повітря за опалювальний сезон, ^оС;

n_o - тривалість опалювального періоду, діб.

Значення t_со і n_o приймаються по [4].

Коефіцієнт корисної дії опалювальних установок  залежить від типу котлів і може прийматися для котельних, що обладнані водогрійними котлами - 0.8.... 0.92; паровими котлами - 0.8.... 0.85; малометражними котлами 0.7... 0.8; для пічного опалення - 0.7... 0.75.

Загальна площа житлових будинків за поверховістю може бути визначена за формулою

, м², (3.12)

де N_i - кількість мешканців, що проживають в i-ой поверховості, люд;

f - норма житлової площі на одну людину, м² (см п. 3.1.1).

Якщо в одноповерховій забудові будуть відсутні громадські будинки, то значення k₁ і k₂ приймаються рівними нулю.

Річна витрата газу на опалення і вентиляцію зосереджених споживачів (лікарень, пральних, лазень і хлібозаводів) визначається за формулою

,м³/рік, (3.13)

де  - поправочний коефіцієнт, що залежить від розрахункової температури зовнішнього повітря для системи опалення (при t_ро=-10 ⁰С  =1,2; при t_ро=-20 ⁰С  =1,1; при t_ро=-30 ⁰С  =1,0. Проміжні значення  визначаються інтерполюванням);

V_з - будівельний об’єм будівель по зовнішньому обміру, м³;

q_о(в) - питома опалювальна (вентиляційна) характеристика будинку, Вт/(м³ К) (приймається за додатком Д);

t_вн - розрахункова температура внутрішнього повітря в приміщенні, ⁰С (приймається за додатком Д);

z_р - число годин роботи системи в добу (для системи опалення приймається рівним 24, а системи вентиляції, якщо немає інших даних -16).

Будівельні об’єми будинків для зосереджених комунально-побутових споживачів можуть бути визначені за наступними формулами

- пральня , м³,

де n - кількість білизни в пральні, т/рік;

- лазня , м³,

де N - число мешканців в районі міста або в селищі, люд;

- лікарні V_з = 225 n , м³,

де n - число койок в лікарнях;

- хлібозавод V_з = , м³,

де n - кількість хлібобулочних виробів ,що випікаються, т/рік.

Річна витрата газу на централізоване гаряче водопостачання в житлових і громадських будинках визначається за формулою

,м³/рік, (3.14)

де - середня за годину витрата газу на гаряче водопостачання в зимовий період, м³/год, що визначається за формулою

= , (3.15)

де q₁ і q₂ - укрупнений тепловий потік на гаряче водопостачання (ГВП) на одну людину, Вт, відповідно: яка проживає в будинку з централізованим ГВП з урахуванням споживання в громадських будинках і в будинках без централізованого ГВП, але з урахуванням споживання в громадських будинках (приймається по [5], якщо в квартирах встановлені ванни довжиною 1.5 м, то q₁=376 Вт і q₂=73 Вт);

N₁ і N₂ - кількість мешканців, які проживають в квартирах відповідно: з централізованим ГВП і без централізованого ГВП, люд;

t_хз і t_хл - температури водопровідної води відповідно: в зимовий і літній періоди, ⁰С (якщо немає інших даних, то ці температури приймаються 5 і 15 ⁰С);

 - коефіцієнт, що враховує зниження витрати гарячої води в річний період (для курортних міст і промислових підприємств  =1,5; для інших споживачів  =0,8).

3.1.2.4 Річні витрати газу на промислових підприємствах

Річні витрати газу на технологічні і опалювально-вентиляційні потреби промпідприємств залежать від обсягу продукції, що випускається, кліматичних умов, виду виробництва та ін.

Річна витрата газу на промпідприємстві складається з витрат газу на технологічні потреби і на потреби опалення і вентиляції. Розподіл річної витрати газу по вищезазначених видах споживання наведений в додатку Ж.

Річні витрати газу всіма категоріями споживачів зводяться в таблицю 3.4

Таблиця 3.4 Річна витрата газу районом міста або селищем

Категорія споживачів	Річна витрата газу, тис. м3/рік
1 Побутове споживання
2 Комунально-побутове споживання
3 Технологічні потреби промпідприємств 1 підприємство 2 підприємство
В ЗАГАЛЬНОМУ ОБЛІКУ
4 Опалення, вентиляція, гаряче водопостачання: а) житлові і громадські будинки б) лікарні в) пральня г) лазня д) хлібозавод
е) 1 підприємство
і) 2 підприємство
В ЗАГАЛЬНОМУ ОБЛІКУ
ВСЬОГО ПО РАЙОНУ МІСТА

3.1.3 Визначення розрахункових витрат газу

3.1.3.1 Розрахункові витрати на побутове споживання

Розрахункова витрата газу (максимальна годинна витрата) на господарсько-побутові потреби при 0 ⁰С і тиску газу 0.1 МПа слід визначати за формулою

, м³/год , (3.16)

де - річна витрата газу на побутове споживання, м³/рік (см п. 3.1.2.1);

k_m - коефіцієнт годинного максимуму (коефіцієнт переходу від річної витрати до максимальної годинної витрати газу).

Коефіцієнт годинного максимуму витрати газу приймається по [3] диференційовано по кожному району газопостачання, мережі якого являють собою самостійну систему, гідравлічно не зв'язану з системами інших районів.

3.1.3.2 Розрахункові витрати газу на комунально-побутове споживання

Розрахункова витрата газу на комунально-побутове споживання визначається за формулою

, м³/год, (3.18)

де - річна витрата газу, м³/рік;

k_m - коефіцієнт годинного максимуму (приймається згідно з [3]).

Для лазні і пральні коефіцієнти годинного максимуму витрати газу наведені з урахуванням витрати газу на потреби опалення і вентиляції, тому замість в (18) підставляється сумарна річна витрата газу (тобто сума річних витрат газу на комунально-побутове споживання, опалення та вентиляцію).

3.1.3.3 Розрахункові витрати газу на опалення, вентиляцію і гаряче водопостачання

Розрахункова витрата на опалення, вентиляцію та гаряче водопостачання визначається за формулою

, м³/год , (3.19)

де Q_рік - річна витрата газу на опалення, вентиляцію або гаряче водопостачання, м³/рік;

m - число годин використання максимуму навантаження на протязі року, год.

Розрахункову витрату будівель на опалювання, вентиляцію і гаряче водопостачання, побудованих після 1994 р. визначають за формулою

м³/год, (3.20)

де q_o – укрупнений показник максимального теплового потоку на опалювання житлових будівель, побудованих після 1994 р., Вт/м². Приймається за додатком Г.

В формулі (3.20) інші позначки такі, як в формулі (3.10).

Розрахункові витрати газового палива на опалювання і вентиляцію визначають для кожної поверховості.

Число годин використання максимуму навантаження на потреби гарячого водопостачання (за розрахункову витрату приймається середня витрата за опалювальний період) визначається за формулою

, год. (3.21)

В формулі (3.21) позначки такі, як в формулі (3.14).

3.1.3.4 Розрахункові витрати газу на технологію промислових підприємств

Розрахункова витрата газу на технологічні потреби промпідприємств визначається за формулою

, м³/год, (3.22)

де k_m - коефіцієнт годинного максимуму для технологічних потреб;

- річна витрата газу на технологічні потреби на промисловому підприємстві, м³/рік.

Коефіцієнт годинного максимуму k_m приймається згідно [3] в залежності від галузі промисловості. Якщо не відомі річні витрати газу по печах і котлах, то він приймається в цілому по галузі.

3.1.3.5 Визначення кількості котельних

а) визначається сумарна розрахункова витрата газу на котельних

, м³/год, (3.23)

де - розрахункова витрата газу на централізоване гаряче водопостачання, м³/год;

 - сумарна розрахункова витрата газу на опалення і вентиляцію житлових і громадських будинків з централізованою системою опалення, м³/год.

В курсовому проекті значення обчислюється як сума розрахункових витрат газу на опалення і вентиляцію житлових будинків не менше двох поверхів.

б) необхідна теплопродуктивність котлоагрегатів всіх котельних визначається за формулою

, МВт , (3.24)

де Q_н - нижча теплота згорання газового палива, кДж/м³;

- ККД котлоагрегатів.

За необхідною теплопродуктивністю котлоагрегатів підбирається тип котлів, їхня кількість і кількість котельних, орієнтуючись на котлоагрегати КВГМ по 2-3 котлоагрегати в котельні.

Розрахункові витрати газу зводяться в таблицю 3.5

Таблиця 3.5 Розрахункові витрати газу всіма групами споживачів

Найменування споживачів	Розрахункові витрати газу, м3/год				Загальна розрахункова витрата газу, м3/год
	житлові будинки (побутове споживання	комунально-побутове споживання	опалення, вентиляція і гаряче водопостачання	технологічні потреби підприємств
1	2	3	4	5	6
Житлові будинки з поверховістю забудови
1	+		+		+
2	+				+
….	+				+
9	+				+
Лікарні		+	+		+
Їдальні		+			+
Хлібозавод		+	+		+
Пральня		+	+		+
Лазня		+	+		+
Дрібні комунальні споживачі		+			+
Котельня № 1			+
Котельня № 2			+
Підприємство №1			+	+	+
Підприємство №2			+	+	+
В загальному обліку	+	+	+	+	+

Примітки. 1 Знак “+“ означає, що заповнюється дана графа.

2 Для пральні і лазні витрата газу на комунально-побутові потреби визначається як різниця загальної витрати і витрати газу на опалення і вентиляцію

3.1.4 Визначення розрахункових витрат газу по кварталах району міста

Розрахункова витрата газу в кварталі визначається за формулою

, м³/год, (3.25)

де q_i - питома витрата газу в i-ій поверховості, що визначається за формулою

, м³/(год люд), (3.26)

де Q_рi - розрахункова витрата газу в i-ій поверховості, м³/год;

N_i - кількість жителів в i-ій поверховості, люд;

- розрахункова витрата газу дрібними комунально-побутовими споживачами (сферою обслуговування), м³/год;

N_заг - загальна кількість мешканців в населеному пункті, люд.

Розрахункова витрата Q_рi для малоповерхової забудови (забудови з місцевою системою опалення) визначається як сума розрахункових витрат газу на побутове споживання і на опалення і вентиляцію, а для інших поверховостей - як розрахункова витрата газу на побутове споживання.

Витрати газу по кварталах зводяться в таблицю 3.6

Таблиця 3.6 Розрахункові витрати газу по кварталах району міста

Номер кварталу	Кількість мешканців в кварталі	Питома витрата газу, м3/(год люд)	Розрахункова витрата газу в кварталі, м3/год
1	2	3	4

3.1.5 Визначення кількості газорегуляторних пунктів

Кількість газорегуляторних пунктів (ГРП) визначається за формулою

, шт, (3.27)

де F - площа району міста або селища, що газифікується, м²;

- оптимальний радіус дії ГРП, м, що визначається за формулою

, (3.28)

де P - вартість одного ГРП, грн;

b - коефіцієнт вартості, грн/(м см);

p - перепад тиску в мережі низького тиску, Па;

₁ - коефіцієнт щільності мережі низького тиску, 1/м, що визначається за формулою

, (3.29)

де l_нт - довжина мережі низького тиску, м;

q - питома шляхова витрата газу в мережі низького тиску, м³/(год м), що визначається за формулою

, (3.30)

де - сумарна розрахункова витрата газу на ГРП району міста, м³/год, що визначається за формулою

, (3.31)

де  - сумарна розрахункова витрата газу на побутове споживання, м³/год;

- розрахункова витрата газу на опалення і вентиляцію забудови з місцевою системою опалення (одноповерховою), м³/год;

- розрахункова витрата газу на дрібні комунально-побутові споживачі (сферу обслуговування), м³/год;

- розрахункова витрата газу на комунально-побутове споживання в їдальнях, м³/год.

За відсутності даних значення коефіцієнта вартості b приймається в межах 4,0....4,8 грн/(см м). Якщо в результаті розрахунку кількість ГРП не дорівнює цілому числу, то краще запроектувати меншу їх кількість, бо це забезпечує більшу економію приведених витрат.

Далі необхідно визначити зону дії кожного ГРП і обчислити витрату газу на них, набираючи його з витрат газу житлових кварталів і споживачів, що обслуговуються даним ГРП. Результати визначення об’ємів газу і розподіл кварталів по ГРП наводяться в таблиці 3.7.

Таблиця 3.7 Витрати газу газорегуляторними пунктами

ГРП-1		ГРП-2				ГРП-n
Номери кварталів, найменування споживачів	Витрата газу, м3/год	Номери кварталів, найменування споживачів	Витрата газу, м3/год	.......		Номери кварталів, найменування споживачів	Витрата газу, м3/год

Нев’язка між сумарним навантаженням ГРП і споживанням газу споживачами низького тиску повинна бути не більш 0.5%.

Зона дії кожного ГРП повинна бути компактною. ГРП на плані міста доцільно розміщувати в центрі навантажень. Це забезпечує економію приведених витрат на розподільні мережі низького тиску.

6. Гідравлічний розрахунок мережі середнього або високого тиску

На план міста наносяться споживачі (промпідприємства, хлібозавод, опалювальні котельні, ГРП, лазні і пральні, що можна об'єднувати в лазньо-пральний комбінат, лікарняні містечка), які приєднуються до мережі середнього або високого тиску. Здійснюється трасування мережі по вулицях і проїздах району міста.

Враховуючи вимоги надійності, проектуються, як правило, кільцеві газові мережі. При цьому необхідно розглядати різноманітні варіанти трасування газопроводів. Оптимальний вибирається шляхом порівняння приведених витрат по кожному варіанту. В курсовому проекті достатньо обмежитися порівнянням сумарних довжин газової мережі по варіантах трасування.

Для гідравлічного розрахунку мереж середнього і високого тиску складається розрахункова схема газопроводів, на якій здійснюється нумерація ділянок, проставляється їхня довжина і розрахункові витрати газу споживачами.

В залежності від завдання гідравлічний розрахунок може здійснюватися з резервуванням пропускної спроможності газопроводів або без резервування пропускної спроможності.

Якщо передбачається резервування пропускної спроможності газопроводів, то гідравлічний розрахунок виконується для двох аварійних і для одного нормального режимів, на підставі якого визначаються діаметри газопроводів і тиск у споживачів.

Розрахунок першого аварійного режиму виконується в наступній послідовності:

1) Викреслюється схема газової мережі в першому аварійному режимі (відключена права ділянка від точки підключення ГРС. При цьому газ рухається від джерела до останнього споживача за годинниковою стрілкою).

2) Визначаються витрати газу по ділянках, починаючи з останнього по ходу руху газу споживача. При цьому враховують, що ділянка (яка називається перемичкою), котра лежить проти точки підключення ГРС, ділить газову мережу на половину кільця, що функціонує нормально, і аварійну половину. Подача газу споживачам аварійної половини кільця приймається у розмірі 50% від розрахункової витрати газу. При розрахунках аварійних режимів може прийматися однаковий коефіцієнт забезпечення (наприклад, 0.75) всіх споживачів паливом.

3) Визначаються розрахункові довжини ділянок за формулою

L_pi=1,1· L_дi , м, (3.32)

де L_pi - розрахункова довжина i-ої ділянки, м;

L_дi - дійсна довжина i-ої ділянки за планом, м.

4. Визначається середня комплексна величина А_ср за формулою

, кПа²/км, (3.33)

де P_п - абсолютний тиск газу на виході з джерела (ГРС), кПа;

P_к - те ж, в кінці напрямку (в точці зустрічі потоків), кПа;

L_pi - розрахункова довжина ділянки, м.

5) По номограмі [6-8], орієнтуючись на А_ср і витрату газу на ділянці, визначаються діаметри ділянок і дійсні комплексні величини А_д.

6) Визначають абсолютний тиск газу у вузлових точках за формулою

, кПа, (3.34)

В результаті підбору діаметрів тиск в останнього споживача повинен бути не менше заданого. Якщо дана умова не виконується (тиск у кінцевого споживача значно більше або менш заданого), зменшують (або збільшують) діаметр деяких ділянок з числа тих, що мають понижене (підвищене) значення комплексної величини. У відповідності до вимог [3] слід прагнути до максимального використання допустимої втрати тиску. Ця умова перевіряється дотриманням наступної нерівності:

. (3.35)

Розрахунок другого аварійного режиму виконується в такій же послідовності, але відключається ділянка, яка прилягає до точки підключення ГРС ліворуч, і при цьому газ рухається проти годинникової стрілки.

При розрахунку нормального режиму приймаються діаметри газопроводів найбільші з двох аварійних. Розрахункові витрати газу по ділянках визначають при повному навантаженні (100 %) споживачів, відключаючи ділянку проти точки підключення ГРС. При розрахунку нормального режиму тиск у вузлах визначають за двома півкільцями (відключена ділянка проти точки підключення ГРС, тобто перемичка).

Нев’язка тиску в останніх вузлах півкілець не повинна перевищувати 10%. В противному випадку необхідно виконувати потокорозподіл в мережі таким чином, щоб виконувалась необхідна нев’язка. Приклад розрахунку потокорозподілу в мережі середнього тиску наведений в [1].

Звичайно після гідравлічного розрахунку газопроводів при нормальному режимі має місце великий запас тиску у вузлах у порівнянні з кінцевим тиском. Щоб “погасити” цей запас при підборі діаметрів відгалужень, приймають максимально можливу величину А_д (або мінімально можливий діаметр, але не менше 32 мм). Отриманий кінцевий тиск у споживача повинен бути не менше необхідного (або заданого).

Гідравлічний розрахунок мережі високого або середнього тиску зводиться в таблицю 3.8

Таблиця 3.8 Гідравлічний розрахунок мережі високого або середнього тиску

Номер ділянки	Довжина, км		Розрахункова витрата газу на ділянці, м3/год	Умовний діаметр, dн х s, мм	Ад, КПа2/км	АдLp, КПа2	Тиск, КПа
	за планом, L	розрахункова, Lp=1,1·L
							Pн	Pк
1	2	3	4	5	6	7	8	9

3.1.7 Гідравлічний розрахунок мережі низького тиску

Розрахунок кільцевої мережі газопроводів низького тиску виконується тільки для зони забудови, що обслуговується одним газорегуляторним пунктом (ГРП). Вплив сусідніх ГРП при розрахунках в курсовому проекті не враховується.

Для розрахунку викреслюється схема кільцевої мережі, на якій вказуються довжини ділянок і вибираються напрямки руху потоків газу по ділянках.

При виборі напряму руху потоків газу прагнуть, щоб газ рухався до споживача по найкоротшому шляху, а також до рівномірного розподілу транзитних потоків по мережі. На розрахунковій схемі показують “відсічки ” - точки, через які транзитні витрати газу не проходять. Напроти підключення ГРП ділянки рекомендується розбивати на дві частині з відсічкою в середині ділянок. Таким чином відбувається остаточний розподіл кільцевої мережі на тупикову. Напрямок руху потоків газу вказується на схемі стрілками.

Далі визначаються шляхові і еквівалентні витрати газу за наступною методикою:

1) Визначається сумарна довжина газопроводів кожного замкнутого контуру - кільця за формулою

, м, (3.36)

де L_i - довжина окремої ділянки контуру, м.

2) Визначаються питомі витрати газу по окремих контурах (кільцях) за формулою

, м³/(год·м), (3.37)

де Q_i - розрахункова витрата газу рівномірно розподілених споживачів, що обслуговуються даним контуром (найчастіше він дорівнює витраті газу на квартали, що входять в даний контур), м³/год.

3) Визначаються питомі витрати газу на ділянках за формулою

, м³/(год·м), (3.38)

де q_i - питомі витрати газу контурів (кілець), що обслуговуються даною ділянкою газопроводу, м³/(год·м).

4. Визначаються шляхові і еквівалентні витрати газу на ділянках за формулами

, м³/год, (3.39)

, м³/ч, (3.40)

де Q_шлях - шляхова витрата газу на ділянці, м³/год;

Q_ек - еквівалентна витрата газу на ділянці, м³/год;

L_i - довжина ділянці, м.

При цьому сума шляхових витрат газу повинна дорівнювати витраті газу на ГРП без врахування витрати газу зосереджених споживачів (відхилення допускається не більш 0.5 %).

Далі за розрахунковою схемою обчислюються транзитні витрати газу по ділянках, тобто кількість газу, що іде на живлення наступних ділянок. Транзитна витрата визначається як сума шляхових, зосереджених і транзитних витрат всіх ділянок, які приєднуються до кінця ділянки, що розраховується. Якщо на ділянці поставлена “відсічка ”, то транзитна витрата на неї дорівнює нулю. Визначення транзитних витрат газу починають з найбільш віддалених ділянок, наближаючись поступово до ГРП.

Розрахункова витрата газу Q_p на ділянці визначається за формулою

, м³/год, (3.41)

де Q_тр - транзитна витрата газу на ділянці, м³/год.

Розрахунок шляхових, еквівалентних, транзитних витрат газу зводиться в таблицю 3.9.

Таблиця 3.9 Визначення розрахункових витрат газу по ділянках мережі

Номер ділянки	Довжина ділянки, м	Питома витрата газу на ділянці, м3/(год м)	Витрати газу на ділянці, м3/год
			шляхова	еквівалентна	транзитна	розрахункова
1	2	3	4	5	6	7

Після визначення розрахункових витрат газу по всіх ділянках здійснюється гідравлічний розрахунок для визначення необхідних діаметрів мережі.

Розрахунок кільцевої мережі низького тиску здійснюють в два етапи:

1. За заданим перепадом тиску підбирають діаметри ділянок;

2. Вирішується задача взаємного резервування ділянок мережі для підвищення надійності газопостачання.

В курсовому проекті звичайно визначаються діаметри газопроводів за методикою середньої питомої втрати тиску (без врахування гідростатичного тиску).

Перепад тиску приймається у відповідності до вимог [3].

Довжини ділянок приймаються з плану мережі, розрахункові довжини приймають на 10% більше дійсної довжини для врахування втрат в місцевих опорах.

Порядок гідравлічного розрахунку мережі низького тиску:

1. Використовуючи складену схему мережі, визначають розрахункові витрати газу по ділянках (див таблицю 3.9);

2. Вибирається головний напрямок (найбільш довгий і навантажений напрямок від ГРП до нульової точки);

Для ділянок головного напрямку визначаються розрахункові довжини за формулою

, м, (3.42)

де L_i - довжина ділянки напрямку, м.

3. Визначається середня питома втрата тиску по напрямку, що розраховується за формулою

, Па/м, (3.43)

де  P - перепад тиску по напрямку, Па, що може бути визначений за формулою

, Па , (3.44)

де P_п - початковий тиск газу, Па;

P_к - кінцевий тиск газу, Па;

 L_р - сума розрахункових довжин ділянок по напрямку, м.

По номограмах або таблицях [6-10], орієнтуючись на витрату газу на ділянці і h_ср, вибирають діаметр газопроводу і визначають дійсну питому втрату тиску - h_д.

4. Обчислюють падіння тиску на ділянці за формулою

, Па. (3.45)

5. Визначається тиск газу у вузлах напрямку як різниця між тиском газу на початку ділянки і втратами тиску на ділянці. На першій ділянці за початковий тиск приймається тиск на виході з ГРП.

6. Сумарні втрати тиску по напрямку порівнюються з допустимими. Якщо отримані втрати тиску перевищують допустимі, то змінюють діаметри по ділянках і розрахунок повторюють.

Після розрахунку головного напрямку розраховують інші напрямки, приймаючи за початок напрямку вузол з відомим тиском газу.

Гідравлічний розрахунок кільцевих мереж газопроводів слід виконувати з ув'язуванням тиску газу у вузлових точках розрахункових кілець при максимальному використанні допустимої втрати тиску газу. Нев’язка втрат тиску в кільці допускається до 10% [3]. Якщо нев’язка перевищує 10%, необхідно змінити діаметри газопроводів таким чином, щоб означена умова виконувалася.

Після розрахунку напрямків розраховуються ділянки - перемички. Ув'язування перемичок виконується по тиску у вузлах. Допустима нев’язка - 10%.

Гідравлічний розрахунок мереж низького тиску зводиться в таблицю 3.10.

Таблиця 3.10 Гідравлічний розрахунок мережі низького тиску

Номер ділянки	Довжина ділянці, м		Середнє питоме падіння тиску, hср, Па/м	Розрахункова витрата газу, Qр, м3/год	Діаметр, dу або dз х s, мм	Падіння тиску		Тиск газу у вузлі, Па
						на 1 м, hд, Па/м	на ділянці, Па
	За планом, L	Розра хунко- ва, Lр

3.1.8 Підбір обладнання газорегуляторного пункту

В ГРП встановлюють газовий фільтр, запобіжно-запірний клапан (ЗЗК), регулятор тиску, запобіжно-скидний клапан (ЗСК), обвідний трубопровід (байпас), відключаючі прилади і контрольно-вимірювальні прилади (КВП). Порядок підбору обладнання ГРП викладено в [12].

3.1.9 Труби, арматура і обладнання газопроводів

В цьому розділі пояснювальної записки наводиться обґрунтування застосування обраного сортаменту труб, типу арматури. Описується обладнання газопроводів: колодязі, футляри, контрольно-вимірювальні пункти, компенсатори, контрольні трубки. Описується захист газопроводів від корозії [12].

2. Техніко-економічні показники проекту газопостачання району міста

Ефективність прийнятих проектних рішень визначається порівнянням технічних і економічних показників, що розраховуються для кожного варіанта. В курсовому проекті розраховується наступний комплекс техніко-економічних показників:

- сумарна річна і розрахункова витрати газу;

- довжина мереж середнього (високого) і низького тиску;

- матеріальна характеристика мереж середнього (високого) і низького тиску;

- вартість системи газопостачання з розподілом на вартість мереж і газорегуляторних пунктів;

- собівартість експлуатації системи газопостачання;

- наведені витрати;

- питомі показники:

а) витрата газу на одну людину;

б) довжина газопроводів на одну людину;

в) довжина газопроводів на один гектар площі;

г) капіталовкладення на одну людину;

д) капіталовкладення на один гектар площі забудови;

е) наведені витрати на одну людину;

ж) наведені витрати на один метр довжини газопроводів;

з) собівартість транспортування 1000 м³ газу;

і) металоємкість газових мереж.

Матеріальна характеристика газових мереж (окремо для кожного тиску) визначається за формулою

, м см, (3.46)

де l_i - довжина труб i-го діаметра, м;

d_i - внутрішній діаметр газопроводу, см.

Оскільки в мережі низького тиску відомі діаметри ділянок мережі, що обслуговується одним з ГРП, всі наступні характеристики визначаються з використанням середньозваженого діаметра, що визначається за формулою

, cм, (3.47)

де позначки такі ж, як і у формулі (3.46).

Цей діаметр вважається середнім для всієї мережі низького тиску.

Вартість газової мережі (капіталовкладення) розраховується за формулою

, грн (руб), (3.48)

де k_i - питома вартість 1 м газопроводу i-го діаметра, грн;

l_i - довжина труб i-го діаметра, м.

Капіталовкладення в мережі низького тиску визначається по загальній довжині, а значення k_i слід приймати по середньозваженому діаметру.

Собівартість експлуатації обчислюється за формулами:

- для мереж низького тиску

, грн/рік, (3.49)

де K_нт - капіталовкладення в мережі низького тиску, грн;

L_нт - загальна довжина мереж низького тиску, м;

- для мереж середнього або високого тиску

, грн/рік, (3.50)

де K_сд - капіталовкладення в мережі середнього або високого тиску, грн;

L_сд - загальна довжина мереж середнього або високого тиску, м;

- для газорегуляторних пунктів

, грн/рік, (3.51)

де K_грп - капіталовкладення в ГРП, грн, що визначаються за формулою

, грн, (3.52)

де n - кількість ГРП, шт;

P - вартість одного ГРП, грн.

Загальне капіталовкладення в систему газопостачання визначається за формулою

, грн.

Загальні експлуатаційні витрати визначаються за формулою

, грн/рік, (3.53)

Приведені витрати визначаються за формулою

, грн/рік , (3.54)

Собівартість транспорту 1000 м³ природного газу визначається за формулою

, грн/(рік тис. м³), (3.55)

де Q_рік - річна витрата природного газу всіма споживачами, тис. м³/рік.

Результати розрахунку техніко-економічних показників зводяться в таблицю 3.11.

Таблиця 3.11 Техніко-економічні показники проекту

Найменування показника	Обґрунтування або формула розрахунку	Одиниця виміру	Величина або її розрахунок
1	2	3	4

3.3 Проект системи газопостачання житлового будинку

В курсовому проекті необхідно запроектувати систему внутрішнього газопостачання житлового будинку: визначити розрахункові витрати газу; виконати гідравлічний розрахунок мережі; розробити компоновочні рішення розташування газових приладів; запроектувати і розрахувати комунікації по відведенню продуктів згорання для газових приладів.

3.3.1 Визначення розрахункових витрат газу

Визначення розрахункових витрат газу виконується після розробки аксонометричної схеми внутрішніх газопроводів і нумерації ділянок.

Для житлових будинків розрахункову витрату газу (максимальну годинну витрату газу) слід визначати за формулою

, м³/год, (3.56)

де K_sim - коефіцієнт одночасності дії газових приладів. Приймається по [3];

q_ном - номінальна витрата газу приладом або групою приладів, м³/год;

n_i - число однотипних приладів або груп приладів;

m - число типів приладів або груп приладів.

Номінальна витрата газу приладом визначається за формулою

, м³/ч, (3.57)

де Q_пр - теплова потужність приладу, кВт;

Q_н - нижча теплота згорання палива, кДж/м³.

Номінальна витрата газу групою приладів дорівнює сумі номінальних витрат газу приладами, що входять в групу.

Якщо до ділянці приєднується декілька груп приладів, то коефіцієнт одночасності приймається для кожної групи окремо, але по сумарному числу груп. Розрахункова витрата газу на такій ділянці дорівнює сумі розрахункових витрат газу окремими групами приладів.

Визначення розрахункових витрат газу починають з газового приладу на верхньому поверсі самого віддаленого і навантаженого стояка напрямку, що розраховується. Результати розрахунку зводяться в таблицю 3.12.

Таблиця 3.12 Визначення розрахункових витрат газу для житлового будинку

Номер ділянки	Асортимент приладів (група приладів)	Кількість приладів або груп	Коефіцієнт одно-часності, Ksim	Витрати газу, м3/ч
				Номінальний	Розрахункові групою	Розрахункові на ділянці

3.3.2 Гідравлічний розрахунок внутрішніх газопроводів

Величина втрат тиску газу в дворових і внутрішніх газопроводах приймається у відповідності до вимог [3]. Сумарна втрата тиску в дворових і внутрішніх газопроводах не повинна перевищувати 600 Па.

Гідравлічний розрахунок в курсовому проекті необхідно виконати для дворових і внутрішніх газопроводів. Розрахунок починають з дальнього приладу верхнього поверху стояка з максимальним навантаженням і виконують до розподільного газопроводу. Будинок допускається приймати як окремо розташований.

При розрахунку внутрішніх газопроводів низького тиску для житлових будинків допускається визначати втрати тиску газу на місцеві опори застосуванням процентної надбавки, і тоді розрахункова довжина ділянки визначається за формулою

, м, (3.58)

де l - дійсна довжина ділянки (визначається за планом і розрізами), м;

а - процентна надбавка. Приймається по [3].

Гідравлічний розрахунок газопроводів проводиться за методикою середніх питомих втрат тиску. Середня питома втрата тиску на розрахунковому напрямку визначається за формулою

, Па/м, (3.59)

де  p_д - допустимі втрати тиску газу, Па;

p_ліч - втрати тиску в лічильнику, Па;

p_пр - втрати тиску в газовому приладі, Па;

l_{p -} сумарна розрахункова довжина газопроводів напрямку, м.

Втрати тиску в лічильнику приймаються в межах 20 - 200 Па в залежності від його завантаження (якщо тип лічильника невідомий, то втрати приймають максимально можливими). Втрати тиску в газових водонагрівачах приймають в межах 80-100 Па, в газових плитах без автоматики - 60 - 80 Па, в газових плитах з автоматикою 80 - 100 Па.

По номограмах, наведених в [1,6-8] , використовуючи розрахункову витрату газу і середню питому втрату тиску, визначають діаметр газопроводу і дійсну питому втрату тиску - h_д. На першій ділянці діаметр газопроводу приймається не менш, ніж діаметр штуцера газового приладу.

При розрахунку газопроводів житлових будинків слід враховувати гідростатичний напір, що визначається за формулою

, Па, (3.60)

де z - різниця початкових і кінцевих відміток ділянки газопроводу (його вертикальна проекція), м;

 - густина газу при температурі 0 ⁰С і тиску 101325 Па, кг/м³.

Для горизонтальних ділянок гідростатичний тиск дорівнює нулю. Якщо газ легше повітря і піднімається, то гідростатичний тиск приймається зі знаком мінус, якщо опускається - зі знаком плюс. Для газу, який важче повітря, знаки приймаються навпаки.

Загальні втрати тиску на ділянці визначаються за формулою

, Па, (3.61)

де h_д - дійсна питома втрата тиску, Па/м;

l_p - розрахункова довжина ділянки, м.

Сумарні втрати тиску по напрямку не повинні перевищувати величини різниці допустимого падіння тиску і втрат тиску в газовому приладі і лічильнику. Результати розрахунку зводяться в таблицю 3.13.

Таблиця 3.13 Гідравлічний розрахунок дворового і внутрішнього газопроводу

Номер ділянки	Розрахункова витрата газу, м3/год	Довжина ділянки, l, м	Надбавка на місцеві опори, %	Розрахункова довжина, lp, м	Середнє питоме падіння тиску, hср, Па/м	Діаметр газопроводу, мм	Питоме падіння тиску, hд, Па/м	Втрати тиску, hдlp, Па	Гідростатичний тиск, Hg, Па	Загальні втрати на ділянці, Па
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11

3.3.3 Розрахунок комунікацій по відведенню продуктів згорання від газових приладів

При розрахунку димоходу визначають розмір поперечних перетинів димоходу і приєднувальної труби, а також вибирають матеріал і товщину стінок димоходу, при яких розрідження перед газовим приладом буде не менш допустимого, а температура викидних газів буде вище точки роси.

Розміри димоходу (площі перетину, висоти димових труб) приймають з урахуванням вимог, наведених в [3], а діаметр приєднувальної труби приймають рівним діаметру димовідвідного патрубка приладу. Приєднувальна труба повинна мати довжину не більш 3 м, а кількість поворотів - не більш 3.

Вихідними даними для розрахунку є:

- теплова потужність газового приладу, Q_пр, кВт, або номінальна витрата газу q_пр, м³/год;

- коефіцієнт витрати повітря в газовому приладі -;

- температура димових газів в газовому приладі – t_від, ⁰С;

- необхідне розрядження перед тягопереривником приладу - p_доп, Па;

- температура точки роси в продуктах згорання - t_p, ⁰С;

- барометричний тиск - p_б, Па.

Характеристики газових приладів наведені в [1,7,10].

Розрахунок комунікацій по відведенню продуктів згорання газоподібного палива проводиться в наступній послідовності:

1) За формулою (3.57) визначається номінальна витрата газу приладом - q_пр, м³/год (якщо номінальна витрата газу приладом раніше не визначалася);

2) Визначається обсяг продуктів згорання природного газу, що утворяться при спалюванні 1 м³ газу за формулами, м³:

- теоретично необхідна кількість повітря

; (3.62)

- обсяг двоокис вуглецю (вуглекислого газу)

; (3.63)

- обсяг азоту

; (3.64)

- обсяг водяної пари

, (3.65)

де d - вологовміст природного газу, г/кг. (Якщо він невідомий приймають d =10,1 г/кг).

- обсяг надлишкового кисню

; (3.66)

- сумарний обсяг продуктів згорання

. (3.67)

3. Визначається густина продуктів згорання природного газу при температурі 0 ⁰С і тиску 101325 Па за формулою

, кг/м³ , (3.68)

4) Витрата продуктів згорання природного газу через димохід визначається за формулою

, м³/ч. (3.69)

Далі приклад розрахунку димоходу в житловому будинку наведений в [1]

3.4 Розрахунок інжекційних газових пальників

Розрахунок газових пальників являє собою складну задачу, що вирішується на основі теоретичних і експериментальних досліджень. Як приклад, нижче буде розглянута спрощена методика розрахунку інжекційних пальників низького і середнього тиску.

Вихідні дані для розрахунку:

- номінальна теплова потужність Q_ном, Квт, або номінальна витрата газу Q_г, м³/год;

- номінальний тиск газу перед соплом пальника p₁, Па;

- коефіцієнт інжекції первинного повітря ₁;

- об'ємний склад палива і його нижча теплота згорання Q_н, кДж/м³;

- густина газу при температурі 0 ⁰С і тиску 101325 Па -  _г, кг/м³.

Приклад розрахунку газових пальників наведений [13]