1. Характеристика города и потребителей газа.

В данном курсовом проекте проектируется система газоснабжения, расположенная во Владимирской области, для которой tн.о=-28°C, преобладающее направление ветра южное.

Так как город средних размеров и в нем имеются потребители, которые требуют различных давлений, то принимаем двухступенчатую схему газоснабжения с газопроводом среднего (5кПа-О,3МПа) и низкого (до 5кПа) давления. В данном случае газопровод среднего давления проектируется кольцевым, т.к. он является основной артерией питающей газом город. К сети среднего давления присоединяются крупные потребители газа: промышленное предприятие, больница, хлебозавод, районные котельные, банно-прачечный комбинат, квартальная котельная и сетевые ГРП. Газопровод прокладывается по окраинам города, в районах с малой плотностью населения и меньшим количеством подземных коммуникации.

Сети низкого давления состоят из тупиковых газопроводов и отдельных ответвлений.

Связь между газопроводами среднего и низкого давления осуществляется через сетевые ГРП, где давление снижается до необходимой величины и поддерживается постоянным автоматически.

Газораспределительная станция находится на севере города на расстоянии 300 м от застройки города.

В городе 36 кварталов, включая квартальную котельную, две районные котельные, хлебозавод, больницу, промышленное предприятие и банно-прачечный комбинат.

В пятиэтажных домах установлены газовые плиты и водоподогреватели, в 7-9 этажных домах только газовые плиты.

Согласно расчету в городе проживает 74686 жителей, которые используют основную часть газа на коммунально-бытовые нужды.

2. Определение свойств газа.

ГОСТ 22667-82 «Расчетный метод определения теплоты сгорания и относительной плотности».

Состав газа:

CH₄ =96,0%;

С₂Н₆ =1,2%;

С₃Н₈ =0,5%;

С₄Н₁₀ - ;

С₅Н₁₂ - ;

СО₂ =0,2%;

N₂ =2,1%.

2.1. Плотность газового топлива в нормальных условиях определяется по следующему выражению:

(2.1)

где объемное содержание i-ого компонента, %;

плотность i-ого компонента при нормальных условиях.

принимается по справочным данным или определяется по формуле:

, кг/м³, (2.2)

где:- молекулярная масса i-ого компонента, кг/кмоль,

- объем 1 кмоль i – ого компонента, м³/кмоль.

CH₄ : = 22,38 м³/кмоль

= 16,043 кг/кмоль

=0,717 кг/м³

С₂Н₆: =22,174 м³/кмоль

=30,068 кг/кмоль

=1,356 кг/м³

С₃Н₈: =21,997 м³/кмоль

=44,097 кг/кмоль

=2,005 кг/м³

СО₂: =22,268 м³/кмоль

=44,011 кг/кмоль

=1,976 кг/м³

N₂: =22,395 м³/кмоль

=28,043 кг/кмоль

=1,252 кг/м³

Подставим известные значения в формулу (2.1):

кг/м³

2.2. Определим низшую теплоту сгорания смеси горючих газов:

, (2.3)

где объемные концентрации компонентов в долях единицы;

высшая или низшая теплота сгорания 1 м³ компонента, входящего в данную газовую смесь, кДж/м³.

кДж/м³,

кДж/м³,

кДж/м³,

кДж/м³,

кДж/м³,

Подставим известные значения в формулу (2.3):

кДж/м³.

_{2.3. Концентрационные пределы воспламенения для смеси горючих газов с балластными примесями определяется по следующей зависимости:}

, % (2.4)

где:

Б – содержание балласта в смеси

Б=CO₂+N₂+H₂S=0,2+2,1+0=2,3%

- концентрационный предел воспламенения для смесей горючих газов без балласта:

(2.5)

Пределы воспламенения компонентов в процентах:

	нижний	верхний
L(CH4)	5	15
L(C2H6)	3	12,5
L(C3H8)	2	9,5
L(C4H10)	1,7	8,5
L(C5H12)	1,35	8

Состав горючей смеси без балластных примесей находится по формуле:

(2.6)

Подставим значения в формулу (2.6):

Определим нижний и верхний пределы воспламенения горючей части без балласта по формуле (2.5):

Определим нижний и верхний пределы воспламенения с учетом балласта по формуле (2.4):

2.4. Определим теоретически необходимое количество воздуха, м³, для полного сжигания 1 м³ газа по выражению:

, м³/м³ (2.7)

где 0,0476 – содержание кислорода,

- объемное процентное содержание соответствующих углеводородов в смеси,

–число атома углерода и водорода в соответствующем углеводороде.

Подставим известные значения в формулу (2.7):

м³/м³.

С учетом влажности воздуха его количество определяется по формуле:

, м³/м³ (2.8)

- влагосодержание воздуха, г/м³, определяемое по I-d диаграмме для t=20°, φ=60%.

м³/м³

Действительное количество воздуха, подаваемое в топку определяется по формуле:

м³/м³ (2.9)

α – коэффициент избытка воздуха, который зависит от типа горелки, принимаем α=1,1.

м³/м³.

2.5. Определим состав продуктов сгорания.

В состав продуктов сгорания входят: углекислый газ, водяные пары, азот, кислород, сернистый ангедрид (если в составе есть сероводород). Полный объем продуктов сгорания 1 м³ газообразного топлива:

, м³/м³ (2.10)

Количество углекислого газа, образовавшегося при сгорании 1 м³ газообразного топлива зависит от содержания углерода в составе газа и содержания CO₂ в топливе.

, м³/м³ (2.11)

где CO₂ – объемное процентное содержание CO₂.

м³/м³.

Объем сернистого ангедрида в продуктах сгорания при наличии:

=0,01·0=0

Объем водяных паров:

(2.12)

где: - влагосодержание газа, г/м³, .

м³/м³.

Количество кислорода в продуктах сгорания зависит от коэффициента избытка воздуха в процессе горения:

, м³/м³ (2.13)

21 – процент содержания в воздухе кислорода.

м³/м³.

Количество азота в продуктах сгорания зависит от коэффициента избытка воздуха и от процента наличия азота в балласте топлива (79% в воздухе):

м³/м³.

Подставим вычисленные величины в (2.10):

м³/м³.

Проверка результатов вычисления:

м³/м³.