Расчет газоснабжения жилого квартала

Исходные данные

 

Исходные данные для курсового проекта

- Схема газоснабжения – Тупиково-кольцевая

- Давление у ГРП - P=3000 Па

- Давление в нулевой точке – Р=1800 Па

- Давление в точке присоединения к газопроводу высокого давления – Р=0,58 МПа

- Газопровод высокого давления расположен на расстоянии 1,8 км. от линии застройки

- Требуемое давление газа у потребителя – Р=0,38 МПа

- Допустимый перепад давления в сети низкого давления – ΔР=1200 Па (в распределительных газопроводах).

- Газ – природный

- Плотность газа составляет – ρ=0,72 кг/м³

- Низшая рабочая теплота сгорания – Q=35 МДж/м³

- Доля населения n, пользующаяся:

- Кафе и ресторанами – 60%

- Банями – 35%

- Прачечными – 20%

- Расход газа на промпредприятие – V=850 м³/ч

- Нормы расхода теплоты на выпечку хлеба – Q=5450 МДж

- Мощность котла – Q=750 кВт

- Количество котлов – 2

- Плотность населения в кварталах – 90 чел/га

Расчет газоснабжения жилого квартала

 

2.1. Определение годового расхода теплоты при потреблении газа в квартирах.

Расчет газа на бытовые нужды определяем поквартально, в зависимости от численности населения, этажности кварталов и норм расхода теплоты.

 

Используемые при расчете формулы:

В первую очередь определяем количество человек, чел., проживающих в квартирах, по следующей формуле:

где - площадь района (по плану застройки), га;

- плотность населения, чел/га;

– этажность квартала, чел/га.

Годовой расход теплоты в квартале:

где

- норма расхода теплоты на 1 человека в год согласно ([I], табл. 2.1.)

 

Годовой расход газа для каждого квартала:

 

Часовой расход газа для каждого квартала:

где

– коэффициент часового максимума, принимаемый по суммарной численности населения квартала согласно ([I], табл. 2.2.)

 

Результаты расчетов приведены в таблице 2.1.

 

Расчет газопотребления

Таблица 2.1

№ кв.	Площадь застройки га	Этаж-ность	Числен-ность населения, N чел.	Расход теплоты, МДж/год	Годовой расход газа, м^3/год		Часовой расход газа, , м^3/ч
	4,41			9 762 100	278 917,14	1/2019	138,15
	3,08			10 229 500	292 271,43	1/2024	144,40
	7,685			8 507 500	243 071,43	1/2004	121,29
	3,08			10 229 500	292 271,43	1/2024	144,40
	6,72			12 398 400	354 240	1/2051	172,72
	8,12			14 981 400	428 040	1/2066	207,18
	4,06			10 487 800	299 651,43	1/2028	147,76
	4,06			13 484 900	385 282,86	1/2057	187,30
	11,06			20 405 700	583 020	1/2074	176,67
	7,095			13 091 300	374 037,14	1/2055	182,01
	9,18			16 937 100	483 917,14	1/2078	232,88
	16,125			17 851 400	510 040	1/2084	244,74
	15,05			16 662 400	476 068,57	1/2052	232,00
			∑ N=42690	∑ Vгод=5 000 828,57	∑ Vчас=2331,50

2.2. Построение графиков бытового газопотребления

 

Графики потребления газа являются основой для планирования добычи газа и для выбора и обоснования мероприятий, обеспечивающих регулирование неравномерности потребления газа. Графики газопотребления имеют большое значение для эксплуатации городских систем газоснабжения, т.к. позволяет правильно планировать спрос на газ по месяцам (дням, часам) го­да, определять необходимую мощность городских потребителей - регуляторов, планировать проведение реконструкции и ремонтных работ на газовых сетях и их сооружениях.

 

Расход газа для каждого месяца, м³/мес:

 

где - доля данного месяца в общегодовом потреблении газа, % ([I], табл. 2.4.).

Т.к. максимальный расход газа приходится на январь, то он используется как расчетный.

 

Расход газа бытовыми потребителями в январскую неделю:

Расход газа на каждый день январской недели:

где - доля данного дня в недельном потреблении газа, % ([I], табл. 2.5.).

 

Максимальный суточный расход газа выпадает на субботу самой нагруженной январской недели. Исходя из величины этого расхода определяем бытовое газопотребление по часам в самый нагруженный день в году, м³/час:

где - доля часа в дневном потреблении газа, % ([I], табл. 2.6.).

 

Расчеты для построения графиков бытового газопотребления сводим в таблицы 2.2, 2.3, 2.4.

Распределение потребления газа по месяцам

Таблица 2.2

месяц	январь	февраль	март	апрель	май	июнь	июль	август	сентябрь	октябрь	ноябрь	декабрь
	10,9	10,1	10,2	9,6		6,7	5,9	5,1	6,4	7,8	8,7	9,6
	545 090	505 084	510 085	480 080	450 075	335 056	295 049	255 042	320 053	39 065	435 072	480 080

 

Расход газа бытовыми потребителями в январскую неделю:

Распределение потребления газа по дням недели

Таблица 2.3

Дни недели	Понедельник	Вторник	Среда	Четверг	Пятница	Суббота	Воскресенье
		13,2	13,3	13,4	15,4		13,7
	22 144	22 485	22 655	22 826	26 233	30 661	23 337

 

Распределение потребления газа по часам суток

Таблица 2.4

Часы суток	qn
0-1	1,5
1-2	0,5
2-3	0,2
3-4	0,2
4-5	0,2
5-6	0,5
6-7
7-8	4,4
8-9	5,5
9-10
10-11
11-12	5,5
12-13	5,5
13-14	5,5
14-15	5,5
15-16	5,5
16-17	5,5
17-18
18-19	6,5
19-20
20-21	6,5
21-22	5,8
22-23	4,3
23-24	2,9

 

 

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ

 

Системы газоснабжения представляют собой сложный комплекс сооружений. Выбор системы зависит от: размера газифицируемой территории, особенности ее планировки, плотности населения, числа и характера потребителей газа, наличия естественных и искусственных пре­пятствий для прокладки газопроводов (рек, дамб, оврагов, ж/д путей, подземных сооружений и т.п.).

В курсовом проекте принимаем двухступенчатую схему газоснабжения.

 

Таблица 3.1.

 

Nуч-ка	lуч., м	Vуд	Vпут, м3/ч	Vэкв, м3/ч	Vтранз, м3/ч	Vрасч, м3/ч
1-2		0,083	31,21	15,60	0,00	15,60
2-3		0,106	30,95	15,48	15,60	31,08
3-4		0,055	28,66	14,33	29,30	43,63
4-5		0,110	33,77	16,89	12,35	29,24
5-6		0,094	49,35	24,68	0,00	24,68
7-8		0,168	84,17	42,08	16,20	58,28
8-10		0,202	57,97	28,99	195,87	224,86
3-9		0,195	29,45	14,72	104,60	119,32
9-10		0,195	48,75	24,38	362,54	386,91
2-8		0,207	79,90	39,95	15,60	55,55
7-14		0,101	45,75	22,88	16,20	39,08
14-15		0,190	123,12	61,56	115,49	177,05
8-15		0,173	77,85	38,93	195,87	234,80
15-16		0,158	45,82	22,91	30,20	53,11
10-16		0,186	78,49	39,25	30,20	69,45
16-17		0,147	10,29	5,15	50,10	55,25
17-18		0,174	8,87	4,44	91,30	95,74
18-19		0,157	35,33	17,66	147,30	164,96
19-20		0,245	65,42	32,71	147,30	180,01
19-21		0,153	20,96	10,48	273,57	284,05
21-22		0,155	94,86	47,43	31,30	78,73
12-20		0,245	47,78	23,89	590,48	614,37
11-12		0,224	65,86	32,93	245,89	278,82
11-17		0,208	94,02	47,01	50,10	97,11
4-11		0,203	72,47	36,24	29,30	65,54
5-12		0,173	60,72	30,36	12,35	42,71
12-13		0,168	104,66	52,33	101,00	153,33
6-13		0,094	31,87	15,93	0,00	15,93
13-22		0,085	37,83	18,91	31,30	50,21
22-28		0,088	62,48	31,24	0,00	31,24
21-27		0,173	120,41	60,20	27,00	87,20
27-28		0,088	53,86	26,93	0,00	26,93
14-23		0,081	53,54	26,77	0,00	26,77
23-25		0,081	13,45	6,72	0,00	6,72
25-26		0,096	37,63	18,82	340,20	359,02
26-27		0,089	75,74	37,87	27,00	64,87
18-26		0,174	146,16	73,08	91,30	164,38
24-25		0,172	102,68	51,34	391,28	442,62
15-24		0,172	29,93	14,96	588,35	603,32
1-7		0,083	32,37	16,19	0,00	16,19
∑			2324,37	1162,19	4406,44	5568,62

 

 

	Vтранз, м3/ч
ГРП1	545,33
ГРП2	850,97
ГРП3	1112,24

 

Проверка расчетов:

 

 

Таблица 3.2

№	Длина	Расчет-	Расчет-	Диаметр	Потери давления	Сумма
участка	участка	ная	ный	газо-	Па	потерь
сети	l,м	длина	расход	провода	удельные	на	давления,
		участка,	газа,	мм	(на 1п.м.)	участке	Па
		м	м3/ч
ГРП1-6
ГРП1-9		62,70	545,33	325,00	0,20	12,54	12,54
9-10		275,00	386,91	219х6	0,16	44,00	56,54
10-16		464,20	69,45	140х4,5	0,20	92,84	149,38
16-17		77,00	55,25	133х4	0,14	10,78	160,16
11-17		497,20	97,11	133х4	0,37	183,96	344,12
4-11		392,70	65,54	133х4	0,18	70,69	414,81
4-5		1768,80	29,24	89х3	0,30	530,64	945,45
5-6		577,500	24,68	88,5х40	0,30	173,25	1118,70
Rуд=	0,340	4115,10
∆=	6,7%
ГРП2-28
ГРП2-20		181,50	850,97	237Х7	0,65	117,98	117,98
20-12		214,50	614,37	237Х7	0,40	85,80	203,78
12-13		685,30	153,33	140х4,5	0,70	479,71	683,49
13-22		489,50	50,21	108Х4	0,38	186,01	869,50
22-28		781,00	31,24	88,5Х40	0,45	351,45	1220,95
Rуд=	0,510	2351,80
∆=	2%
ГРП3-1
ГРП3-24		165,00	1112,20	325Х8	0,50	82,50	82,50
24-15		191,40	603,30	237Х7	0,38	72,73	155,23
15-8		495,00	234,80	159Х4	0,80	396,00	551,23
8-7		551,10	58,30	108Х4	0,45	248,00	799,23
7-1		429,00	16,20	60Х3	0,80	343,20	1142,43
Rуд=	0,66	1831,50
∆=	5%
ГРП3-23
ГРП3-24		165,00	1112,20	219Х6	3,40	561,00	561,00
24-25		656,70	442,60	219Х6	0,50	328,35	889,35
25-23		182,60	6,70	42,3Х3,2	1,19	217,29	1106,64
Rуд=	1,2	1004,30
∆=	8%
ОТВЕТВЛЕНИЯ
9-3		166,10	119,30	108х4	1,60	265,76	265,76
3-2		321,20	31,10	70х3	1,30	417,56	683,32
2-1		413,60	15,60	60х3,5	1,10	454,96	1138,28
Rуд=	1,33	900,90
∆=	5%
3-4		573,10	43,60	70х3	2,20	1260,82	1260,82
Rуд=	2,1	573,10
∆=	5%
13-6	339,00	372,90	15,90	48х3,5	3,00	1118,70	1118,70
Rуд=	3,2
∆=	7%
15-14	648,00	712,80	177,05	140х4,5	0,90	641,52	641,52
14-7	453,00	498,30	39,08	76х3	1,20	597,96	1239,48
Rуд=	0,99	1211,10
∆=	3%
14-23	661,00	727,10	26,77	60х3	1,80	1308,78	1308,78
Rуд=	1,65
∆=	9%
8-2	386,00	424,60	55,55	76х3	2,75	1167,65	1167,65
Rуд=	2,8
∆=	3%
25-26	392,00	431,20	359,02	219х6	0,40	172,48	172,48
26-27	851,00	936,10	64,87	108х4	0,57	533,58	706,06
27-28	612,00	673,20	26,93	76х3	0,60	403,92	1109,98
Rуд=	0,59	2040,50
∆=	7%
15-16	290,00	319,00	53,11	70х3	3,60	1148,40	1148,40
Rуд=	3,8
∆=	4%
17-18	51,00	56,10	95,74	108х4	1,20	67,32	67,32
18-19		247,50	164,96	133х4	1,1	272,25	339,57
19-21		150,70	284,05	133х4	0,90	135,63	475,20
21-22		673,20	78,73	108х4		673,20	1148,40
Rуд=	1,06	1127,50
∆=	4%
26-18			164,38	133х4	1,18	1090,32	1090,32
Rуд=	1,3
∆=	9%
21-27		765,6	87,2	89х3	1,72	1316,832	1316,832
Rуд=	1,6
∆=	9%
20-19		293,7	180,01	108х4	3,75	1101,375	1101,375
Rуд=	4,08
∆=	8%
12-5		386,1	42,71	70х3	2,8	1081,08	1081,08
Rуд=	3,1
∆=	9%
12-11		323,4	278,82	114х4	4,08	1319,472	1319,472
Rуд=	3,7
∆=	9%

 

Таблица 4.1.

Таблица 6.1.

Таблица 5.2.

 

№	Длина	Расчет-	Расчет-	Диаметр	Потери давления	Сумма
участка	участка	ная	ный	газо-	Па	потерь
сети	l,м	длина	расход	провода	удельные	на	давления,
		участка,	газа,	мм	(на 1п.м.)	участке	Па
		м	м3/ч
Невыгодная ветвь 1-2-3-4-5-6-20
1-2		3,3	1,74	21,3х2,8		19,8	19,8
2-3		14,3	3,05	26,8х2,8		42,9	62,7
3-4		3,3	4,32	26,8х2,8		23,1	85,8
4-5		30,8	5,66	26,8х2,8	11,8	363,44	449,24
5-6			10,9	33,5х3,2	11,5		702,24
6-20			15,84	38х3			1472,24
Rуд=	9,600	150,7
∆=	-1,76	%
Ответвление 10-9-8-7-5
10-9		3,3	1,74	21,3х2,8		16,5	16,5
9-8		14,3	3,05	26,8х2,8	3,5	50,05	66,55
8-7		3,3	4,32	21,3х2,8			198,55
7-5		16,5	12,15	33,5			396,55
Rуд=	11,300	37,4
∆=	6,43	%
Ответвление 14-13-12-11-6
14-13		3,3	1,74	21,3х2,8	1,75	5,775	5,775
13-12		14,3	3,05	21,3х2,8	18,9	270,27	276,045
12-11		3,3	4,32	21,3х2,8		115,5	391,545
11-6		7,7	12,15	26,8х2,8		354,2	745,745
Rуд=	23,700	28,6
∆=	-9,86	%

 

 

 

ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ ГРП

 

Для газорегуляторного пункта 3 произведем подбор регулятора давления, фильтра и предохранительно-запорного клапана в качестве примера.

Расчетная пропускная способность регулятора:

Давление на входе в ГРП принимаем по результатам гидравлического расчета сети высокого давления

 

Давление на выходе из ГРП задано:

 

Пропускная способность регулятора определяется по формуле

где - площадь сечения условного прохода входного фланца, см²

- коэффициент расхода, отнесенный к площади условного прохода входного фланца, принимаемый по[3];

- плотность газа, кг/м³

- коэффициент, определяемый по формуле:

 

– показатель адиабаты газа при нулевых условиях

 

Принимаем к установке регулятор давления газа РДБК1-50:

Определяем загрузку регулятора

 

Таким образом, принятый к установке регулятор давления газа РДБК1П-100 имеет достаточный резерв производительности.

 

Таблица 6.1.

Диаметр Ду входного фланца, мм	Диаметр седла, мм	Максимальное входное давление, МПа	Диапазон настройки выходного давления, МПа	Пропускная способность при входном давлении 0,1 МПа, м^3/час	Площадь условного прохода входного фланца, см^2	Коэффициент расхода, отнесенный к площади условного прохода входного фланца	Масса, кг
		1,2	0,03-0,6		78,5	0,103	89,1

 

Фильтр подбираем, ориентируясь на диаметр условного прохода входного фланца, величину входного давления и пропускную способность. Выбираем фильтр ГФС-16-80 со следующими техническими характеристиками:

 

 

Таблица 6.2.

Пропускная способность максимальная, м^3/час	Максимальное рабочее давление, МПа	Диаметр соединительного патрубка, мм
5400(1,2)	1,6

 

 

Предохранительно-запорный клапан выбираем по величине выходного давления и по верхнему и нижнему пределу чувствительности клапана. Клапан должен срабатывать при изменении величины выходного давления в ту или иную сторону на 25%. Верхний предел настройки – . Таким образом, выбираем клапан ПКВ–100 со следующими техническими характеристиками:

 

Таблица 6.3.

Диаметр соединительного патрубка, мм	Максимальное рабочее давление, МПа	Пределы настройки контролируемого давления, МПа	Масса, кг
Нижний	Верхний
	1,6	0,003-0,03	0,03-0,65	72,7

 

 

Предохранительно-сбросной клапан выбираем по величине выходного давления и по верхнему и нижнему пределу чувствительности клапана. Клапан должен срабатывать при изменении величины выходного давления в ту или иную сторону на 15%. Верхний предел настройки – . Таким образом, выбираем клапан ПСК – 50Н/6 со следующими техническими характеристиками:

 

Таблица 6.4.

Диаметр соединительного патрубка, мм	Максимальное рабочее давление, МПа	Пределы настройки контролируемого давления, МПа	Масса, кг
	0,006	0,002-0,006	5,7

Таблица 6.5

Таблица 6.6

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

 

1. Ионин А.А. Газоснабжение: Учеб. Для вузов. 4-е изд., перераб. И доп. М.: Стройиздат, 1989.439 с.

2. СНИП 2.04.08.-87. Газоснабжение / Госстрой СССР. М.: ЦИТП Госстрой СССР, 1988. 64 с.

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

4. ГАЗОСНАБЖЕНИЕ ЖИЛОГО РАЙОНА: Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине “Газоснабжение” / Т.А. Пестрякова. Екатеринбург: УГТУ.1996.24 с.

5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ ЖИЛОГО КВАРТАЛА: методические указания к выполнению курсового проекта / сост. / Н.В. Колпакова, А.С. Колпаков. Екатеринбург: EhAE. 2011. 59c.

 

Исходные данные

 

Исходные данные для курсового проекта

- Схема газоснабжения – Тупиково-кольцевая

- Давление у ГРП - P=3000 Па

- Давление в нулевой точке – Р=1800 Па

- Давление в точке присоединения к газопроводу высокого давления – Р=0,58 МПа

- Газопровод высокого давления расположен на расстоянии 1,8 км. от линии застройки

- Требуемое давление газа у потребителя – Р=0,38 МПа

- Допустимый перепад давления в сети низкого давления – ΔР=1200 Па (в распределительных газопроводах).

- Газ – природный

- Плотность газа составляет – ρ=0,72 кг/м³

- Низшая рабочая теплота сгорания – Q=35 МДж/м³

- Доля населения n, пользующаяся:

- Кафе и ресторанами – 60%

- Банями – 35%

- Прачечными – 20%

- Расход газа на промпредприятие – V=850 м³/ч

- Нормы расхода теплоты на выпечку хлеба – Q=5450 МДж

- Мощность котла – Q=750 кВт

- Количество котлов – 2

- Плотность населения в кварталах – 90 чел/га

Расчет газоснабжения жилого квартала

 

2.1. Определение годового расхода теплоты при потреблении газа в квартирах.

Расчет газа на бытовые нужды определяем поквартально, в зависимости от численности населения, этажности кварталов и норм расхода теплоты.

 

Используемые при расчете формулы:

В первую очередь определяем количество человек, чел., проживающих в квартирах, по следующей формуле:

где - площадь района (по плану застройки), га;

- плотность населения, чел/га;

– этажность квартала, чел/га.

Годовой расход теплоты в квартале:

где

- норма расхода теплоты на 1 человека в год согласно ([I], табл. 2.1.)

 

Годовой расход газа для каждого квартала:

 

Часовой расход газа для каждого квартала:

где

– коэффициент часового максимума, принимаемый по суммарной численности населения квартала согласно ([I], табл. 2.2.)

 

Результаты расчетов приведены в таблице 2.1.

 

Расчет газопотребления

Таблица 2.1

№ кв.	Площадь застройки га	Этаж-ность	Числен-ность населения, N чел.	Расход теплоты, МДж/год	Годовой расход газа, м^3/год		Часовой расход газа, , м^3/ч
	4,41			9 762 100	278 917,14	1/2019	138,15
	3,08			10 229 500	292 271,43	1/2024	144,40
	7,685			8 507 500	243 071,43	1/2004	121,29
	3,08			10 229 500	292 271,43	1/2024	144,40
	6,72			12 398 400	354 240	1/2051	172,72
	8,12			14 981 400	428 040	1/2066	207,18
	4,06			10 487 800	299 651,43	1/2028	147,76
	4,06			13 484 900	385 282,86	1/2057	187,30
	11,06			20 405 700	583 020	1/2074	176,67
	7,095			13 091 300	374 037,14	1/2055	182,01
	9,18			16 937 100	483 917,14	1/2078	232,88
	16,125			17 851 400	510 040	1/2084	244,74
	15,05			16 662 400	476 068,57	1/2052	232,00
			∑ N=42690	∑ Vгод=5 000 828,57	∑ Vчас=2331,50

2.2. Построение графиков бытового газопотребления

 

Графики потребления газа являются основой для планирования добычи газа и для выбора и обоснования мероприятий, обеспечивающих регулирование неравномерности потребления газа. Графики газопотребления имеют большое значение для эксплуатации городских систем газоснабжения, т.к. позволяет правильно планировать спрос на газ по месяцам (дням, часам) го­да, определять необходимую мощность городских потребителей - регуляторов, планировать проведение реконструкции и ремонтных работ на газовых сетях и их сооружениях.

 

Расход газа для каждого месяца, м³/мес:

 

где - доля данного месяца в общегодовом потреблении газа, % ([I], табл. 2.4.).

Т.к. максимальный расход газа приходится на январь, то он используется как расчетный.

 

Расход газа бытовыми потребителями в январскую неделю:

Расход газа на каждый день январской недели:

где - доля данного дня в недельном потреблении газа, % ([I], табл. 2.5.).

 

Максимальный суточный расход газа выпадает на субботу самой нагруженной январской недели. Исходя из величины этого расхода определяем бытовое газопотребление по часам в самый нагруженный день в году, м³/час:

где - доля часа в дневном потреблении газа, % ([I], табл. 2.6.).

 

Расчеты для построения графиков бытового газопотребления сводим в таблицы 2.2, 2.3, 2.4.