Учебное пособие 800357

Пример расчета №4

Рассчитать распределительную сеть высокой ступени давления (рис. 2.3) двухступенчатой системы газоснабжения, питающей природным газом (ρг=0,75 кг/м3) жилой район (рис. 2.1). Давление газа после ГРС, P10=0,5 МПа(изб.); от сети питаются: ГРП с расходом QГРП=2500 м3/ч; ТЭЦ с расходом QТЭЦ=15000 м3/ч; промпредприятие QПП=4200 м3/ч; хлебозавод QХЗ=500 м3/ч; банно-прачечный комбинатQБПК=400 м3/ч. Результаты расчетазаносятся втаблицу2.9.

Решение

Задаемся давлениями газа перед регуляторными пунктами потребителей. Для устойчивой работы горелок среднего давления (ТЭЦ, П.П.), абсолютное давление на выходе из ГРП, ТЭЦ и промпредприятия не должно быть ниже 0,15 МПа, а передГРП – 0,15/0,6 = 0,25 МПа. С учетом потерь давления в арматуре принимается P12=P14=0,28 МПа. Для других потребителей (БПК, ХЗ), питающих сети низкого давления, принимается P16=P17=0,25 МПа. Для выбранного главного направления определяется средний гидравлический уклон

P15 0,542 1,1 0,959 10 4 750 0,461 МПа.

Определяются гидравлические потери давления участка по формуле (2.37)

P10 11 0,62 0,5762 0,0282 МПа2 ;

P11 13 0,5762 0,542 0,0402 МПа2 ;

P11 12 0,5762 0,282 0,253 МПа2 ;

P13 14 0,542 0,282 0,213 МПа2 ;

P13 15 0,542 0,4612 0,079 МПа2 ;

P15 17 P15 16 0,4612 0,252 0,15 МПа2.

Выбираются диаметры и определяются значения Prkф по номограммам приложения 2, записывая результаты в столбцы 4 и 5 (табл. 2.9). Вычисляются фактические давления в узлах, соответствующие стандартным диаметрам, по формуле (2.41)

71

P11 0,62 0,015 0,587 МПа;

P12 0,5872 0,12 0,474 МПа;

P13 0,5872 0,045 0,547 МПа;

P14 0,5472 0,213 0,294 МПа;

P15 0,5472 0,07 0,479 МПа;

P16 0,4792 0,08 0,386 МПа;

P17 0,4792 0,15 0,282 МПа.

Давление газа перед ГРП потребителей оказались не ниже заданных, следовательно, диаметры труб подобраны верно. Результаты расчета записываем в столбцы 6 и 7 табл. 2.9.

Выбирается тип регуляторного пункта для сети низкого давления, по формуле (2.48) имея ввиду, что абсолютное давление после ГРП, Pвых 0,103 0,105 МПа. Проверяется

возможность использования ГРП с технологической ниткой на базе регулятора РДБКӏ-50, табл. 2.8. Давление Pвх = P15 = 0,479 МПа (см. данные табл. 2.9). Отношение давлений

Pвых /Pвх 0,105/0,479 0,22, следовательно, φ = 0,48 (рис. 2.6).

Номинальный расход газа через регулятор

Qном Qp /1,2 2032 м3/ч.

Так как Qном < QГРП, следовательно, данный регулятор не подходит. Проверим возможность использования ГРП с регулятором РДБКӏ-100 с диаметром клапанного отверстия

50 мм, табл. 2.8.

Qp 1595 19,6 0,479 0,48 0,421/0,75 3485 м3/ч;

Qном 3485/1,2 2904 м3/ч.

Так как Qном>QГРП, следовательно, к установке принимается ГРП с технологической линией на базе регулятора РДБК1-10. На этом расчет сети среднего давления и этап расчета распределительных уличных (внутриплощадочных) сетей заканчивается.

Контрольные вопросы

1.Из чего складываются гидравлические потери в газопроводе?

2.Приведите методику расчета незакольцованной распределительной сети среднего (высокого) давления.

3.Опишите последовательность выбора диаметров трубопроводов среднего (высокого давления).

4.Чему должна равняться расчетная пропускная способность регуляторного пункта?

72

6. Расчет внутридомовой (внутрицеховой) сети

Прокладку газопроводов внутри зданий и сооружений следует предусматривать преимущественно открытой. Прокладку стояков газопроводов в жилых домах следует предусматривать в кухнях. Ввод от подземной дворовой разводки осуществляется по наружной стене дома выше окон с обеспечением нормативных требований. Ввод производится непосредственно в кухню с установкой противопожарного клапана. Расчетный расход газа на участке внутридомовой сети, м3/ч, определяется по формуле

где k0 – коэффициент одновременности включения газовых приборов;

m – количество квартир, питаемых газом от данного участка, определяемое из расчетной схемы сети;

qi – суммарная тепловая нагрузка горелок бытовых газовых приборов одной квартиры, кДж/ч.

- при установке в квартирах только бытовых газовых плит qi qiпл .

- при установке в квартирах бытовых газовых плит и газового водонагревателя

qi qiпл qiвн ,

где qiпл – тепловая нагрузка конфорочных горелок и горелки духового шкафа бытовой газовой плиты, принимается по техническим данным, кДж/ч; qiвн – тепловая нагрузка горелки проточного или емкостного водонагревателя, принимаемая по техническим данным на соответствующий аппарат, Дж/ч.

Расчетный расход газа на участке внутрицеховой сети, м3/ч, определяется по формуле

где qi – суммарная тепловая нагрузка горелок газопотребляющего агрегата (горелки котельных установок, сушилки, печи), кДж/ч, принимается по паспортным данным оборудования;

m – количество газопотребляющих агрегатов, питаемых от данного участка сети. При гидравлическом расчете внутренних газопроводов расчетную длину

участка lp.rk следует определять по формуле

где lrk – действительная длина участка газопровода, м;

lэ.rk – эквивалентная длина участка, м, потери давления на которой равны потерям давления в местном сопротивлении со значением Σξ = 1;

Σξ – сумма коэффициентов местных сопротивлений участка длины lrk.

73

В газопроводах низкого давления вследствие разности геометрических отметок различных участков (внутридомовые газопроводы высотных зданий, свыше 5-ти этажей) появляется дополнительное гидростатическое избыточное давление РГrk, Па, величина которого пропорциональна разности плотностей воздуха и газа

где Hrk – разность геометрических отметок по высоте начального и конечного узлов (по ходу движения газа) участка газопровода.

При подъеме газопровода (Hrk>0), если газ легче воздуха (ρв < ρг) знак РГrk противоположен по знаку гидравлическим потерям давления участка РГrk. При ρв > ρг, знаки РГrk и Рrk совпадают.

Методика расчета внутридомовых газовых сетей сводится к следующему:

1.Производится разводка газопроводов на плане первого этажа дома и строится расчетная схема внутридомовой сети, включающая план сети и аксонометрическую схему с расчетным стояком.

2.Вычисляются расчетные расходы участков. Вначале рассматривается последний, по ходу движения газа участок, оканчивающийся бытовым газовым прибором одной квартиры. Далее последовательно рассматриваются участки стояка и внутридомовой разводки первого этажа в направлении, противоположном движению газа.

3.Задаются диаметром участка газопровода, рассматривая участки в той же последовательности, что и при определении расчетных расходов.

4.Составляют по каждому участку перечень элементов, имеющих местные гидравлические потери, и определяются значения ξ этих элементов, занося данные в таблицу 2.10.

Таблица 2.10 Таблица гидравлического расчета внутридомовой газовой сети

5.Вычисляются Σξ каждого участка сети, после они заносятся таблицу2.10.

6.При известном расчетном расходе и диаметре участка определяется, с помощью номограммы, значение lэ.rk участка и расчетная длина участка lrk.

7.По номограмме при известном расчетном расходе и диаметре участка находят удельные потери давления Rrk и по формуле

74

вычисляются потери давления участка.

8.Вычисляется РГrk участка (при наличии разности геометрических отметок его конечного и начального узлов).

9.Определяется суммарный перепад давления участка

РΣrk = Рrk + РГrk.

10. Вычисляются суммарные потери давления сети по всем участкам расчетной схемы от ее начала до последнего прибора, включая потери давления бытовых газовых приборов по формуле

Pс P rk Pпл Рвн Рсч Ртк (2.54)

где Pпл =50 Па – потери давления в арматуре и трубах плиты;

РВН = 90 Па – потери давления варматуре и трубахпроточного водонагревателя; Рвн – потери давления в термозапорном клапане (50÷100 Па), Па; Рсч – потери давления в счетчике (100 Па), Па.

Полученное значение Pс сравнивается с нормативным Pсн . При этом, если расчетная схема сети включает внутридомовую и дворовую сеть, беря свое начало в точке ответвления от уличного распределительного газопровода, то Рнс = 600 Па; для внутридомовой сети Рнс = 600 Па (многоэтажная застройка) и Рнс = 250 Па (одноэтажная застройка). Расчетное значение Рс не должно превышать Рнс более чем на 25 %.

В случае однотипности принятых к установке газовых приборов диаметры остальных участков внутридомовой сети можно принять в соответствии с данными участков расчетной схемы. Однако если ответвления газопроводов от других стояков существенно отличаются по длинам и расходам газа от расчетного стояка, необходимо рассчитывать каждый стояк.

Рассмотрим методику расчета внутрицеховых газовых сетей.

1.Производится разводка газопроводов на плане цеха и строится расчетная схема внутрицеховой сети, включающая план сети и аксонометрическую схему газопроводов с началом в узле на вводе в цех, после регуляторного пункта.

2.Вычисляются расчетные расходы участков по формуле (2.50) в такой же последовательности, как и для внутридомовой сети, то есть от последнего участка в направлении, противоположном движению газа.

3.Задаются диаметрами участков, из сортамента на трубы, рассматривая участки втой же последовательности, что и при определении расчетных расходов.

4.Составляется по каждому участку перечень элементов с местными потерями давления и определяется значение ξ этих элементов.

5.Вычисляем Σξ каждого участка сети.

6.При известных расчетном расходе и диаметре участка с помощью номограммы определяется значение эквивалентной длины участка lэ.rk. При этом вначале определяется режим течения газа на участке по величине числа Rе, а

затем подбирается соответствующая формула для вычисления lэ.rk. После этого находится lр.rk участков сети.

7.Для внутрицеховой сети низкого давления по номограмме при известных расчетном расходе и диаметре участка находятся удельные потери давле-

75

ния участков Rrk. Если расчетный расход участка или Rrk выходит за пределы соответствующих шкал номограммы, то для определения Rrk следует воспользоваться формулами (2.55), (2.56) или (2.57), в зависимости от режима течения газа, определяемого величиной числа Rе, вычисляемого по формуле (2.58).

- для ламинарного режима давления газа (Re ≤ 2000)

- для критического режима движения газа (2000 < Re < 4000)

- для турбулентного режима движения газа (Re ≥ 4000)

где Qrk – расчетный расход газа на участке, м3/ч; lр.rk – расчетная длина участка газопровода, м; drk – внутренний диаметр участка газопровода, см; Рr и Рk – абсолютное давление соответственно в начальном и конечном (по ходу движения газа) узлах участка, МПа.

Для внутрицеховой системы газоснабжения среднего (высокого) давления значение Rrk можетбытьвычислено при известныхQrk и drk по формуле (2.59)

8. Для системы газоснабжения низкого давления вычисляются потери давления участков по формуле (2.59). Для внутрицеховых систем (среднего) высокого давления при уже определенном Rrk и известном давлении в конечном узле (по ходу движения газа) узле участка Рk, МПа, вычисляется давление в начальном узле участка Рr, МПа по формуле

9. Определяется суммарный перепад давления участка

Р rk Prk РГ.rk .

10.Вычисляем суммарные потери давления сети по всем участкам расчётной схемы от её начала до последнего прибора, включая потери давления бытовых газовых приборов по формуле

Рс Р rk Pпл Рвн Рсч Ртк ,

где Рпл = 50 Па – потери давления в арматуре и трубах плиты; Рвн = 90 Па – потери давления варматуре и трубах проточного водонагревателя; Рвн – потери давления в термозапорном клапане (50÷100 Па), Па; Рсч – потери давления в счетчике (100 Па), Па.

76

11. Полученное значение Рс сравнивается с нормативным значением Рнс. При этом если расчетная схема сети включает внутридомовую и дворовую сеть, беря свое начало в точке ответвления от уличного распределительного газопровода, то Рнс = 600 МПа, для внутридомовой сети Рнс = 600 Па (многоэтажная застройка) и Рнс = 250 Па (одноэтажная застройка). Расчетное значение Рс не должно превышать Рнс более чем на 25 %.

Расчет для сетей любых давлений начинается с участков, оканчивающихся узлами перед газогорелочными устройствами, давление в которых (перед горелками) регламентировано техническими на газовые горелки. Далее последовательно рассматриваются участки в направлении против движения газа, вплоть до определения давления в начальном узле сети на вводе в цех. Если это давление ограничено заданными пределами, необходимо добиваться получения расчетного давления в заданных пределах путем корректировки диаметров соответствующих участков, в соответствии с сортаментом на трубы. Результаты расчета заносятся в таблицу, составленную с учетом РГ.rk, величин гидростатического перепада давления участка.

Контрольные вопросы

1.Каким образом рекомендуется предусматривать прокладку газопроводов внутри зданий и сооружений?

2.Чему равняется расчетный расход газа на участке внутридомовой сети?

3.Как следует определять расчетную длину участка при гидравлическом расчете внутренних газопроводов?

4.Приведите методику расчета внутридомовых газовых сетей.

5.Приведите методику расчета внутрицеховых газовых сетей.

6.От какого параметра зависит режим течения газа и как его определить?

7.С чего начинают гидравлический расчетвнутридомовых газовых сетей?

8.Какие величины заносятся в бланк гидравлического расчета внутридомовых газовых сетей?

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Настоящее учебное пособие предназначено для изучения вопросов проектирования систем теплогазоснабжения населенных мест и предприятий. Изложенные материалы позволяют определять расчетные тепловые нагрузки потребителей, расходы воды в тепловых сетях, расчетные расходы газа на распределительную сеть, проводить гидравлические расчеты тепловых и газовых сетей, а также подбор необходимых строительных элементов, арматуры и оборудования.

Пособие может быть использовано при курсовом и дипломном проектировании, а также выполнении реальных проектов систем теплогазоснабжения жилых, общественных и промышленных потребителей.

77

Приложение 2

Сводная таблица расчетных тепловых потоков

Виды расхода

Род потребления, МВт

Жилые здания Общественные здания Всего

отопление

вентиляция

горячее водоснабжение

Итого:

Приложение 3

Расчетные температуры воды в тепловой сети

78

Приложение 4

Расчетповышенногоискорректированного температурныхграфиковсетевойводы

Приложение 5

Расчетные расходы теплоносителя по участкам тепловой сети

79

Приложение 6

Бланк гидравлического расчета водяной тепловой сети

Приложение 7

Расстояние между неподвижными опорами водяных тепловых сетей

Примечание: Расстояние между н.о. на участке самокомпенсации принимать не более 60% от указанных в таблице для П-образных компенсаторов.

80