Газопостачання житлового будинку

Зміст

1. Вихідні дані...............................................................................................................2

2. Розрахунки газоспоживання....................................................................................3

2.1. Розрахунок витрати газу комунально-побутовими споживачами...............3

       2.1.1. Розрахунок чисельності населення.......................................................3

       2.1.2. Розрахунок річної витрати  газу.............................................................3

       2.1.3. Розрахунок годинної витрати  газу........................................................4

   2.2. Розрахунок  витрати газу на потреби теплопостачання................................5

   2.3. Визначення  витрат газу на потреби промислових підприємств..................6

3. Визначення кількості сітьових газорегуляторних пунктів...................................7

4. Гідравлічний розрахунок зовнішніх газопроводів................................................8

4.1. Гідравлічний  розрахунок газопроводів високого тиску. .............................8

4.2. Гідравлічний  розрахунок газопроводів низького  тиску.............................10

5. Газопостачання житлового будинку.....................................................................14

   5.1. Принципи  розрахунку внутрішніх та дворових  газопроводів. .................14

   5.2. Розрахунок  внутрішніх та дворових газопроводів......................................15

          5.2.1. Визначення витрат газу. ......................................................................15

          5.2.2. Гідравлічний розрахунок газопроводів..............................................15

Література....................................................................................................................20 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Вихідні дані

   Населений пункт поблизу м. Житомир територіально поділений річкою на два адміністративних райони.

   Район 1 представлений 7-8 – поверховими будинками. В районі також є всі підприємства комунально-побутового обслуговування населення та інші заклади. Теплопостачання житлових і громадських будинків – централізоване – від районної опалювальної котельні та теплової електростанції.

     Район 2 забудований 1-2 – поверховими індивідуальними будинками. В районі є всі підприємства комунально-побутового обслуговування населення, дитячі та шкільні заклади, а також заклади охорони здоров’я. Теплопостачання громадських будинків здійснюється від центральної опалювальної котельні. Центральне гаряче водопостачання передбачається тільки для громадських споруд.

   В населеному пункті є п’ять великих  промислових підприємств:

1. ПП-1 – цегельний завод з потужністю агрегатів Q₁ = 12,3МВт.
2. ПП-2 – меблева фабрика, Q₂ = 4,7МВт.
3. ПП-3 – машинобудівний завод, Q₃ = 9,3 МВт.
4. ПП-4 – тютюнова фабрика, Q₄ = 1,5 МВт.
5. ПП-5 – молокозавод, Q₅ = 0,9 МВт.

   Джерелом  газопостачання міста є газорозподільна  станція.

   Для розрахунку внутрішнього газопроводу  існує план 6-поверхового житлового будинку з h_пов = 3,0 м (в світлі). В кухнях квартир встановлені газові плити ПГ-4 з тепловою потужністю Q = 11,16 кВт. Вводи газопроводів передбачені окремо в кожну кухню першого поверху з відмикаючими пристроями, передбаченими ззовні будинку. Матеріал газопроводів – сталь.

   Кліматичні  дані для населеного пункту поблизу  м. Одеса становлять:

1. Розрахункова температура зовнішнього повітря для проектування систем опалення t_po= - 9ºC.
2. Розрахункова температура зовнішнього повітря для проектування систем вентиляції t_pв= - 6ºC.
3. Середня температура зовнішнього повітря за опалювальний період         t_co=-0,2ºC.
4. Тривалість опалювального періоду n_o= 179 діб.

2. Розрахунки газоспоживання

2.1. Розрахунок витрати  газу комунально-побутовими  споживачами

   2.1.1. Розрахунок чисельності  населення

   В даному проекті кількість жителів не задана, отже її можна визначити за показниками містобудівельних норм в залежності від характеристик житла і площі забудови за формулою:

   N = F_ж /f · 10³, люд. ,

   де  F_ж – загальна площа житлових будинків в районі, тис. м²

   F_ж = F_з · В · 10 ^–3, тис. м²

   F_з – площа забудови в районі, га;

   В –  щільність житлового фонду, м²/га;

   f – норма забезпеченості загальною площею,м²/люд.

   Результати  розрахунків зводимо до таблиці 1.

   Таблиця 1

   Чисельність жителів

   2.1.2. Розрахунок річної витрати газу.

   Річна витрата газу на комунально-побутові потреби населення визначається за формулою:

   V_p^к-п = N · S · χ · q_н /Q_p^н · 10 ^–6, млн. м³/рік,

   де  N – чисельність населення, люд;

   S – розрахункова кількість комунальних послуг населенню, які забезпечуються газопостачанням;

   χ –  ступінь забезпечення газопостачанням  комунально-побутових потреб ( в  учбовому проекті χ =1);

   q_н – норма витрати теплоти на даний вид комунальних послуг, МДж;

   Q_p^н – нижча теплота згорання природного газу, МДж/м³.

   Розрахунок  річної витрати газу виконано виходячи з таких припущень:

   В районі 2 та в районі 1 – тільки на приготування їжі – q₂ = 2800 МДж/чол.рік.

   В обох районах розташовані механізовані і немеханізовані пральні, лазні, їдальні, хлібозаводи і лікарні.

   Результати  розрахунків зводимо до таблиці 2. 
 
 
 
 

   Таблиця 2

   Річні витрати газу на комунально-побутові потреби населення

   Примітка: до невеликих комунально-побутових підприємств віднесені :     житлові будинки , немеханізовані пральні , їдальні . 

   2.1.3. Розрахунок годинної  витрати газу.

   Годинну витрата газу визначають як частку річної за формулою:

   V_г^ж-п = V_p^ж-п · k^h_max · 10⁶, м³/год,

   де  V_г^ж-п – річна витрата газу споживачем, млн.м³/рік;

   k^h_max – коефіцієнт годинного максимуму, 1/год.

   Годинну витрату газу визначають окремо для  “невеликих” споживачів (так зване  рівномірно розподілене навантаження на мережі низького тиску) і для “великих” підприємств (зосереджених споживачів газу на мережах низького або середнього (високого) тиску).

   Результати  розрахунків зводимо до таблиці 3.  
 
 
 
 
 

   Таблиця 3

   Розрахункові  витрати газу

   2.2. Розрахунок витрати  газу на потреби  теплопостачання.

   Витрата газу на потреби теплопостачання  залежить головним чином від кліматичних  умов місця будівництва, кількості  та теплових характеристик опалювальних будинків, добових норм споживання гарячої води тощо.     

   Витрату газу на опалення і  вентиляцію житлових та громадських будинків визначають за формулою:

   V^ов = 3,6 [1 + К·(1 + К₁)] · q_o· F_ж· 10 ^–3∕ (Q_р^н · η), м³/год,

   де  К – коефіцієнт, що враховує витрату газу на опалення громадських будинків (при відсутності даних приймається К = 0,25);

   К₁ – те ж на вентиляцію (К₁ = 0,4);

   q_o – укрупнений показник максимального теплового потоку на опалення 1 м² загальної площі;

   η –  ККД систем теплопостачання (η = 0,85).

   Витрату газу на гаряче водопостачання знаходимо за формулою:

   V^гв = 3,6 · К₂ · N · q_гв· 10 ^-3∕ (Q_н^р ∙ η), м³/год,

   де  К₂ – коефіцієнт, що враховує добову нерівномірність розбору гарячої води, К₂ = 2,4;

   q_гв – укрупнений показник середнього теплового потоку на гаряче водопостачання, Вт/люд.

   Джерелом  теплопостачання житлового і  громадського фонду в районі 1 є районна опалювальна котельня та теплова електростанція, а в районі 2 – районна опалювальна котельня.

   В районі 1 природний газ використовується на потреби опалення житлових та громадських будинків, вентиляції та гарячого водопостачання громадських будинків, а в районі 2 – на потреби опалення, вентиляції та гарячого водопостачання житлових та громадських будинків.

   Результати розрахунків годинних витрат газу на потреби теплопостачання обох районів зведені в таблицю 4.

   Таблиця 4

   Розрахункові  витрати газу на потреби теплопостачання

   2.3. Визначення витрат  газу на потреби  промислових підприємств.

   Кількість газу, спожитого промисловими підприємствами, знаходиться на основі теплотехнічних характеристик встановленого обладнання, яке забезпечує технологічні процеси і опалювально-вентиляційні потреби.

   Годинну витрату газу визначають окремо для кожного з промислових підприємств за формулою:

   V_г^пп = Q_Σ · 3600 ∕ (Q_р^н ∙ ή), м³/год,

   де Q_Σ – сумарна теплова потужність газовикористовуючого обладнання, МВт;

   ή –  середній для підприємства ККД обладнання.

   Річну витрату газу визначають на основі даних про годинне споживання газу з урахуванням коефіцієнту годинного максимуму витрати газу для даної галузі промисловості за формулою:

   V_p^пп = V_г^пп · 10 ^–6 ∕ К_max, млн.м³/рік,

   де  К_max – коефіцієнт годинного максимуму витрати газу в цілому для підприємства.

   За  результатами розрахунків складаємо  зведену таблицю витрат газу        (таблиця 5). При цьому визначаємо навантаження на газові мережі і сітьові ГРП для прийнятої газорозподільної системи населеного пункту. При складанні таблиці враховуємо, що крупні споживачі газу (промислові підприємства, джерела централізованого теплопостачання, великі підприємства побутового обслуговування і сітьові ГРП) як правило підключаються до мереж високого (середнього) тиску. Дрібні споживачі (житлові та громадські будинки, дитячі заклади тощо) підключаються до мереж низького тиску.  
 
 
 
 
 
 
 
 

   Таблиця 5

   Розрахункові  витрати газу

   3. Визначення кількості сітьових газорегуляторних пунктів.

   Кількість сітьових ГРП визначається окремо для  кожного з адміністративних районів  населеного пункту. Оптимальну їх кількість знаходять за формулою:

   n_o = V_pp ∕ V_опт, шт.,

   де  V_pp – рівномірно розподілене навантаження району, який обслуговується гідравлічно зв’язаною мережею газопроводів низького тиску, м³/год;

   V_опт – оптимальне навантаження на один ГРП, м³/год, яке визначається за формулою:

   V_опт = m·e ·R²_опт ∕ 5000, м³/год,

   де  m – густина населення в районі, люд/га:

   m = N ∕ F_з,

   тут N – кількість жителів в районі, люд.;

          F_з – площа житлової забудови, га;

   е –  питоме навантаження мережі газопроводів низького тиску:

   е = V_pp ∕ N, м³/(год. люд);

   R_опт – оптимальний радіус дії ГРП:

   R_опт = 6,5∙С ^0,388 ∙ (0,1∙ΔР)^0,081∕ [φ^0,245 · (m·e)^0,143], м,

   де  ΔΡ – розрахунковий перепад тиску  у вуличних газопроводах низького тиску, ΔΡ = 1200 Па;

   С –  вартість будівництва ГРП, С = 12788 грн.;

   φ –  коефіцієнт густини мереж низького тиску, м/м²:

   φ = 0,0075 + 0,003m/100.

   Обчислену кількість ГРП округлюють до цілого значення з наступним уточненням дійсного навантаження на один пункт.

   Результати  розрахунків зведені в таблицю 6.

   Таблиця 6

   Визначення оптимальної кількості ГРП

   4. Гідравлічний розрахунок  зовнішніх газопроводів.

   4.1. Гідравлічний розрахунок  газопроводів високого  тиску.

   Гідравлічний  режим роботи газопроводів призначають, виходячи з умов максимального використання розрахункового перепаду тиску.

   Максимальні перепади тиску в мережах газопроводів високого та середнього тисків визначають за умов надійності роботи систем автоматики:

   ΔΡ_max= K_p· P₁, кПа,

   де  К_р – коефіцієнт використання перепаду тиску (К_р= 0,4);

        Р₁ – абсолютний тиск газу на виході із джерела газопостачання, кПа.

   Отже  максимальний перепад в мережах  високого тиску другої категорії  може сягати ΔΡ_max= 0,4·700 = 280 кПа. Таким чином, мінімальний тиск газу в мережі газопроводів високого тиску другої категорії може бути Р_min= 700 – 280 = 420 кПа.

   Розрахунок  розподільчих мереж виконуємо в  такій послідовності:

1. Креслимо розрахункову схему газопроводів, на яку наносимо джерела газопостачання, зосереджених споживачів і сітьові ГРП, вказуємо шифри споживачів та їх розрахункові витрати газу.
2. Розбиваємо схему на розрахункові ділянки. Для цього нумеруємо в довільному порядку точки (вузли) з’єднання газопроводів.
3. Для кожної ділянки визначаємо геометричну довжину і розрахункову витрату газу. Витрати газу визначаються спочатку для відгалужень до кожного споживача. На магістральних ділянках мережі витрати газу визначають послідовним додаванням витрат газу на ділянках, які від неї живляться.
4. Обчислюють розрахункові довжини ділянок (такі, що враховують втрати тиску за рахунок гідравлічного тертя і втрати тиску на місцевих опорах). В загальному випадку цю величину визначають за формулою l_p= l_г + l_e· Σξ , де  l_г – геометрична довжина ділянки, м; l_e – еквівалентна довжина ділянки (така умовна довжина, втрати тиску на якій еквівалентні втратам тиску на місцевому опорі з ξ = 1); Σξ – сума коефіцієнтів місцевих опорів на ділянці. Для зовнішніх газопроводів розрахункову довжину можна визначати за формулою l_p = α l_г = 1,1· l_г, де α – коефіцієнт надбавок на втрати тиску в місцевих опорах (α = 1,1).
5. Для всіх ділянок визначаємо питому різницю квадратів тиску газу:

А = ( Р_п² – Р_к² ) ∕ Σl_pi , кПа²/м

    де  Р_п – абсолютний тиск газу в точці живлення, кПа;

    Р_к – абсолютний тиск газу в найбільш віддаленій від джерела точці, кПа;

    Σl_pi – сума розрахункових довжин ділянок, які входять до складу ланцюга, м.

6. Для кожної ділянки знаходять розрахункову різницю квадратів тисків на її початку та в кінці:

Р_пі – Р_кі = Аl_pi = Δ_p².

7. Орієнтуючись на різницю квадратів тисків Δ_p² за номограмою підбираємо діаметр газопроводу.
8. Дійсний тиск газу в кінці ділянки визначаємо за формулою:

Р_к = (Р_п² – Δ_д²)^1/2, кПа.

    Отриманий тиск газу в кінці даної ділянки  є початковим для наступної. 

   Результати  гідравлічного розрахунку зводимо в таблицю 7.

   Після цього на кресленні вказуємо діаметри трубопроводів, а також величини тисків у вузлових точках. 
 

   Таблиця 7

   Гідравлічний  розрахунок газопроводів середнього тиску