9708
.pdf
30
Регулирующая, предохранительная и защитная арматуры должны иметь собственные импульсные линии. Место отбора импульса должно размещаться в зоне установившегося потока газа вне пределов турбулентных воздействий.
Подбор регулятора давления
Регулятор давления газа (РДГ) предназначен для управления гидравлическим режимом работы системы газораспределения. РДГ автоматически поддерживает постоянное давление в точке отбора импульса независимо от интенсивности потребления газа. В процессе работы регулятор давления газа меняет высокое начальное давление на более низкое благодаря автоматическому изменению степени открытия дросселирующего органа устройства, что способствует изменению гидравлического сопротивления проходящему потоку газа.
Регуляторы давления подбираются по расчетным минимальному и максимальному расходам газа при требуемом перепаде давления. Минимальный расход соответствует расчетному часо-
вому расходу на ГРП, а максимальный расход рекомендуется принимать на 15-20% больше |
рас- |
четного часового расхода газа. [5, п. 5.28] |
|
Оборудование в рамках курсовой работы подбирается для одного ГРП: |
|
Bмах = Bмин ∙ 1,15 м3/ч |
(22) |
Пропускная способность регуляторов давления определяется по паспортным данным заво- дов-изготовителей, полученным экспериментальным путем. Если условия работы регулятора отличаются от паспортных, необходимо сделать пересчет производительности на рабочие условия. Устойчивая работа регулятора будет при загрузке в пределах от 20 до 80% от пропускной способности по паспортным данным.
Пропускную способность регулятора следует определять при данном избыточном давле-
нии.
Например, Bмин = 1188,13 (м3/ч) – расход на ГРП№1 Bмах = 1188,13 ∙ 1,15 = 1366,35 (м3/ч)
Pизбвх = 0,293 МПа – на входе в ГРП№1
Pвых = 4041,96 Па – на выходе из ГРП№1
Принимаем к установке регулятор РДБК 1-50/35. При входном давлении 0,2 МПа пропускная способность регулятора 1360 м3/ч (по паспорту), а при 0,3 Мпа – 1816 м3/ч (по паспорту). Путем интерполирования определяем, что при давлении 0,232 Мпа пропускная способность регулятора составит:
Bр (при Pизбвх = 0,293 МПа) = 1784 м3/ч
Определяем устойчивость работы регулятора при минимальном и максимальном расходах
газа:
Мах: (1366,35 / 1784) ∙ 100 % = 76,58 % Мин: (1188,13 / 1784) ∙ 100 % = 66,59 % Устойчивая работа регулятора обеспечена.
Подбор газового фильтра
Фильтры газовые служат для защиты запорной, а также контрольно-измерительной аппаратуры газовых систем от попадания инородных частиц (металлической окалины, песка, волокон), смолосодержащих веществ. Фильтр подбираем по каталогам по условному проходу регулятора давления. Пропускную способность для действительных параметров определяем исходя из паспортных данных, аналогично, как и для регулятора давления.
Например, принимаем к установке фильтр ФГ-50С.
Таблица 5 Пропускная способность фильтра ФГ-50С
31
Bр (при Pизбвх = 0,293 МПа) = 1788,5 м3/ч
Определяем устойчивость работы фильтра при минимальном и максимальном расходах га-
за:
мах: (1366,35 / 1788,5) ∙ 100 % = 76,39 % мин: (1188,13 / 1788,5) ∙ 100 % = 66,43 % Устойчивая работа регулятора обеспечена.
Подбор предохранительного запорного клапана
Клапаны предохранительные запорные предназначены для автоматического непрерывного контроля газа и отключения подачи природного газа к потребителю при аварийном повышении или понижении выходного давления сверх допустимых заданных значений. Выбор типа ПЗК определяется исходя из параметров газа, проходящего через регулятор давления, а именно: максимального давления газа на входе в регулятор; выходного давления газа из регулятора и подлежащего контролю; диаметра входного патрубка в регулятор. [5, п.5.38]. Так как клапан ПЗК срабатывает при повышении выходного давления на 25% и более или понижении его на 15% и более, то
верхний и нижний предел допустимых значений определяется следующим образом: |
|
верх.: Pмах = Pвых∙ 1,25, кПа |
(23) |
ниж.: Pмин = Pвых∙ 0,85, кПа |
(24) |
Например, при Pвых = 4041,96 Па на выходе из ГРП№1. Определяем верхний и нижний предел допустимых значений:
верх.: Pмах = 4,041∙ 1,25 = 5,05 (кПа)
ниж.: Pмин = 4,041∙ 0,85 = 3,43 (кПа)
Подбираем предохранительный запорный клапан типа КПЗ-50Н с условным диаметром 50 мм. Из паспорта выписываем основные характеристики данного клапана:
-входное давление не более 1,2 МПа;
-пределы настройки: при возрастании давления – 1,7 – 90 кПа, при понижении давления – 0,5 – 30 кПа
-условный проход Ду 50. Работа клапана обеспечена.
Подбор предохранительного сбросного клапана
Для сброса газа за регулятором в случае кратковременного повышения давления газа сверх установленного должны применяться предохранительные сбросные клапаны (ПСК). Количество газа, подлежащего сбросу ПСК, следует определять (при наличии перед регулятором давления ПЗК) [3, п5.40]:
Q≥ 0,0005∙Qd, м3/ч |
(25) |
где Q - количество газа, подлежащее сбросу ПСК в течение часа, м3/ч, при t=0°С и Pбар=0,10132 МПа;
Qd - расчетная пропускная способность регулятора давления, м3/ч, при t=0°С и Pбар=0,10132 МПа
ПСК должны обеспечивать открытие при повышении установленного максимального рабочего давления не более чем на 15% [3]. Нижний предел повышения рабочего давления принимаем
5%. |
|
верх.: Pмах = Pвых ∙ 1,15, кПа |
(26) |
ниж.: Pмин = Pвых ∙ 1,05, кПа |
(27) |
Подбирается аналогично ПЗК |
|
Газоснабжение жилого дома |
|
Жилой дом оборудован 4-конфорочными унифицированными газовыми плитами ПГ4. Рас- |
|
четные расходы газа на участках определяем по формуле (3,п.3.20): |
|
m |
|
Вр К0 qnom ni , м3/ч |
(28) |
i 1
32
где qnom – номинальный расход газа прибором или группой проборов, м³/ч, принимаемый по паспортным данным или техническим характеристикам;
ni – количество однотипных приборов; m – количество типов приборов;
K0 – коэффициент одновременности действия для однотипных приборов по [3, табл. 5]. Пример результатов расчета сводим в таблицу 10.
Пусть расход на газовую плиту составляет 1,1 м3/ч.
Таблица 6
Пример расчетных расходов газа на многоквартирный жилой дом
№ |
Приборы |
Количество |
Коэффициент |
Расход газа Вр, |
||
квартир |
K0 |
м3/ч |
||||
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
||
1' 1 |
ПГ4 |
1 |
1 |
1,1 |
||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
ПГ4 |
1 |
1 |
1,1 |
|
2 |
3 |
ПГ4 |
2 |
0,65 |
1,43 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
4 |
ПГ4 |
3 |
0,45 |
1,485 |
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
5 |
ПГ4 |
4 |
0,35 |
1,54 |
|
5 |
6 |
ПГ4 |
5 |
0,29 |
1,595 |
|
6 |
7 |
ПГ4 |
10 |
0,254 |
2,794 |
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
8 |
ПГ4 |
15 |
0,24 |
3,96 |
|
8 |
9 |
ПГ4 |
30 |
0,231 |
7,623 |
|
|
|
|
|
|
||
9 10 |
ПГ4 |
30 |
0,231 |
7,623 |
||
|
|
|
|
|
||
10 11 |
ПГ4 |
60 |
0,22 |
14,52 |
||
10 12 |
ПГ4 |
30 |
0,231 |
7,623 |
||
Гидравлический расчет проводим для всех участков от уличной сети до самого удаленного прибора в здании. Общие потери давления на участке составляют сумму линейных потерь и потерь давления в местных сопротивлениях:
Ртр Рм с Р , Па |
(29) |
Линейные потери давления определяем по формулам (35) – (41), как для распределительных сетей низкого давления.
По [3, п. 3.35] при расчете внутренних газопроводов низкого давления для жилых домов допускается определять потери давления газа на местные сопротивления в размере, %:
-на газопроводах от вводов в здание: до стояка – 25% линейных потерь; на стояках – 20%;
-на внутриквартирной разводке:
-при длине разводки 1÷2 м – 450% линейных потерь, 3÷4 м – 300% линейных потерь, 5÷7м
–120% линейных потерь, 8-12% - 50 линейных потерь
Также при расчете газопроводов низкого давления учитывается гидростатический напор
определяемый по формуле: |
|
|
Н g g h а |
0 , Па |
(30) |
где g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2;
h – разность абсолютных отметок начальных и конечных участков газопровода, м;
ра – плотность воздуха, кг/м3, при температуре 0 °С и давлении 0,10132 МПа: ра = 1,293 кг/м3; ρ0 – плотность газа при нормальных условиях.
Суммарное падение давления на участке подсчитываем с учетом гидростатического давле-
ния: |
Р Н g , Па |
|
Руч |
(31) |
Суммарное падение давления на газопроводах-вводах и внутренних газопроводах не должно превышать располагаемого перепада давлений для домовой сети по [5, п. 3.25]: = 60 даПа = 600
Па: |
|
Σ Руч≤ Рр, Па |
(32) |
33
Σ Руч≤ 600, Па
Результаты сводим в таблицу 7.
Таблица 7 Гидравлический расчет газопроводов жилого дома
№ участка |
Длина участка lд, м |
Надбавки на местные сопротив-ления а, % |
Расчетная длина lр, м |
Удельные потери давления ∆Руд, Па/м |
Расчетный расход газа на участке Вр, м³/ч |
Расчет-ный диаметр dр, см |
Re |
Коэффициент гидравлического трения λ |
Потери давления на участке Рн-Рк, Па |
Гидростатический напор Нg, Па |
Потери давления на участке ∆Pуч, Па |
Внутренний диаметр dу, см |
Выбранная труба |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По расходу газа на одну квартиру подбираем к установке газовый счетчик. По рассчитанному диаметру газопровода принимаем к установке в каждой квартире фильтр газовый. Фильтры газовые предназначены для очистки природного газа и воздуха от механических примесей. Применения фильтров увеличивает срок службы редуцирующей, запорной, предохранительной и измерительной аппаратуры. Подбираем клапан термозапорный. Они автоматически перекрывают газовую магистраль при повышении температуры в помещении при пожаре; снабжены затвором типа «металл по металлу», что обеспечивает их герметичность до температуры +900° С.
Расчет легкосбрасываемых конструкций и вентиляционного оборудования
В помещениях, предназначенных для установки отопительного газоиспользующего оборудования, необходимо обеспечивать расчетную площадь легкосбрасываемых конструкций. Согласно [3, п.6.18] оконные проемы, проектируемые в качестве легкосбрасываемых конструкций, должны иметь площадь остекления из расчета 0,03м2 на 1м2 объема помещения. Определим требуемую площадь остекления по формуле:
Sостmin = Vпом ∙ 0,03, м2 |
(33) |
При этом площадь отдельного стекла (единичного элемента остекления) должна быть не менее 0,8 м2 при толщине стекла 3 мм, 1,0 м2 при толщине стекла 4 мм и 1,5 м2 при толщине стекла 5 мм. Необходимо сделать проверку для самого маленького по площади элемента остекления.
Поскольку газовая плита не является отопительным оборудованием, расчет легкосбрасываемых конструкций для кухонь, где установлены только газовые плиты, можно не делать. Газовый водоподогреватель (ВПГ) рассматривается как теплогенератор, и при установке в помещении такого вида оборудования расчет легкосбрасываемых конструкций делать необходимо.
Согласно [9, п.9.2] в помещениях многоквартирных жилых домов, оборудованных газовыми плитами, должна быть предусмотрена естественная вентиляция из расчета 100 м3/ч. В помещении, где устанавливается отопительное газоиспользующее оборудование, проектируется естественная вентиляция из расчета: вытяжка – в объеме 3-кратного воздухообмена в час, а приток – в объеме вытяжки и дополнительного количества воздуха на горение газа. Для оборудования мощностью св. 60 кВт размеры вытяжных и приточных устройств определяются расчетом [3, п.6.18].
Для обеспечения воздухообмена в помещении кухни в качестве приточной системы проектируем открывающуюся приточную фрамугу. Вытяжка осуществляется через вытяжную решетку, вмонтированную в вытяжной канал, расположенный во внутренней стене помещения и выведенный выше кровли здания не менее чем на 1 м.
Количество воздуха, которое необходимое удалить из помещения определяем по формуле:
Lвыт = nвыт ∙ V, м3/ч |
(34) |
где n – кратность воздухообмена, характеризующая количество воздуха, заменяемое в помещение в течении 1 часа, ч-1, для кухни без отопительного оборудования принимаем n=1 ч-1.
V – объем помещения, м3.
34
За расчетный расход удаляемого воздуха принимаем больший из двух, определенных по
[6, п.9.2].
Количество приточного воздуха необходимо рассчитать с учетом дополнительного количества воздуха, требующегося на горение газа:
Lпр = Lвыт + Lг, м3/ч |
(35) |
где Lг – количество воздуха, подаваемое в помещение в час, в м3/ч определяемое по формуле:
Lг = Вр ∙ Vв, м3/ч |
(36) |
где Вр – расчетный расход газа газоиспользующим оборудованем, установленным в данном помещении, м3/ч, принимаем по паспорту.
Vв – объем воздуха, необходимый для сгорания 1 м3газа, м3/м3. Принимаем для стандартных условий Vв=9,52 м3/м3
= |
пр |
, м2 |
(37) |
|
|||
фр |
в ∙ 3600 |
|
|
|
|
|
Скорость движения воздуха в системе естественной вентиляции должна быть не более 1,5 м/с. Принимаем vв=1 м/с и определяем площадь живого сечения вытяжной решетки по формуле:
= |
выт |
, м2 |
(38) |
|
|||
реш |
в ∙ 3600 |
|
|
|
|
||
Принимаем решетку по каталогу.
Делаем проверку на скорость движения воздуха для приточной фрамуги, вытяжной решетки и вытяжного канала по формуле:
|
= |
пр(в) |
, м2 |
(39) |
|
||||
пр(в) |
|
ж.с. ∙ 3600 |
|
|
|
|
|
|
Энергосбережение
Для успешного выполнения расчёта комплексных схем использования теплоты уходящих газов по методу обратного баланса необходимо пользоваться следующей методикой.
1. После составления схемы использования теплоты после каждого устройства проставляют состав продуктов сгорания и их температуру.
Рис. 14. Предварительная схема комплексного использования теплоты уходящих газов.
2. Определяем полное или неполное сгорание топлива: при полном сгорании топлива в дымовых газах содержатся CH4, Н2, CO.
35
Если сгорание полное, то для определения коэффициента избытка воздуха можно восполь-
зоваться опытной таблицей «Состав и теплотехнические характеристики продуктов полного
сгорания природного газа» [1,2] фрагмент которой приводится ниже: |
|
|||
Содержание, % |
|
|
h |
α |
CO2 |
O2 |
N2 |
|
|
11,8 |
0 |
88,2 |
1,0 |
1,0 |
9,6 |
3,9 |
86,5 |
1,23 |
1,2 |
h – коэффициент разбавления сухих продуктов сгорания
При неполном сгорании коэффициент избытка воздуха определяется по следующей зависимости:
α = O2+2CO2+1,5CO−0,5H2
2(CO2+ CO+ CH4)
3. Следует обратить внимание на значение t ух. газов, если t выше tт.р. установки осуществляется по низшей теплоте сгорания, если ниже tт.р. – ния.
(40)
(55-65°С), то расчёт всей по высшей теплоте сгора-
Особенности расчётов по низшей теплоте сгорания
Опытным путём был найден коэффициент z, зависящий от t продуктов сгорания и степени их разбавления избыточным воздухом, т.е. от содержания в сухих продуктах полного сгорания CO2, а в продуктах неполного сгорания – суммы CO2, CO и CH4. Благодаря данному коэффициенту значительно упрощается нахождение потерь теплоты с уходящими газами.
Для всех ступеней, кроме последней, потери теплоты с уходящими газами определяются по следующей зависимости:
q2 = 0,01 ∙ z ∙ tух |
(41) |
В данной формуле z определяется по таблице «Значение величины Z для природного газа» [1,2] в зависимости от состава продуктов сгорания и их температурного диапазона. Фрагмент этой
таблицы приводится ниже: |
|
|
Содержание в продуктах |
Температурный диапазон |
|
сгорания CO2 + CO + CH4 |
0 – 250 |
250 – 350 |
11,8 |
4,13 |
4,16 |
q2 для последней ступени определяется по формуле: |
|
|
|
q2 = 0,01z(tух − 0,85tB) |
(42) |
Особенности расчётов по высшей теплоте сгорания
Для всех ступеней, кроме последней, необходимо выполнить пересчёт по высшей теплоте сгорания:
qB2 |
= 0,01ztух ∙ 0,9 + 11 |
(43) |
Для того чтобы рассчитать последнюю ступень, необходимо воспользоваться следующей |
||
зависимостью: |
|
|
qB2 |
= zВ(tух − 0,85tB) + qун |
(44) |
zВ – величина, определяемая в зависимости от состава продуктов сгорания (CO2 + CO + CH4) и t уходящих газов в диапазоне от 0 до 50°С.
qун – потери теплоты, обусловленные содержанием в продуктах сгорания несконденсировавшегося воздушного пара.
Эти величины определяются по таблице «Значения коэффициентов zВ и qун», [1,2] фрагмент кото-
рой приводится ниже: |
|
|
|
|
|
|
Содержание в продуктах |
zB |
|
|
qун |
|
|
сгорания CO2 + CO + CH4 |
30°С |
35°С |
40°С |
45°С |
||
|
||||||
11,8 |
0,036 |
2,5 |
3,4 |
4,5 |
|
Пример: Комплексная схема использования теплоты уходящих газов представлена 2 агрегатами – промышленной печью с tух = 400°С (после неё) с содержанием в продуктах сгорания
36 CO2=9,2%, и рекуператором с tух=200°С (после него), состав продуктов сгорания: CO2=8%. Определить, как изменились потери теплоты с уходящими газами при установке рекуператора.
Поскольку tух после рекуператора выше tт.р., расчёт производим по низшей теплоте сгора-
ния.
Рис. 15. Окончательная схема комплексного использования теплоты уходящих газов.
При t=400°С и содержанием CO2=9,2% по таблице находим величину z, равную 5,20. После рекуператора по содержанию CO2=8% и tух=200°С определяем z=5,57.
После печи q2 = 0,01 ∙ 5,57 (200-0,85 ∙ 20) = 10,2
В результате установки рекуператора потери теплоты с уходящими газами снизились на
10,6%.
37
4. Методические указания по организации самостоятельной работы
4.1 Общие рекомендации для самостоятельной работы
Самостоятельная работа студентов является основным способом овладения учебным материалом в свободное от обязательных учебных занятий время.
Целями самостоятельной работы студентов являются:
-систематизация и закрепление полученных теоретических знаний и практических умений студентов;
-углубление и расширение теоретических знаний;
-формирование умений использовать нормативную, правовую, справочную документацию и специальную литературу;
-развитие познавательных способностей и активности студентов:
-формирования самостоятельности мышления, способностей к саморазвитию, самосовершенствованию и самореализации.
Самостоятельная работа выполняется в два этапа: планирование и реализация. Планирование самостоятельной работы включает:
-уяснение задания на самостоятельную работу;
-подбор рекомендованной литературы;
-составление плана работы, в котором определяются основные пункты предстоящей подго-
товки.
Составление плана дисциплинирует и повышает организованность в работе.
На втором этапе реализуется составленный план. Реализация включает в себя:
-изучение рекомендованной литературы;
-составление плана (конспекта) по изучаемому материалу (вопросу);
-взаимное обсуждение материала.
Необходимо помнить, что на лекции обычно рассматривается не весь материал. Оставшаяся восполняется в процессе самостоятельной работы. В связи с этим работа с рекомендованной литературой обязательна.
Работа с литературой и иными источниками информации включает в себя две группы приемов: техническую, имеющую библиографическую направленность, и содержательную. Первая группа – уяснение потребностей в литературе; получение литературы; просмотр литературы на уровне общей, первичной оценки; анализ надежности публикаций как источника информации, их относимости и степени полезности. Вторая – подробное изучение и извлечение необходимой информации.
Для поиска необходимой литературы можно использовать следующие способы:
-поиск через систематический каталог в библиотеке;
-просмотр специальных периодических изданий;
-использование материалов, размещенных в сети Интернет.
Для того, чтобы не возникало трудностей понимания текстов учебника, монографий, научных статей, следует учитывать, что учебник и учебное пособие предназначены для студентов и магистрантов, а монографии и статьи ориентированы на исследователя. Монографии дают обширное описание проблемы, содержат в себе справочную информацию и отражают полемику по тем или иным дискуссионным вопросам. Статья в журнале кратко излагает позицию автора или его конкретные достижении в исследовании какой-либо научной проблемы.
В процессе взаимного обсуждения материала закрепляются знания, а также приобретается практика в изложении и разъяснении полученных знаний, развивается речь.
При необходимости студенту следует обращаться за консультацией к преподавателю. Составление записей или конспектов позволяет составить сжатое представление по изучае-
мым вопросам. Записи имеют первостепенное значение для самостоятельной работы студентов. Они помогают понять построение изучаемого материала, выделить основные положения, проследить их логику.
38
Ведение записей способствует превращению чтения в активный процесс. У студента, систематически ведущего записи, создается свой индивидуальный фонд подсобных материалов для быстрого повторения прочитанного. Особенно важны и полезны записи тогда, когда в них находят отражение мысли, возникшие при самостоятельной работе.
Можно рекомендовать следующие основные формы записи: план, конспект, тезисы.
План – это схема прочитанного материала, краткий (или подробный) перечень вопросов, отражающих структуру и последовательность материала. Подробно составленный план вполне заменяет конспект.
Конспект – это систематизированное, логичное изложение материала источника. Объем конспекта не должен превышать 10 страниц. Шрифт Times New Roman, кегль 14, интервал 1,5. Список литературы должен состоять из 5-8 источников, по возможности следует использовать последние издания учебных пособий и исследований.
Тезисы — это последовательность ключевых положений из некоторой темы без доказательств или с неполными доказательствами. По объему тезисы занимают одну страницу формата А4 или одну – две страницы в ученической тетради. В конце тезисов студент должен сделать собственные выводы.
4.2 Темы для самостоятельного изучения
Хранение газа.
Газоснабжение сельского хозяйства. Определение влажности газа. Эксплуатация систем газоснабжения. Горение газов в ламинарном потоке. Горение газов в турбулентном потоке. Испытание газопроводов.
Испытание и прием в эксплуатацию ГРП.
Определение давления, количества и объема жидкости и паровой фазы в баллоне с сжиженным газом.
Расчет газопроводов СУГ для индивидуального жилого дома.
4.3 Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы
Приводится в конце пособия – список рекомендуемой литературы.
39
5. Методические указания по выполнению курсового проекта
В курсовой проект входят следующие разделы (как пример):
1 Газоснабжение коттеджного поселка
1.1Гидравлический расчет газопровода низкого давления
1.2Подбор газорегуляторного пункта
1.3Газоснабжение частного коттеджа
1.3.1Гидравлический расчет внутридомового газопровода
1.3.2Подбор внутридомового прибора учета расхода газа
1.3.3Расчет фрамуги и вентиляционной решетки
2 Газоснабжение промышленного предприятия
2.1Гидравлический расчет газопровода среднего давления
2.2Газоснабжение термического цеха
2.2.1Гидравлический расчет внутрицехового газопровода
2.2.2Подбор газорегуляторной установки
2.2.3Подбор узла учета расхода газа на цех
2.2.4Подбор приборов учета расхода газа на печи