Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Теплогазоснабжение населенных мест и предприятий. Учебное пособие
.pdf
где = l – удлинение короткого плеча, см;
= 1210
=
-6
коэффициент линейного расширения металла, 1/°С;
– превышение расчетной температуры теплоносителя над температу-
1–tн
рой воздуха, °С;
lк – длина короткого плеча, см;
dн – наружный диаметр трубопровода, см;
Е = 210
5
– модуль упругости стали, кг/см2;
n = lд/lк – соотношение длины длинного и короткого плеча;
= – 90, – угол поворота трассы.
Приведенная формула не учитывает гибкости отводов и применяется для
сварных поворотов при l
40 d
к
. Максимальная длина меньшего компенси-
н
рующего плеча принимается до 50 м. Полученные по формулам напряжения
необходимо сравнить с допускаемыми, которые принимаются равными
800900 кг/см
2
. Можно решать и обратную задачу, т.е. по допускаемым напря-
жениям определять необходимую длину короткого плеча.
Максимальное боковое смещение короткого и длинного плеча, см
к
cos
к
nlf
)sin(
,
д
к
nlf
cos
)sin1(
. (1.85)
Максимальное боковое смещение сторон теплопроводов учитывается при
укладке трубопроводов в канале, чтобы расстояние от стенок канала к трубе
было больше боковых смещений fк и fд . Для облегчения расчетов используются номограммы и табл. [4].
13.3. Расчет и выбор неподвижных и подвижных опор
В тепловых сетях применяются подвижные и неподвижные опоры. Подвижные опоры могут быть скользящие, катковые, роликовые, подвесные и др.
При подземной прокладке в непроходных каналах рекомендуется применять
скользящие опоры на бетонных подушках, при надземной – катковые. На
участках бесканальной прокладки трубопроводов подвижные опоры не устанавливают. Пролеты между подвижными опорами трубопроводов на бетонных
подушках приведены в табл. приложения 8. Неподвижные опоры предусматриваются при всех способах прокладки тепловых сетей. Места установки неподвижных опор совмещают, как правило, с узлами ответвления труб, местами
установки на трубопроводах запорной арматуры, сальниковых компенсаторов,
грязевиков и др. оборудования.
Расчет и выбор неподвижных опор. Основной нагрузкой на неподвижные
опоры является горизонтальная нагрузка, возникающая под действием следующих сил: трения в подвижных опорах; трения в сальниковых конденсаторах;
трения о грунт при бесканальной прокладке; упругой деформации гибких компенсаторов или самокомпенсации; внутреннего давления при применении неуравновешенных сил внутреннего давления.
41
Неподвижные опоры подразделяются на концевые, размещающиеся пе-
ред заглушкой или поворотом, т.е. в конце трубопровода, и промежуточные,
размещающиеся между двумя смежными участками.
Горизонтальная нагрузка на концевую неподвижную опору определяется
как сумма сил, действующих на опору с одной стороны; на промежуточную
опору как разность сил, действующих с каждой стороны, при этом меньшая
сумма сил принимается с коэффициентом 0,7. При равенстве суммы сил, действующих на опору с обеих сторон, в качестве расчетной принимается одна из
сумм с коэффициентом 0,3.
Силы трения в подвижных опорах труб, Н, определяют по формуле
Nтр = q L. (1.86)
Силы трения в сальниковых компенсаторах, Н, определяют по формуле
N
4000
c
F
c
dl
. (1.87)
ccc
n
Неуравновешенные силы внутреннего давления, Н, при применении
сальниковых компенсаторов на участках трубопроводов, имеющих запорную арматуру, переходы, углы поворота или заглушки, определяются по
формуле
Nр = Pр Fс. (1.88)
Силы упругой деформации при гибких компенсаторах и при самокомпенсации Рк, определяется расчетом труб на компенсацию тепловых удлинений.
Суммарная горизонтальная нагрузка на неподвижную опору, Н, равна
n
4000
LqPNNNN
крстрг
F
c
PFPdl
, (1.89)
ксрccc
где q – вес 1м трубопровода в рабочем состоянии (вес трубы, воды, изоляции), Н/м;
L – длина трубопровода от неподвижной опоры до компенсатора или угла
поворота трассы при самокомпенсации, м;
– коэффициент трения в подвижных опорах труб, для скользящих опор = 0,3;
n – число болтов компенсатора;
lс – длина слоя набивки по оси сальникового компенсатора, м;
dс – наружный диаметр патрубка сальникового компенсатора, м;
– коэффициент трения набивки о металл, принимаемый равным 0;
c
Fс – площадь поперечного сечения набивки сальникового компенсатора, м2,
определяемая по формуле
2
F
= 0,785 (d
c
– d
2
2
), (1.90)
в
где dв – внутренний диаметр корпуса сальникового компенсатора, м;
Р
– рабочее давление теплоносителя, Па (но не менее 0,510
р
6
Па).
Неподвижные опоры должны рассчитываться на наибольшую горизонтальную нагрузку при различных режимах работы трубопроводов, в том числе
при открытых и закрытых задвижках. Сводка различных схем установок непо-
42
движных опор и расчетных формул для определения горизонтальных нагрузок,
действующих на неподвижную опору при наиболее часто встречающихся схемах расчетных участков тепловых сетей, приведена в [4].
По максимальным горизонтальным усилиям выбирают тип неподвижной
опоры: лобовую, щитовую или с одно- или двухсторонними упорами. Для подземной канальной прокладки тепловых сетей используют, как правило, неподвижные опоры, лобовые или с одно- и двухсторонними упорами, для бесканальной прокладки – щитовые опоры.
Расчет и выбор подвижных опор. Подвижные опоры тепловых сетей
устанавливаются для поддержания трубопроводов в горизонтальном положении. Вертикальная нормальная нагрузка на опору трубы, Н, определяется
по формуле
P
= q l, (1.91)
в
где q – вес 1м трубопровода в рабочем состоянии (вес трубы, воды, изоляции), Н/м;
l – пролет между подвижными опорами, м.
Горизонтальные нормативные осевые Ро и боковые нагрузки Рб на подвижные опоры труб от сил трения в опорах, Н, следует определять по формулам
Po =
q l; (1.92)
o
Pб =
q l, (1.93)
б
где
,
– коэффициенты трения в опорах при перемещении опоры вдоль оси
o
б
трубопровода и под углом к оси, принимаемым по [3, табл. 1].
По величине вертикальной нагрузки на одну опору определяется тип подвижной опоры: скользящая, роликовая или катковая.
Контрольные вопросы
1. Как определить максимальные изгибающие напряжения на спинке П-
образного компенсатора для гнутых колен и жестких сварных колец?
2. При какой прокладке тепловых сетей могут применяться П-образные
компенсаторы?
3. В зависимости, от какой величины с помощью номограмм определяют-
ся вылет компенсатора и сила упругой деформации?
4. При каких условиях на теплопроводах наблюдается естественная ком-
пенсация температурных удлинений?
5. Как определить максимальное боковое смещение короткого и длинного
плеча при естественной компенсации?
6. В зависимости от какого показателя определяется тип подвижной опо-
ры тепловой сети?
7. Под воздействием каких сил возникает основная нагрузка на непо-
движные опоры?
8. Какими параметрами определяется горизонтальная нагрузка на конце-
вую неподвижную опору?
43
Часть 2. ГАЗОСНАБЖЕНИЕ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ И ПРЕДПРИЯТИЙ
Современные газораспределительные системы представляют собой сложные инженерные сооружения основными элементами, которых являются: газораспределительные станции, газовые сети различного давления, газорегуляторные пункты и установки [9].
В зависимости от максимального давления газа городские газопроводы
подразделяют на газопроводы низкого (до 5 кПа), среднего (от 5 кПа до 0,3
МПа) и высокого (II категории – от 0,3 до 0,6 МПа; I категории – 0,6 до 1,2
МПа) давлений. Газопроводы низкого давления предназначены для подачи газа
в жилые и общественные здания и сооружения. Газопроводы среднего и высокого давления II категории предназначены для питания городских распределительных сетей низкого давления через газорегуляторные пункты. Газопроводы
высокого давления I категории предназначены для питания городских сетей
среднего и высокого давлений II категории через ГРП, а также промышленных
предприятий, нуждающихся в газе с давлением свыше 0,6 МПа [9].
По числу ступеней давления, системы газоснабжения городов разделяются:
- двухступенчатые, которые состоят из сетей низкого и среднего или
низкого и высокого давления II категории;
- трехступенчатые, которые состоят из сетей низкого, среднего и высо-
кого до давления II категории;
- многоступенчатые, которые состоят из сетей низкого, среднего и высо-
кого давления I и II категорий.
Двухступенчатые системы принимают для средних и небольших городов.
В случае невозможности прокладки газопроводов высокого давления в центральной части города применяется трехступенчатая система. В этом случае
высокое давление в центральной, наиболее плотно застроенной и населенной
части города, заменяется средним. Многоступенчатые системы газоснабжения
применяют только в крупных городах и областных системах.
Согласно [9] запорная арматура на газопроводах устанавливается в следующих местах:
- на распределительных газопроводах низкого давления для отключения
отдельных микрорайонов, кварталов, группы жилых домов и на газопроводах
среднего и высокого давления при отключении отдельных участков;
- перед жилыми, общественными и производственными зданиями,
наружными газопотребляющими установками, на пересечении водных преград,
железных дорог общей сети и автомобильных дорог I и II категорий и ГРП.
По виду, всех потребителей газа можно разделить на следующие группы:
бытовые, коммунальные и общественные, промышленные. Все городские потребители потребляют газ неравномерно. В зависимости от периода, в течение которого потребление принимают постоянным, различают: сезонную, суточную и
часовую неравномерность. Режим расхода газа городом зависит от режима отдельных категорий потребителей и их удельного веса в общем потреблении [9].
44
Согласно [10] прокладку газопроводов следует предусматривать подземной и наземной. В некоторых случаях допускается надземная прокладка газопроводов по стенам зданий внутри жилых дворов и кварталов, а также на отдельных участках трассы, в том числе на участках переходов через искусственные и естественные преграды при пересечении подземных коммуникаций.
Надземные и наземные газопроводы с обвалованием могут прокладываться в
скальных, многолетнемерзлых грунтах, на заболоченных участках и при других
сложных грунтовых условиях. Материал и габариты обвалования следует принимать исходя из теплотехнического расчета, а также обеспечения устойчивости газопровода и обвалования. Прокладку газопроводов следует осуществлять
на глубине не менее 0,8 м до верха газопровода или футляра. В местах, где не
предусматривается движение транспорта и сельскохозяйственных машин, глубина прокладки стальных газопроводов может быть не менее 0,6 м.
Возможность размещения газоиспользующего оборудования в помещениях зданий различного назначения и требования к этим помещениям устанавливаются строительными нормами и правилами [10], а также данными заводских паспортов и инструкций, определяющих область и условия его применения. Ввод газопровода осуществляется непосредственно в помещение, где
устанавливается газопотребляющее оборудование, или в смежное с ним помещение, соединенное открытым проемом.
Контрольные вопросы
1. Приведите классификацию газопроводов по давлению.
2. Назовите определение городских газораспределительных систем.
3. Приведите классификацию систем газоснабжения городов по количе-
ству ступеней.
4. Где необходимо устанавливать запорную арматуру систем газоснабжения?
5. Назовите виды прокладки газопроводов.
6. Каким образом осуществляется ввод газопроводов в здание?
1. Определение расчетного расхода газа
на уличную распределительную сеть
1.1. Определение плотности и теплоты сгорания газа
Плотность газа определяется как сумма произведений плотностей компо-
нентов на их объемные доли:
г
703,2019,23566,17168,0(01,0
CССС
),25,1539,1977,1221,3
NSНСОНС
222125
ССССС
НСНСНССН
10483624
(2.1)
низшая теплота сгорания газа
45
Н
где ρ
Q
СН
С
– плотность сухого газа, кг/м3;
г
С
– низшая теплота сгорания сухого газа, кДж/м3;
Н
С
, С2Н
4
С
и т.д. – объемное содержание компонентов (сухой состав) для за-
6
данного месторождения, %, [9, табл.1.4].
Плотность и теплота сгорания влажного газа определяется пересчетом
С
Р
г
г
Р
Н
С
КQQ
Н
где d – влагосодержание газа, кг/м3;
K=0,804/(0,804+d) – коэффициент пересчета.
1.2. Определение потребления газа различными потребителями
По заданной плотности населения и площади жилых кварталов определя-
ется количество жителей населенного пункта
m
j
FPN
квjj
1
933706373035840(01,0
Kd
, (2.3)
СССС
НСНССНQ
83624
ССС
SННСНС
2125104
(2.2)
),23490146340123770
, (2.4)
, (2.5)
где m – число кварталов, шт;
Рj – плотность населения j-ог жилого квартала, чел/га;
F
– площадь j-ог квартала, га;
квj
Все виды городского потребления газа разделены на коммунальнобытовые потребления, потребление на отопление и вентиляцию, и промышленное потребление.
- Коммунально-бытовое потребление
Расчетный расход газа, м3/ч, (при 0 °С и 101,3 кПа) на хозяйственнобытовые и коммунальные нужды по отдельным категориям потребителей
3 P
где
f
Р
для сельской местности:
q
– норма потребления газа одной расчетной единицы (1 р.е.), кДж/р.е. [9,
i
1
i
,/
QqkQ
НioКБ
,/)10(
QkxnNqQ
(2.6)
HmгiiКБi
табл. 5.1], [10, табл. 2];
n
– количество расчетных единиц на одну тысячу жителей, р.е./тыс.жит. [9];
i
k
– коэффициент одновременности, приложение [10];
о
х
– коэффициент охвата газоснабжением; f – число р.е. для сел;
г
– коэффициент часового максимума, год/ч [2, 11];
mK
/1
т
*
q
– суммарная тепловая нагрузка горелок 1 р.е., кДж/ч;
i
46
т – число часов использования максимума, ч/год [9].
Потребление газа мелкими коммунально-бытовыми потребителями (ателье, мастерскими, парикмахерскими, магазинами и др.)
в соответствии с [10].
- Потребление на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение
Потребление газа на отопление и вентиляцию жилых и общественных
зданий
Q
, м3/ч, вычисляется по формуле
ов
m
,
Q
м3/ч определяется
kom
tt
.
осрв
во
z
tt
.
врв
nqF
oж
(2.7)
,]25,0)25,01(24[
mQ
kPHo
где
tt
.
Q
ов
t
– расчетная температура внутреннего воздуха отапливаемых зданий, при-
в
осрв
tt
.
орв
КК
нимаемая для жилых и общественных зданий равной 18°С; для промышленных
зданий принимается по заданию, °С;
– средняя температура наружного воздуха за отопительный период, прини-
осрt.
маем в соответствии с [1], °С;
n
– продолжительность отопительного периода в сутках по числу дней со
o
средней суточной температурой наружного воздуха 8°С и ниже, принимаемая в
соответствии с [1], суток;
– расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления,
орt.
принимаемая как средняя температура воздуха наиболее холодной пятидневки
в соответствии с параметрами Б для холодного периода года [2], °С;
– расчетная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции,
врt.
принимаемая в соответствии с параметрами А для холодного периода года [2], °С;
q – укрупненный показатель максимального часового расхода тепла на отопление 1м2 жилой площади зданий, кДж/(ч·м2), [9];
F
– общая жилая площадь отапливаемых зданий, м2;
ж
– КПД отопительной системы;
о
Ко, Кв – коэффициенты, учитывающие расходы теплоты на отопление и венти-
ляцию общественных зданий; при отсутствии данных соответственно принимаются равными 0,25 и 0,4.
Число часов использования максимума для отопительных котельных, ч/год:
tt
осрв
.
24
nm
ok
, (2.8)
tt
орв
.
Потребление газа на централизованное горячее водоснабжение от котельных Qгв, м3/ч
К
t
xл
t
xз
цгв
(2.9)
,
mQ
kрнк
где
гвгв
35024
q
– укрупненный показатель среднечасового расхода тепла на горячее во-
гв
60
nnNqQ
00
60
доснабжение, кДж/(ч∙чел), [9, табл. 5.3];
47
tt ,
– температура водопроводной воды в отопительный и летний периоды,
хзхл
(tхз=5 °С; tхл=15 °С);
β – коэффициент, учитывающий снижение расхода горячей воды в летний пе-
риод; при отсутствии данных принимается равным 0,8 (для курортных и южных городов 1,0);
ηк – КПД котельной, равный 0,8÷0,85;
К
– коэффициент охвата ЦГВ.
цгв
Потребление газа котельными (ТЭЦ) района, м3/ч
QQQQ
, (2.10)
ПТгвовкот
QQQKQ
, (2.11)
ПТгвовТЭЦТЭЦ
K
где
– коэффициент, учитывающий выработку электроэнергии на ТЭЦ (при
ТЭЦ
отсутствии данных принимается равным 2,0);
Q – расход газа на выработку пара для технологических нужд промышлен-
ПТ
ности, м3/ч
iВ
3
nПТ
Q
ПТ
Р
Q
Н
10
, (2.12)
К
где in – теплосодержание технологического пара, кДж/кг;
В
– суммарная паропроизводительность котлоагрегатов, вырабатывающих
ПТ
пар для технологических нужд, т/ч.
- Промышленное потребление
Расчетный часовой расход газа промышленным предприятиям, включающим потребление на технологические нужды, отопление, вентиляцию цехов и
подразделений промплощадки, м3/ч
ГОД
Q
ППi
Q
K
, (2.13)
m
Р
Н
где
Q
ППi
ГОД
Q
– годовое потребление газа промпредприятием, кДж/год, принимаемое
ППi
по заданию;
Кm – коэффициент часового максимума промпредприятия, раздел [9, п. 5.4 с. 64].
При проектировании внутриплощадочной сети газопроводов должно
быть известно потребление газа отдельными потребителями, питаемыми от
этой сети (цехами, котельными, столовыми и рядом других потребителей) по
укрупненным показателям потребления топлива этих потребителей.
1.3. Расчет расхода газа на распределительную сеть
Вначале определяется расчетный расход газа, м3/ч, на распределительную
сеть низкого давления, от которой питаются все бытовые, мелкие коммунальные и часть промышленных потребителей, которым необходим газ низкого
давления.
48
r
. ОТ
1
i
QQQQКQ
(2.14)
ППКОМКБiперсп
,
где
К
НД
P
– коэффициент, учитывающий перспективное развитее населенного
.персп
пункта (при отсутствии данных принимается равным 1,3);
r – число бытовых и коммунальных потребителей, питающихся от сети низкого
давления.
В число r коммунально-бытовых потребителей включаются потребители
жилых зданий (потребление газа на приготовление пищи, горячей воды и стирку белья в квартирах), предприятия общественного питания, учреждения здравоохранения.
Если в жилом районе предусмотрена приусадебная застройка (например
жилой район сельского типа), то в число r коммунально-бытовых потребителей
включаются расходы газа на местные системы отопления от отопительных
приборов (АГВ, газовых печей и т.п.) и горячее водоснабжение от газовых колонок, определяемые соответственно по формуле (2.7) при условии что Кв = 0 и
по формуле (2.9) при К
цгв
= К
мест.гв
.
Далее определяются расчетные расходы газа на распределительные сети
других ступеней давления (среднего, высокого) чмQQ
СД
p
3
/;;
p
, путем суммиро-
ВД
вания расходов всех потребителей, питающихся от сети соответствующей ступени давления (например, котельных, ТЭЦ, хлебозаводов, ГРП, баннопрачечных комбинатов) с учетом перспективного развития населенного пункта.
Контрольные вопросы
1. Как определить плотность и теплоту сгорания газа?
2. Приведите формулу для определения объема потребления газа комму-
нально-бытовыми потребителями.
3. Приведите алгоритм расчета потребления газа на отопление, вентиля-
цию и горячее водоснабжение.
4. Как определить расход газа на распределительную сеть?
2. Расчет предварительного потокораспределения
в газовой сети низкого давления
2.1. Выбор системы газоснабжения
Многоступенчатая распределительная система газоснабжения населенного пункта или крупного промышленного объекта представляет собой иерархическую структуру, включающую несколько гидравлически связанных через
ГРП систем различных ступеней давления. Расчет системы газоснабжения
определенной ступени давления может производиться независимо от смежных
систем других ступеней давления.
49
Вначале обоснованно выбирается система газоснабжения, а именно, ко-
личество ступеней давления, структура сетей в пределах каждой ступени, количество ГРП и их размещение, исходя из требований надежности снабжения
газом потребителей и экономичности системы. Поскольку эти два условия зачастую вступают в противоречие друг с другом (повышение надежности системы путем кольцевания сетей влечет за собой увеличение ее металлоемкости и стоимости), необходимо найти оптимальное проектное решение. Рациональной с этой точки зрения представляется комбинированная сеть, сочетающая кольцевание основных транзитных направлений газовых потоков с тупиковой системой снабжения газом отдельных потребителей. Размещать сетевые
регуляторные пункты следует в центрах нагрузок, с радиусом действия, примерно равным R
опт
.
2.2. Определение путевых расходов по участкам сети
Для определения путевых составляющих участковых расходов сети низ-
кого давления необходимо вначале вычислить расходы газа по жилым кварта-
Q
лам
, м3/ч, рис.2.1.
j
В частном случае, при
НД
Q
NQ
П
jj
N
21
Fp
pppp
...
j
НД
Q
П
квji
, (2.15)
N
НД
Пквjj
, (2.16)
FQFQ /
квj
j
НД
п
НД
p
НД
QQQ – расчетный
рс
где
N
– численность населения жилого квартала j;
j
расход газа на сеть низкого давления за вычетом давления за вычетом расходов
крупных потребителей
НД
Q , питающихся от сети.
рс
Рис. 2.1. Генеральный план населенного пункта с двухступенчатой системой газоснабжения
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]