燃氣輸配課課程設(shè)計本設(shè)計 對該小區(qū)進行天然氣管網(wǎng)布置的總體規(guī)劃

燃氣輸配課程設(shè)計系別：建筑環(huán)境與設(shè)備工程班級：姓名：學(xué)號：指導(dǎo)老師：時間：2011.06.06——06.17目錄摘要2.燃氣的物理化學(xué)性質(zhì)的確定3.燃氣室內(nèi)管道水力計算4.室外燃氣管網(wǎng)5.調(diào)壓設(shè)備的選擇6.小結(jié)7.參考文獻摘要隨著人類社會的發(fā)展和環(huán)保要求的提高，氣體燃料作為潔凈能源在世界能源消費結(jié)構(gòu)中所占的比重將越來越大。天然氣清潔，熱值高，使用方便，具有很高的環(huán)境效益和社會效益，因此，天然氣的應(yīng)用越來越廣泛。城市燃氣是城市建設(shè)的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一，也是城市能源供應(yīng)當(dāng)一個重要組成部分，它為城市工業(yè)、商業(yè)和居民生活提供優(yōu)質(zhì)氣體燃料。城市燃氣輸配系統(tǒng)的絕大部分系統(tǒng)的絕大部分工程量，屬與城市地下基礎(chǔ)工程。本設(shè)計為天然氣供應(yīng)工程設(shè)計，主要包括小區(qū)城市燃氣管網(wǎng)規(guī)劃和燃氣管網(wǎng)設(shè)計。本設(shè)計的主要內(nèi)容包括：根據(jù)給定的天然氣組分計算其性質(zhì)，結(jié)合小區(qū)的位置、規(guī)模等情況，確定合理的天然氣供應(yīng)方案和輸配方案；管道負荷計算并預(yù)選管徑；通過水力計算確定管徑，繪制正常工況和事故工況時的水力計算圖；依據(jù)規(guī)范繪制總平面布置圖，對調(diào)壓室、壓縮機室進行了詳細設(shè)計，并選擇調(diào)壓器、壓縮機等設(shè)備；根據(jù)小區(qū)的平面布置進行管線布線，利用同時工作系數(shù)法確定各輸氣管段的小時計算流量并根據(jù)經(jīng)濟流速預(yù)選管徑，計算管道的摩擦阻力損失，通過計算對最不利環(huán)路的壓力降進行校核并確定管徑；對部分輸氣管線進行斷面設(shè)計，選擇了閥門、補償器、凝水缸等管道附屬設(shè)備。二．燃氣的物理化學(xué)性質(zhì)的確定供應(yīng)燃氣為天然氣，其設(shè)計基本參數(shù)如下：氣體甲烷乙烷丙烷正丁烷正戊烷氮氣分子式CH4C2H6C3H8C4H10C5H12N2體積分數(shù)（體積%）96.221.770.60.1780.2590.9671．混合氣體的平均分子量式中M——混合氣體的平均分子量；y1、y2……M1、M2……M=1/100×（96.226×16.043+1.77×30.07+0.6×44.097+0.178×58.124+0.259×72.151+0.976×28.0134）=16.79558（g/mol）；2．混合氣體的平均容量Vm=1/100×(y1×VM1+y2×式中VM1，VM2，……Vm=1/100×（96.226×22.3621+1.77×22.1872+0.6×21.9362+0.178×21.5036+0.259×20.891+0.976×22.403）=22.35151（m3．混合氣體的密度：QUOTEρ=1100Σ=M/Vm=16.79558/22.35151=0.7514294．混合氣體的運動粘度混合氣體的動力粘度可以近似的按下式計算式中：μ——混合氣體在0℃時的動力粘度（Pa·s）；g1、g2……μ1、μ2……先將容積成分換算成質(zhì)量成分若以yi和Mi分別表示混合氣體中i組分的容積成分和分子量，g由規(guī)范查得各組分的分子量，根據(jù)已知的各組分的容積成分，通過計算得到：Σyi0.259×72.151+0.976×28.0134=1679.558按換算公式，各組分的質(zhì)量成分如下表：分子式CH4C2H6C3H8C4H10C5H12N2質(zhì)量15.43750.5322390.2645820.1034610.1868710.27089質(zhì)量分數(shù)0.919140.0316890.0157530.006160.0111260.016129由規(guī)范查得各組分的動力粘度代入上式，混合氣體的動力粘度為=10.22226×10-6計算混合氣體的的運動粘度有公式：式中——混合氣體的的運動粘度（㎡/s）μ——混合氣體的動力粘度（Pa·s）——混合氣體的密度（㎏/m3）因為ρ=0.751429kg/m3，計算得：=13.60375×10-65．混合氣體的低熱值Ht=1/100×(y1×Ht1+y=1/100×（96.226×35.902+1.77×64.397+0.6×93.24+0.178×123.649+0.259×156.733）=36.87236（MJ/m3）；6．混合氣體的臨界參數(shù)Pm.c=1/100×(y1×Pc1+y1×Pc2+……+yn×Pcn)；Tm.c=1/100×(y1×Tc1+y1×Tc2+……+yn×Tcn)；式中Pm.c，Tm.c——混合氣體的平均臨界壓力和平均臨界溫度；Pc1，Pc2，……Pcn——各組分的臨界壓力；Tc1，Tc2，……Tcn——各組分的臨界壓力；y1，y1，……yn——各組分的容積成分（%）.Pm.c=1/100×(96.226×4.6407+1.77×4.8839+0.6×4.3975+0.178×3.6173+0.259×3.3437+0.976×3.3944)=4.626313(MPa)Tm.c=1/100×(96.226×191.05+1.77×305.45+0.6×368.85+0.178×425.95+0.259×470.35+0.976×310.91)=110.247(K)7．混合物的爆炸極限（2-4）式中：——含有惰性氣體的燃氣爆炸極限（體積%）；——由某一可燃氣體成分與某一惰性氣體成分組成的混合組分在混合氣體中的容積成分（%）；——由某一可燃氣體成分與某一惰性氣體成分組成的混合組分在混合比時得的爆炸極限（%）；——未與惰性氣體混合的可燃氣體成分在混合氣體中容積成分(%)；——未與惰性氣體混合的卡燃氣體成分的爆炸極限（體積%）。將燃氣組分中惰性氣體N2與可燃氣體CHyCH4+yN2由《燃氣輸配》表1-12查得混合成分在上述混合比時的爆炸極限相應(yīng)的為6~15%。由《燃氣輸配》表1-2查得未與惰性混合氣體的組分的爆炸極限：乙烷：2.9%~13.0%丙烷：2.1%~9.5%正丁烷：1.5%~8.5%正戊烷：1.4%~8.3%按上式（2-4），該燃氣的爆炸極限為：Ls=14.85%L8.華白指數(shù)：W1=H÷s=36.87÷0.58=48.4(MJ/mW2=H÷s=40.87÷0.58=53.6(MJ/m該天然氣的各物性參數(shù)如下表所示：氣體甲烷乙烷丙烷正丁烷正戊烷氮氣天然氣分子式CH4C2H6C3H8C4H10C5H12N2體積分數(shù)（體積%）96.2261.770.60.1780.2590.967分子量M16.04330.0744.09758.12472.15128.013416.79558摩爾容積VM（m3/kmol）22.362122.187221.936221.503620.89122.40322.35151密度ρ(kg/m3)0.717421.3552862.0102392.7029893.4536881.2504310.751429相對密度0.554851.0481721.5547092.0904792.6710660.9670770.581152臨界溫度Tc（K）191.05305.45368.85425.95470.35310.91196.4422臨界壓力pc（MPa）4.64074.88394.39753.61733.34373.39444.626313動力粘度μ×106（m2/s）10.3958.67.5026.8356.35516.67110.22226運動粘度ν×106（㎡/s)14.48946.413.812.5286821.84006213.3322113.60375高發(fā)熱值Hs（MJ/m3）39.84270.351101.266133.866169.37740.86814低發(fā)熱值Ht（MJ/m3）35.90264.39793.24123.649156.73336.87236爆炸上限Ls（體積%）1514.85665爆炸下限Lt（體積%）1.45.747602華白指數(shù)48.4—53.6燃氣室內(nèi)管道水力計算小區(qū)共有15棟住宅樓，1—7、12—15為六層兩單元24戶，8—11為六層三單元36戶。用戶灶具配置：（1）每棟建筑所有用戶同時安裝雙眼灶和熱水器燃具的用氣量：快速熱水器10.3KW雙眼灶3.5×2KW壓力2000Pa現(xiàn)以一號住宅樓為例進行水力計算：首先對住宅樓進行管線布置，畫出系統(tǒng)圖如下所示燃具額定流量的確定：雙眼灶：Qn=3.5×2×360036873=0.683（m3/快速熱水器：Qn=10.3×360036873=1.005（m3/管段按順序編號，凡管徑變化或流量變化處均需編號，并標(biāo)上各計算管段的實際長度L1求出各管段的額定流量，并按同時工作系數(shù)法計算各管段的計算流量。計算公式為Q=k式中Q——燃氣管道的計算流量；kt——不同類型用戶的同時工作系數(shù)，當(dāng)缺乏資料時，可取ktk——燃具的同時工作系數(shù)；N——同一類型燃具的數(shù)目根據(jù)計算流量設(shè)定各管段的管徑（用戶支管的最小管徑為DN15）。查表得各管段的局部阻力系數(shù)§，查圖得§=1時的l2值，并求出當(dāng)量長度L2=Σ§l根據(jù)燃氣種類和密度、運動粘度選擇水力計算圖確定單位管長的壓降值（?PL）ρ=1，由于設(shè)計中燃氣密度為0.75kg/?PL=（?PL得到的修正后的管段的單位長度的壓降值?PL，乘以管段的計算長度L，即得到該管段的阻力損失?P計算各管的的附加壓頭?P=10×即?P=10×1.293-0.75求各管段的實際壓力損失，即?P-?H求室內(nèi)燃氣管道的總壓力降，天然氣一般不超過250Pa（不包括燃氣表的壓力降）。將室內(nèi)燃氣管道的總壓力降與允許的壓力降進行比較，如不合適，則可調(diào)整個別管段的管徑。以上計算見下表：室外燃氣管網(wǎng)繪制管網(wǎng)水力計算圖，對節(jié)點、管段、環(huán)網(wǎng)編號，并標(biāo)明管道長度、集中負荷、氣源或調(diào)壓站的位置等并確定最不利環(huán)路。如下所示：求管網(wǎng)最不利環(huán)路1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-13-14-15的計算流量，方法同室內(nèi)管網(wǎng)。先確定每一管段負擔(dān)的用戶數(shù)，求出額定流量，再用同時工作系數(shù)法進行計算得到所需流量。整個小區(qū)共408戶，每戶額定流量1.688m3/h，查表得同時工作系數(shù)為0.14，即管段1—2的計算流量為Qn=1.688×408×0.14=96.419m33.依據(jù)假定流速法求出計算1—2段管徑，假定經(jīng)濟流速為6—8m/sQn=則D=4Qnπγ根據(jù)計算管徑預(yù)選管徑。根據(jù)管線布置，確定局部阻力管件并查表得各管段的局部阻力系數(shù)§，查圖得§=1時的l2值，并求出當(dāng)量長度L2=Σ§l即管段1—2的實際長度為L1=34m，查表得總局部阻力系數(shù)為Σ§=4.2，當(dāng)量長度為l2=2.9m，L2根據(jù)燃氣種類和密度、運動粘度選擇水力計算圖確定單位管長的壓降值（?PL）ρ=1，由于設(shè)計中燃氣密度為?PL=（?PL得到的修正后的管段的單位長度的壓降值?PL，乘以管段的計算長度L，即得到該管段的阻力損失?P。管段1—2查圖得到單位管長的壓降值（?PL）?PL=（?PL）ρ=1?P=3.75×46.18=173.18Pa計算各管的的附加壓頭?P=10×即?P=10×1.293-0.75小區(qū)已經(jīng)整平，沒有大的高差變化，附加壓頭為0求最不利環(huán)路的壓力降，為各管段壓力降的代數(shù)和，最不利環(huán)路1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-13-14-15的壓力降為Σ?P=941Pa，而規(guī)范要求的最大壓力降為1350Pa同樣方法依次計算其他各支路管網(wǎng)的管徑、壓力降。所有管段計算見下表：調(diào)壓設(shè)備的選擇調(diào)壓室的室內(nèi)主要設(shè)備是調(diào)壓器，為保證調(diào)壓器的正常運行，一般設(shè)有過濾器，套筒，還配有安全閥或安全水封、放散管、專用管、進出口閥門以及壓力檢測儀表等設(shè)備。調(diào)壓計量室則還設(shè)有計量裝置。調(diào)壓室室內(nèi)工藝布置應(yīng)考慮以下要求：1.中、低壓調(diào)壓室應(yīng)設(shè)有安全水封，高中壓調(diào)壓室用設(shè)置安全閥。2.調(diào)壓室的放散管，如順引出室外，則必須高出建筑物頂部2米3.跳壓室必須設(shè)有彎通道，其管徑比調(diào)壓器進口管徑小1-2級。4.彎通管上應(yīng)設(shè)有安全閥門，閘閥和截止閥均可采用。5.調(diào)壓器前應(yīng)設(shè)閥門，宜采用閘閥。6.調(diào)壓室室外進出口管道上應(yīng)設(shè)置閥門，一般為閘閥，閘閥應(yīng)安裝在調(diào)壓室外墻10-15的地上閥門內(nèi)。7.中低壓調(diào)壓室一般安裝一臺調(diào)壓器。8.重要的用戶調(diào)壓室應(yīng)設(shè)置備用調(diào)壓器。在選擇調(diào)壓器時，產(chǎn)品樣本中給出的調(diào)壓器的通行能力是在一定壓降和實驗條件下得到的，在進行選擇時要對給定的參數(shù)進行換算。如果產(chǎn)品樣本中給出的試驗參數(shù)為(m3/h)、壓降（Pa）、出口壓力（絕對壓力Pa）、氣體密度（kg/m3），則換算公式如下：亞臨界狀態(tài)Q0——調(diào)壓器實際最大通行能力（m3/hρ0——燃氣實際密度（kg/m3?P——調(diào)壓器實際壓力降（Pa）；P1P2RTZ-31（21）/50（80）FQ型主要技術(shù)參數(shù)進口壓力P1（MPa）:0.02—0.41進口壓力：≤0.6Mpa出口壓力：1-50Kpa工作溫度：-20-60℃調(diào)節(jié)精度：δ=±10%口徑：DN50DN80閉壓力：Pb≤1.25Pa。產(chǎn)品用途：

本設(shè)備適用于天然氣、煤氣、液化氣和其他無腐蝕性氣體調(diào)壓和穩(wěn)壓，是替代衡量式（自力式）的新型調(diào)壓器；應(yīng)用于民用小區(qū)群樓調(diào)壓及小型公寓設(shè)施。產(chǎn)品特點：

1、FQ系列調(diào)壓器采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，信號管均為內(nèi)置式，性能穩(wěn)定、流量大、造價低、結(jié)構(gòu)緊湊，可在線維護極為方便。

2、超壓自動切斷。

3、FQ系列調(diào)壓器的主要結(jié)構(gòu)和尺寸參見圖1

4、該調(diào)壓器還可配置成單路旁通（1+1）、雙路加旁通（2+1）柜式調(diào)壓系統(tǒng)。本設(shè)計中燃氣進口為中壓0.2MPa，出口為3000Pa，處于臨界狀態(tài)，只需進行密度修正。標(biāo)況下空氣密度為1.293kg/m3，燃氣密度為0.75kg/m3Q0=0.5Qρρσ=101.64（m能夠滿足正常供氣要求，選用調(diào)壓器為RTZ-31/80FQ型。六．小結(jié)通過本次課程設(shè)計，我充分認識到利用城市燃氣特別是天然氣代替固體燃料不僅能夠節(jié)約能源，提高生活質(zhì)量，而且還能夠防止大氣污染，保護城市環(huán)境。現(xiàn)代化的城市離不開城市燃氣。本設(shè)計對該小區(qū)進行天然