南阳市幸福小区燃气工程设计毕业设计论文.doc
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1、河南城建学院燃气输配课程设计班 级 0414121 专 业 建筑环境与设备工程 学 号 0414121 姓 名 课程名称 燃气输配 指导教师 建筑环境与能源工程系2015年6月目录设计任务3一、燃气的性质计算41.1燃气成分41.2燃气成分的基本性质41.3燃气质量要求9二、燃气需用量及供需平衡102.1设计原始资料102.2用户类型及供气原则102.3城镇用气量11 2.4小时计算流量122.5供需平衡12三、燃气输配系统的设计133.1燃气输配系统的组成133.2燃气管网的分类及选择133.3布线依据153.4中压管道布置153.5低压管网的平面布置163.6管道纵断面布置173.7小区管
2、道布置内容18四、燃气管道水力计算及压降的确定204.1低压管网水力计算204.2中压管网水力计算23五、室内燃气管道设计255.1室内管道水力计算255.2室内燃气管道设计说明28 六、燃气灶的安装要求30 参考文献3131设计任务: 一、设计题目:本设计为南阳市幸福小区燃气工程设计,该小区共九栋,每栋五层,每层两单元四户二、设计原始资料:1、气源 可选用西气东输一线、二线等气源2、燃气用户 居民用户 商业用户3、某小区及某住宅平面图4、某道路平面图及标高三、设计任务:1、设计合理的燃气输配管网系统;2、选择并设计合理的调压设施;3、设计某栋楼的室内管网系统;4、室内外燃气管网水力计算;5、
3、绘制设计图纸。四、设计要求: 1、根据设计原始资料,使用有关设计手册,完成设计任务书中的各项要求。 2、正确使用专业理论进行各部分设计计算,采用的公式应该正确,采用的数据应该可靠,计算应该准确。 3、设计说明书的编写,既要简单明了,又要全面系统,文理要通顺,装订要整齐。一、燃气的性质计算1.1燃气的成分本设计气源采用天然气,天然气容积成分为:CH4:91.46%;C2H6:4.74%;C3H8:2.59%;iC4H10:0.54%;nC4H10:0.57%;nC5H12:0.01% N2:0.09%.纯天然气各成分的基本性质如下表:气体甲烷乙烷丙烷正丁烷异丁烷正戊烷氮分子式分子量密度(kg/m
4、3)发热值:高发热值:HS(MJ/ m3)低发热值:Ht(MJ/ m3)爆炸极限爆炸下限Ls(体积%)爆炸上限Lt(体积%)粘度动力粘度10-6(Pa.s)运动粘度10-6(Pa.s)CH416.04300.717439.84235.9025.015.010.39514.50C2H630.07001.355370.35164.3972.913.08.6006.41C3H844.09702.0102101.26693.2402.19.57.5023.81C4H1058.12402.7030113.886123.6491.58.56.8352.53C4H1058.12402.6912113.048
5、112.8531.88.5C5H1272.15103.4537169.377156.7331.38.36.3551.85N228.01341.250416.67113.301.2 燃气成分的基本性质:1.2.1 平均分子量 M=(x1M1+x2M2+xnMn) =(91.46116.0430+4.7430.070+2.5944.0970+0.5758.124+0.5458.124+0.0172.151+0.0928.0134)/100 =17.941 式中 M混合液体平均分子量; x1 x2 xn各单一液体分子成分();M1、M2Mn各单一液体分子量。1.2.2 平均密度和相对密度平均密度:=
6、 (+)/100 =(91.460.7174+4.741.3553+2.592.0102+0.572.7030+0.542.6912+0.013.4537+0.091.2504)/100 =0.8038式中 混合气体的平均分子密度各单一气体容积成分(%) 标准状态下各单一气体的密度相对密度: S=/1.293=0.8038/1.293=0.57 式中 混合气体的平均分子密度 S混合气体相对密度(空气为1) 1.293为标准状态下空气的密度1.23粘度1将容积成分换算成质量成分质量成分: 由表1-4、表1-5查得各组分的分子量,根据已知的各组分容积成分,通过计算得到gi=(91.46116.04
7、30+4.7430.070+2.5944.0970+0.5758.124+0.548.124+0.0172.151+0.0928.0134) =1794.1按换算公式,各组分的质量成分为g1=91.46116.0430/1794.1100%=81.79%g2 =4.7430.070/1794.1100%=8.11%g3=2.5944.0970/1794.1100%=6.37%g4=0.5758.124/1794.1100%=1.85%g5=0.5458.124/1794.1100%=1.75%g6=0.0172.151/1794.1100%=0.04%g7=0.0928.0134/1794.1
8、100%=0.14%2 混合气体的动力粘度 气态碳氢化合物的动力粘度随分子量的增加而减小,随温度的上升而上升。液态碳氢化合物的动力粘度则相反,分子量越大,动力粘度越大,温度越上升,动力粘度急剧减小。动力粘度: =100/(81.79/10.395+8.11/8.6+6.37/9.316+1.85/7.502+1.75/6.835+0+0.14/6.355) 10-6=9.9810-6/s混合气体的运动粘度为v=u/p=9.9810-6/0.8038=12.4210-6m2/s1.2.4爆炸极限: 可燃气体和空气的混合物遇到明火而引起爆炸的可燃气体浓度范围称为爆炸极限。在这种混合物中,当可燃气体
9、的含量减少到不能形成爆炸混合物时的那一含量,称为爆炸下限,而当可燃气体的含量一直增加到不能形成爆炸混合物时的含量,称为爆炸上限。将组分中的惰性气体按照图1-12与可燃气体进行组合,即yCH4+yN2=91.46%+0.09%=91.55%,惰性气体/可燃气体=0.09/91.46=0.00098由图1-12查得各混合组分在上述混合比时的爆炸极限相应为5.015.35。由表1-4查得未与惰性气体组合的乙烷的爆炸极限是2.9%13.0%,丙烷的爆炸极限是2.1%9.5%,正丁烷的爆炸极限是1.5%8.5%,异丁烷的爆炸极限是1.8%8.5%,正戊烷的爆炸极限是1.4%8.3%。按上式,天然气的爆炸
10、极限为 Ll= =4.57% Lh= =14.85%故天然气的爆炸极限为4.57%14.85% 含有惰性气体的混合气体的爆炸下(上)限(体积);、由某一可燃气体成分与某一惰性气体成分组成的混合组分在混合气体中的容积成分();、由某一可燃气体成分与某一惰性气体成分组成的混合组分在该混合比时的爆炸极限(); y1 、y2yn未与惰性气体组合的可燃气体成分在混合气体中的容积成分(); 、未与惰性气体组合的可燃气体成分的爆炸极限(体积)。1.2.5 热值:QH=0.01(91.4639.842+4.7470.351+2.59101.266+0.57113.886+0.54113.048+0.01169
11、.377)=43.673 MJ/m3QL= 0.01(91.4635.902+4.7464.397+2.5993.240+0.57123.649+0.54112.853+0.01156.733)=39.63MJ/m31.2.6 华白数:燃气性质中影响燃烧特性的参数主要有燃气的热值H、相对密度s及火焰传播速度(即燃烧速度)。为此导出与热值和相对密度有关的综合系数,即华白指数W W=57.85MJ/m3则天然气特性参数如下表所示:表(一) 天然气特性参数项目参数取值组分,体积百分比()CH491.46C2H64.74C3H82.59iC4H100.54nC4H100.57nC5H120.01N20
12、.09分子量,kg/kmol17.941气化温度,(常压)-162气态密度,kg/m30.804低热值,MJ/m339.63高热值,MJ/m3 43.67运动粘度, m2/s13.42106华白指数,MJ/m357.85爆炸极限4.5714.851.3燃气质量要求:1.3.1 城镇燃气质量指标应符合下列要求:1)城镇燃气(应按基准气分类)的发热量和组分的波动应符合城镇燃气互换的要求:2)城镇燃气偏离基准气的波动范围宜按现行的国家标准城市燃气分类GB/T13611的规定采用,并应适当留有余地。1.3.2天然气的质量指标应符合下列规定:1)天然气发热量、总硫和硫化氢含量、水露点指标应符合现行国家标
13、准天然气GB17820的一类气或二类气的规定;2)在天然气交接点的压力和温度条件下;天然气的烃露点应比最低环境温度低5;天然气中不应有固态、液态或胶状物质。1.3.3 城镇燃气应具有可以察觉的臭味,燃气中加臭剂的最小量应符合下列规定:1)无毒燃气泄漏到空气中,达到爆炸下限的20%时,应能察觉;2)有毒燃气泄漏到空气中,达到对人体允许的有害浓度时,应能察觉;对于以一氧化碳为有毒成分的燃气,空气中一氧化碳含量达至0.02%(体积分数)时,应能察觉。1.3.4 城镇燃气加臭剂应符合下列要求:1) 加臭剂和燃气混合在一起后应具有特殊的臭味。2) 加臭剂不应对人体、管道或与其接触的材料有害。3) 加臭剂
14、的燃烧产物不应对人体呼吸有害,并不应腐蚀或伤害与此燃烧产物经常接触的材料。4) 加臭剂溶解于水的程度不应大于2.5%(质量分数)。5) 加臭剂应有在空气中应能察觉的加臭剂含量指标。二、燃气需用量及供需平衡2.1 设计原始资料2.1.1城镇说明计算: 本设计为小区天然气居民用户,居民户数为180。燃气表均为G1.6.燃气表安装在户外。 小区燃气平面图的比例为1:400。城市气化率:气化率为90。2.1.2燃气用户燃气用户,分别为居民用户,商业用户,不考虑采暖通风和空调用气量,燃气汽车用气量及其他气量。 居民用户:人口气化率为90。 商业用户:与居民用户比例:20。根据本设计实际情况,综合考虑各种
15、因素,决定采用纯天然气为气源在设计燃气输配系统时,需要首先确定燃气管网的计算流量,而计算流量的大小又取决于燃气需用量和需用的不均匀情况。 城市燃气需用量取决于用户类型、数量和用气量指标。2.2用户类型及供气原则设计城镇燃气用户包括以下几种类型:1) 居民生活用户;居民生活使用的各类用气设备应采用低压燃气,用气设备前(灶前)的燃气压力应在0.751.5Pn的范围内。 居民生活用气设备严禁安装在卧室内。居民住宅厨房内宜设置排气扇和可燃气体报警器。2) 商业用户;商业用气设备宜采用低压燃气设备商业用气设备应安装在通风良好的专用房间内;商业用气设备不得安装在易燃易爆物品的堆存处,亦不应设置在兼做卧室的
16、警卫室、值班室、人防工程等处。2.3城镇用气量 在设计燃气系统时,首先要确定燃气管网的计算流量,而计算流量的大小又取决于燃气需用量和需用的不均匀情况,而城镇燃气需用量取决于用户类型,数量和用气量指标居民生活用户用气量取决于居民生活用户用气量指标(用气定额)、气化百分率及城市居民人口数。影响居民生活用户用气量指标的因素很多,如住宅燃气器具的类型和数量,住宅建筑等级和卫生设备的设置水平,采暖方式及热源种类,居民生活用热习惯及生活水平,居民每户平均人口数,气候条件,公共生活服务设施的发展情况,燃气价格等。各种影响因素对居民生活用户用气量指标的影响无法精确确定,通常根据居民生活用户用气量实际统计资料,
17、经过综合分析和计算得到用气量指标。当缺乏用气量的实际统计资料时,可根据当地的实际燃料消耗量、生活习惯、燃气价格、气候条件等具体情况,按表确定。居民生活用气定额(根据城镇燃气设计规范GB50028-2006)城镇居民生活用气量指标(城镇地区有集中采暖的用户无集中采暖的用户华北地区23032721(5556) 华东和中南地区20932303(5055)北京27213140(6575)25122931(6070)成都25122931(6070)注: 本表系指一户装有一个燃气表的居民用户,在住宅内做饭和热水的用气量。不适用于瓶装液化石油气居民用户。“采暖”系指非燃气采暖。 燃气热值按低热值计算。2.3
18、.1居民生活用气量(按华东和中南无集中供暖每人年用气量计算)该小区总户数180户,每户平均3.5人,此小区的气化率为90 居民生活用气量按下式计算,即 Q1=qn=230090%(1803.5)=1304100(m3/a)2.3.2商业用户用气量商业用户用气量可按居民生活用气量的0.8倍计算即Q2=0.8Q1=0.81304100=1043280 (m3/a)故年总用气量为Q= Q1+Q2=1304100+1043280=2347380(m3/a)2.4小时计算流量的计算 城市各类用户对燃气的使用情况是不均匀的,其不均匀性表现为日不均匀性,月不均匀性和小时不均匀性,影响城市燃气需用工况的主要是
19、各类用户的需用工况及这些用户在总用气量所占比列 在燃气的流量计算中应按燃气计算月的高峰日的小时最大用气量确定,确定方法有两种:不均匀系数法和同时工作系数法,根据本设计选用不均匀系数法计算小时计算流量,由表2-5取KmKdKh=4.35计算公式为:Q=Q1KmKdKh/36524=23473804.35/36524=1165.65(m3/h)2.5供需平衡城市各类用户对燃气的使用情况是随着月、日、时发生不均匀变化的,这决定了城市燃气的供应也随着月、日、时发生不均匀变化,但气源的燃气生产量不可能完全按用户用气量变化而变化,因而燃气输配应具有维持燃气供需平衡的能力目前,用以调节用气不均匀性的有效方法
20、如下:1) 改变气源的生产能力和设置机动气源改变气源的生产能力和设置机动气源,应考虑气源的运转和启停的难易程度以及气源生产负荷变化的可能性和变化的幅度。还应考虑供气的安全性、可靠性和技术经济的合理性。2) 利用缓冲用户进行调节城市燃气供应的缓冲用户是一些大型的工业企业和锅炉房等可使用多种燃料的设备。在夏季用气处于低谷时,可将多余燃气供应给这些缓冲用户使用,而在冬季用气高峰时,这些缓冲用户可改用其它燃料。这样可以调节季节性不均匀和一部分日用气不均匀 3) 利用储气设施进行调节输配系统的储气罐、高压燃气管束储气及长输干管末端储气,都可用于调节日和小时的用气不均匀性,但不能调节月用气的不均匀性。三、
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