2.1 Расчет подземного газопровода низкого давления.

2.1.1 Определяем теплоту сгорания газа по формуле:

Q_н=0,01 • ( ΣQ_нi •х_i ) (КДж/м³); где

ΣQ_нi - сумма произведений величин теплоты сгорания горючих компонентов, КДж;

х_i - объемные доли компонентов, %.

Qн = 0,01 • (35840 • 90 + 63730 • 5 + 93370 •1 + 123770 •1,0) = ( 3225600 + 318650 + 93370 + 123770) = 3761390 • 0,01 = 37613,9 ≈ 37614 кДж/м ³

2.1.2 Определяем плотность газа по формуле:

ρг = 0,01 • ( Σρ_i •х_i ) (кг/м³); где

Σρ_i – сумма произведения плотности компонентов, кг/м³;

х_i – объемные доли компонентов, %.

ρг = 0,01 • (0,717 • 90 + 1,357 • 5 + 2,019 • 1 + 2,703 • 1,0 + 1,25 • 3) = 64,53 + 6,785 + 2,019 + 2,703 + 3,75 = 79,787 • 0,01 = 0,79787 ≈ 0,80 кг/м ³

Разбиваем газопровод низкого давления на участки основного направления и их ответвления по генплану с масштабом 1:500. Определяем фактические длины данных отрезков: ГРП - А, А - Б, Б - В, В - Г, Г - 5.

Ответвления А - 4, Б - 3, В - 2, Г - 1.

По генплану масштаб 1:500 определяем фактические длины данных участков и ответвлений.

Основные направления

ℓф ГРП - А = 244 м

ℓф А - Б = 54 м

ℓф Б - В = 20 м

ℓф В - Г = 88 м

ℓф Г - 5 = 183 м

Ответвления

ℓф А - 4 = 11 м

ℓф Б - 3 = 11 м

ℓф В - 2 = 11 м

ℓф Г - 1 = 11 м

Определяем расчетные длины участков и ответвлений по газопроводу.

Основные направления

ℓр = ℓф • 1,1

где ℓр - расчетная длина газопровода, м

ℓф - фактическая длина газопровода, м

1,1 - надбавка на местные сопротивления

ℓр ГРП - А = 244 • 1,1 = 268,4 м

ℓр А - Б = 54 • 1,1 = 59,4 м ℓр Б - В = 20 • 1,1 = 22 м

ℓр В - Г = 88 • 1,1 = 96,8 м

ℓр Г - 5 = 183 • 1,1 = 201,3 м

Ответвления

ℓр А - 4 = 11 • 1,1 = 12,1 м

ℓр Б - 3 = 11 • 1,1 = 12,1 м

ℓр В - 2 = 11 • 1,1 = 12,1 м

ℓр Г - 1 = 11 • 1,1 = 12,1 м

Сумма расчетных длин основной ветки

∑ ℓр ГРП - А… = 268,4 + 59,4 + 22 + 96,8 + 201,3 = 647,9 м

2.1.3 Определяем расход газа

В жилых домах устанавливаются приборы плита газовая ПГ - 4 и водонагреватель ВПГ - 18.

Определяем расход газа приборами ПГ - 4 и ВПГ - 18 в одной квартире.

q ПГ - 4 = 4,2 • (1600 • 4 + 4000)/ 37614 = 4,2 • (10400)/ 37614 = 1,16 м ³/ч

q ВПГ - 18 = 18000 • 4,2/ 37614 = 2,0 м ³/ч

Определяем сумму расходов газа приборами

q общ = q ПГ - 4 + q ВПГ - 18 = 1,16 + 2,0 = 3,16 м ³/ч

Определяем расчетные расходы газа по участкам

Qр = Ко • n • q

где Qр - расчетные расходы газа, м ³/ч

Ко - коэффициент одновременности

n - число однотипных приборов, группа приборов

q – номинальный расход газа приборами или группой приборов, м ³/ч

Основные направления Qр Г - 5 = 0,250 • 30 • 3,16 = 23,7 м ³/ч

Qр Г - В = 0,1935 • 75 • 3,16 = 45,85 м ³/ч

Qр В - Б = 0,185 - (0,00012 • 20) • 120 • 3,16 = 69,24 м ³/ч

Qр Б - А = 0,185 - (0,00012 • 65) • 165 • 3,16 = 92,39 м ³/ч

Qр А - ГРП = 0,185 - (0,00012 • 110) • 210 • 3,16 = 114,00 м ³/ч

Ответвления

Qр Г - 1 = 0,2225 • 45 • 3,16 = 31,63 м ³/ч

Qр В - 2 = 0,2225 • 45 • 3,16 = 31,63 м ³/ч

Qр Б - 3 = 0,2225 • 45 • 3,16 = 31,63 м ³/ч

Qр А - 4 = 0,2225 • 45 • 3,16 = 31,63 м ³/ч

2.1.4 Гидравлический расчет газопровода.

Определяем потери напора на 1 м длины

∆ Р уд = ∆ Р доп / ∑ ℓр = 250 / 647,9 = 0,38 Па/м

где ∆ Р доп – допустимые потери давления дворового газопровода, принимают 250 Па

∑ ℓр - сумма расчетных длин основных направлений,, м

Производим гидравлический расчет по основным направлениям и ответвлениям газопровода.

Основные направления

Участок ГРП - А

Qр = 114,00 м ³/ч

∆ Р уд = 0,38 Па/м

dн • s = 146 • 4,5

∆ Рт = 0,35 Па/м

∆ Р уч = ℓр • ∆ Рт • 0,75/0,73 = 268,4 • 0,35 • 0,75/0,73 = 96,47 Па

где ∆ Р уч - потери давления на участке, Па

∆ Рт - табличные потери давления, Па/м

Участок А - Б

Qр = 92,39 м ³/ч

∆ Р уд = 0,38 Па/м

dн • s = 133 • 4,0

∆ Рт = 0,38 Па/м

∆ Р уч = 59,4 • 0,38 • 0,75/0,73 = 23,18 Па

Участок Б - В

Qр = 69,24 м ³/ч

∆ Р уд = 0,38 Па/м

dн • s = 127 • 4,0

∆ Рт = 0,35 Па/м

∆ Р уч = 22 • 0,35 • 0,75/0,73 = 7,90 Па

Участок В - Г

Qр = 45,85 м ³/ч

∆ Р уд = 0,38 Па/м

dн • s = 108 • 4,0

∆ Рт = 0,35 Па/м

∆ Р уч = 96,8 • 0,35 • 0,75/0,73 = 34,79 Па

Участок Г - 5

Qр = 23,7 м ³/ч

∆ Р уд = 0,38 Па/м

dн • s = 89 •3,0

∆ Рт = 0,33 Па/м

∆ Р уч = 201,3 • 0,33 • 0,75/0,73 = 68,22 Па

Ответвления

Участок А - 4

Qр = 31,63 м ³/ч

∆ Р уд = ( 250 - 96,47 )/12,1 = 12,68 Па/м

dн • s = 57 •3,0

∆ Рт = 4 Па/м

∆ Р уч = 12,1 • 4 • 0,75/0,73 = 49,70 Па

Участок Б - 3

Qр = 31,63 м ³/ч

∆ Р уд = ( 250 - 96,47 - 23,18 )/12,1 = ( 250 - 119,65 )/12,1 = 10,77 Па/м

dн • s = 57 •3,0

∆ Рт = 4 Па/м

∆ Р уч = 12,1 • 4 • 0,75/0,73 = 49,70 Па

Участок В - 2

Qр = 31,63 м ³/ч

∆ Р уд = ( 250 - 127,55 )/12,1 = 10,11 Па/м

dн • s = 57 •3,0

∆ Рт = 4 Па/м

∆ Р уч = 12,1 • 4 • 0,75/0,73 = 49,70 Па

Участок Г - 1

Qр = 31,63 м ³/ч

∆ Р уд = ( 250 - 162,34 )/12,1 = 7,24 Па/м

dн • s = 57 •3,0

∆ Рт = 4 Па/м

∆ Р уч = 12,1 • 4 • 0,75/0,73 = 49,70 Па

Таблица 1. Данные гидравлического расчета газопровода.

№ уч.	n	Ко	q	ℓф м	ℓр м	Qр м^3/ч	∆ Р уд Па/м	dн •s мм	∆ Рт Па/м	∆ Р уч Па
ГРП - А	210	0,1718	3,16	244	268,4	114,00	0,38	146 •4,5	0,35	96,47
А - Б	165	0,1772	3,16	54	59,4	92,39	0,38	133 •4,0	0,35	23,18
Б - В	120	0,1826	3,16	20	22	69,24	0,38	127 •4,0	0,35	7,90
В - Г	75	0,1935	3,16	88	96,8	45,85	0,38	108 •4,0	0,35	34,79
Г - 5	30	0,250	3,16	183	201,3	23,7	0,38	89 •3,0	0,35	68,22

Ответвления

А - 4	45	0,2225	3,16	11	12,1	31,63	12,68	57 • 3,0	4	49,70
Б - 3	45	0,2225	3,16	11	12,1	31,63	10,77	57 • 3,0	4	49,70
В - 2	45	0,2225	3,16	11	12,1	31,63	10,11	57 • 3,0	4	49,70
Г - 1	45	0,2225	3,16	11	12,1	31,63	7,24	57 • 3,0	4	49,70

Определяем сумму потерь на всех участках

∑ ∆ Р уч = 230,56 Па так как 230,56 < 250 Па

Выбранный диаметр подходит. Трубы берем по ГОСТ 10704 - 91

Схема газификации микрорайона и котельной

2.2 Расчет газификации котельной

2.2.1 Определение расхода газа котельной, подбор горелок

1. Определяем расход газа котельной

Н = 52,7 м ²

Н • q = 632 Мкал/ч

Qн = 37614 кДж/м ³

η = 0,75

n = 3 котла

по 3 горелки в котле

2. Определяем расход газа котлом по формуле:

Q кот = Н • q • 4,2/ Qн • η где

Н - площадь поверхности котла, м

q - теплосъем с м ² площади нагрева котла кКал/м ³ • ч

η - к.п.д. котла (0,75 ÷ 0,8)

Qн - низшая теплота сгорания

Q кот = 632 • 1000 • 4,2/37614 • 0,75 = 94,09 м ³/ч

3. Определяем расход газа на котельную установку по формуле:

Q к.у. = n • Q кот где

n - число котлов в котельной

Q кот - расход газа котлом , м ³/ч

Q к.у. = 3 • 94,09 = 282,27 м ³/ч

4. Определяем расход газа на горелку по формуле:

Q гор. = Q кот. / n гор где

Q кот. - расход газа на один котел , м ³/ч

n гор - число горелок в одном котле

Q гор. = 94,09/3 = 31,36 м ³/ч

5. Определяем тепловую мощность горелки

Q т.м. = Q гор. • Q н = 31,36 • 37614 =1179575 кДж/ч = 1179575/1000 • 4,2 = = 280,8 Мкал/ч

Техническая характеристика горелки

Вывод: по этой тепловой мощности подбираем горелку с прямой щелью, имеющей устье внезапно расширяющееся ПГ - Н - 35 с номинальной тепловой мощностью - 297,5 Мкал. Огневую часть принимают равной длине экранов для обеспечения равномерного распределения тепла.

2.2.2 Гидравлический расчет газопровода внутри котельной

Разбиваем газопровод на участки, начиная с самой дальней горелки.

Определяем фактические длины измеряя в масштабе аксонометрическую схему газопровода:

ℓф 1 – 2 = 1,25 м

ℓф 2 –3 = 0,25 м

ℓф 3 – 4 = 6 м

ℓф 4 – 5 = 10,55 м

ℓф 5 – 6 = 8 м

Оределяем расчетные длины участка по формуле

ℓр = ℓф + ∑ εℓ - ℓэкв , где

∑ εℓ - это сумма коэффициентов местных сопротивлений встречающихся на участке ( краны, задвижки, отводы, тройники, счетчик ) берутся из таблицы.

ℓэкв - эквивалентная длина определяется из справочника.

Производим гидравлический расчет по участкам.

Участок 1 -2

На этом участке встречаются сопротивления задвижка и отвод.

εℓ задвижка = 0,5 , εℓ отвода = 1,5

Qр = 31,36 м ³/ч

ℓр = 0,80 + ( 0,5 + 1,5 ) • 2,14 = 5,99 м

ℓэкв = 2,14

dн • s = 76 •3,0

∆ Рт = 1 Па/м

∆ Р уч = 5,99 • 1 • 0,75/0,73 = 6,15 Па

Участок 2 -3

На этом участке встречается сопротивление тройник. εℓ троиника = 1

Qр = 31,36 • 2 гор = 62,72 м ³/ч

ℓр = 0,25 + 1 • 2,86 = 3,57 м

ℓэкв = 2,86

dн • s = 89 •3,0

∆ Рт = 1,50 Па/м

∆ Р уч = 3,57 • 1,50 • 0,75/0,73 = 5,50 Па

Участок 3 -4

На этом участке встречается сопротивление тройник, 6 - отводов, задвижка, ПСК. εℓ троиника = 1 , εℓ отвода = 1,5 , εℓ задвижки = 0,5 , εℓ ПСК = 0,5,

∑ εℓ = 1 + (6 • 1,5) + 0,5 + 0,5 = 11

Qр = 31,36 • 3 гор = 94,08 м ³/ч

ℓр = 14,7 + 11 • 4,28 = 109,99 м

ℓэкв = 4,28

dн • s = 127 •3,0

∆ Рт = 0,7 Па/м

∆ Р уч = 109,99 • 0,7 • 0,75/0,73 = 79,07 Па

Участок 3 -4

На этом участке встречается сопротивление тройник, 6 - отводов, задвижка, ПСК. εℓ троиника = 1 , εℓ отвода = 1,5 , εℓ задвижки = 0,5 , εℓ ПСК = 0,5,

∑ εℓ = 1 + (6 • 1,5) + 0,5 + 0,5 = 11

Qр = 31,36 • 3 гор = 94,08 м ³/ч

ℓр = 14,7 + 11 • 4,28 = 109,99 м

ℓэкв = 4,28

dн • s = 127 •3,0

∆ Рт = 0,7 Па/м

∆ Р уч = 109,99 • 0,7 • 0,75/0,73 = 79,07 Па

Участок 4 -5

На этом участке встречается сопротивление тройник. εℓ троиника = 1

Qр = 94,08 • 2 кот = 188,16 м ³/ч

ℓр = 3,25 + 1 • 5,81 = 24,69 м

ℓэкв = 5,81

dн • s = 127 •3,0

∆ Рт = 1,90 Па/м

∆ Р уч = 24,69 • 1,90 • 0,75/0,73 = 48,17 Па

Участок 5 -6

На этом участке встречаются сопротивления 2 - тройника, 4 - отвода, задвижка. εℓ троиника = 1 , εℓ отвода = 1,5 , εℓ задвижки = 0,5 , ∑ εℓ = 8,5

Qр = 94,08 • 3 кот = 282,24 м ³/ч

ℓр = 8,1 + 8,5 • 6,34 = 105,24 м

ℓэкв = 6,34

dн • s = 159 •4,5

∆ Рт = 1,2 Па/м

∆ Р уч = 105,24 • 1,2 • 0,75/0,73 = 129,70 Па

Участок 6 -7

На этом участке встречаются сопротивления тройник, отвод, задвижка, счетчик, εℓ троиника = 1 , εℓ отвода = 1,5 , εℓ задвижки = 0,5 , εℓ счетчика = 15 ,

∑ εℓ = 1 + 1,5 + 0,5 + 15 = 18

Qр = 282,24 м ³/ч

ℓр = 2 + 18 • 6,34 = 126,8 м

ℓэкв = 6,34

dн • s = 159 •4,5

∆ Рт = 1,2 Па/м

∆ Р уч = 126,8 • 1,2 • 0,75/0,73 = 130,26 Па

Определяем сумму потерь на всех участках

∑∆ Р уч = 130,26 + 129,70 + 48,17 + 79,07 + 5,50 + 6,15 = 397,89 Па

Она не должна превышать 20 % от давления газа перед горелками

∆ Р уд = 2000 • 0,2 = 400 Па так как 397,89 Па < 400 Па

Выбранный диаметр подходит. Трубы берем по ГОСТ 10704 - 91. Расчет сводим в таблицу.

Таблица 2. Данные расчетов газопровода внутри котельной.

№ уч.	ℓф м	Qр м ^3/ч	εℓ	ℓ экв м	∆ Рт Па/м	ℓр м	dн •s мм	∆ Р уч Па
1 - 2	0,80	31,36	2	2,14	1	5,99	76 • 3,0	6,15
2 - 3	0,25	62,72	1	2,86	1,50	3,57	89 • 3,0	5,50
3 - 4	14,7	94,08	11	4,28	0,7	109,99	127 • 3,0	79,07
4 - 5	3,25	188,16	1	5,81	1,90	24,69	127 • 3,0	48,17
5 - 6	8,1	282,24	8,5	6,34	1,2	105,24	159 • 4,5	129,70
6 - 7	2	282,24	18	6,34	1,2	126,8	159 • 4,5	130,26