燃气课程设计说明书.doc

（燃气输配课程）设计说明书某50万人口城市中压燃气管网+一栋民用住宅供气管网起止日期：2017年11月13日至2017年11月18日学生姓名班 级学 号成 绩指导教师土木工程学院（部）2017年11月18日第一章 设计概述31.1 设计目的31.2 设计任务31.3 设计要求3第二章 设计基础资料42.1 设计参数42.2 燃气供应设计参数42.3燃气管道允许压降4第3章 储气罐容量的计算及选择53.1 燃气量的计算53.1.1 年用气量的计算53.1.2 日用气量的计算63.1.3 月用气量的计算63.2 储气容积的计算6第4章 城市燃气管网系统设计及计算84.1 城市燃气管道的布线84.2 各环的单位长度途泄流量计算94.3 计算流量的确定94.4 城市燃气管道水力计算104.3.2 校正流量104.3.3 零点漂移124.3.4 校核压力降124.4 管道的布置134.4.1 中压管道的敷设134.4.2 穿越工程13第五章 居民楼水力计算与管径选择145.1室内燃气管道水力计算145.2 室内燃气管道管径选取15设计小结16附录 室内燃气管道水利计算表18第一章 设计概述1.1 设计目的本课程设计的目的旨在提高学生所学的理论知识解决实际问题的能力。通过课程设计了解工程设计的内容、方法和步骤，初步培养确定设计方案、设计计算、绘制图纸、使用技术资料及编写设计说明的能力。为毕业后从事该行业打下坚实基础。1.2 设计任务城镇中压燃气管网+一栋民用住宅供气管网1.3 设计要求（1）设计中低压管网（含管径设计及附属设施设计）（2）布置并设计调压室（设备有规格型号）（3）系统图一张。要求附出图例、标出设备编号及管径。A1或A2图。（4）设备平面布置图一张。要求绘出设备平面布置位置、以规定画法绘制，标明设备编号并附设备明细表，设备定位尺寸要齐全清晰。平面布置图中还应标明指北针。用A1或A2号图。（5）设备布置剖视图,设备材料明细表图,设计与施工说明图各一张。第二章 设计基础资料2.1 设计参数管网压力中压B级，民用住宅供气管网压力为低压。2.2 燃气供应设计参数1.A类小区用气0.1人/立方米，用气指标：2600MJ/人年；2.B类小区用气0.2人/立方米，用气指标：2600MJ/人年；3.公共建筑用气0.08人/立方米，用气指标：2600MJ/人年；4.办公楼用气0.03人/立方米，用气指标：2600MJ/人年；5.商业用气0.3人/立方米，用气指标：2600MJ/人年；6.每座工厂用气1200立方米/小时；7.燃气成分，CH4 90%，C2H6 3.5%，C3H81.3%，N2 3%，CO2 2.2%。2.3燃气管道允许压降管网压力中压B级，贮配站贮罐压力1.6MPa。中压管网供气压力0.35 MPa，允许压降0.05MPa；低压管网供气允许压降1050Pa，取1000Pa为允许压降。第3章 储气罐容量的计算及选择3.1 燃气量的计算对该城镇按街区如下图分区：图3-1 城镇供气分区3.1.1 年用气量的计算区域用户类型面积(m2)人口密度(人/m2)人口用气指标（MJ/人a）用气量（Nm3/a）小时用气量类型比例商业用房0.750.32396.252600174137.24 99.19 B类小区0.250.1266.2519348.58 11.02 106502662.5193485.82 110.22 办公楼108480.03325.4423649.96 13.47 公共建筑148440.081187.5286297.95 49.16 商业用房217860.36535.8474961.37 270.55 B类小区63190.1631.945920.64 26.16 6444714005.661017801.562579.77509083.1.2 日用气量的计算日用气量 Qd=QaKmKd/(365)=4350Nm3/d3.1.3 月用气量的计算月用气量 Qm=QaKm/(12)=110262Nm3/m3.2 储气容积的计算计算月最大日用气量为4350Nm3/d，气源在一日内连续均匀供气。每小时用气量与日用气量的百分数如表所示：每小时用气量占日用气量的百分数时间（时）01122334455667788991010111112%1.90 1.51 1.40 2.05 1.58 2.91 4.12 5.08 5.18 5.21 6.32 6.42 时间（时）121313141415151616171718181919202021212222232324%4.90 4.81 4.75 4.75 5.82 7.60 6.16 4.57 4.48 3.25 2.77 2.46 表3-1储气容积计算表时间（时）燃气供应量的累计值（%）用气量（%）燃气的储存量（%）该小时内累计值12345014.171.901.902.27128.341.513.414.932312.501.404.817.693416.672.056.869.814520.841.588.4412.405625.002.9111.3513.656729.174.1215.4713.707833.345.0820.5512.798937.505.1825.7311.7791041.675.2130.9410.73101145.846.3237.268.58111250.006.4243.686.32时间（时）燃气供应量的累计值（%）用气量（%）燃气的储存量（%）该小时内累计值12345121354.17 4.90 48.58 5.59 131458.34 4.81 53.39 4.95 141562.50 4.75 58.14 4.36 151666.67 4.75 62.89 3.78 161770.84 5.82 68.71 2.13 171875.00 7.60 76.31 -1.31 181979.17 6.16 82.47 -3.30 192083.34 4.57 87.04 -3.70 202187.50 4.48 91.52 -4.02 212291.67 3.25 94.77 -3.10 222395.84 2.77 97.54 -1.70 2324100.00 2.46 100.00 0.00 表3-2 设每日起源供气量为100，每小时平均供气量为4.17。 表2-6中的第2项为从计算开始时算起的燃气供应量累积值；第4项为从计算开始算起的用气量累积值；第2项与第4项数值之差。即为该小时末燃气的储存量（储气设施中应有的气量）。在第5项中找出最大和最小的数值，这两个数值的绝对值相加为：13.70% + 4.02% = 17.72% 所需储气容积占日用气量的17.72%，即4350Nm3/d*17.72%=770.82Nm3/d.第4章 城市燃气管网系统设计及计算4.1 城市燃气管道的布线综合考虑该城镇实际情况（城市性质、规模及城市地理条件；用户类型、分布情况；已有城市燃气设施情况；）及气源情况（燃气种类、供气压力、储气设施情况等）采用中压B-低压二级系统。沿城市道路布置燃气管网，并与城市气源相连。根据城市道路分布情况，设计了两种方案，具体见下图。图4-1其中实线表示低压管网，虚线表示中压管网。两方案中，工业用户均采用中压供气，其管网设计相同，均由点1处供气，点2处有一集中负荷。方案一：如图，本方案中低压环网共有3个环路，9个节点，设点2,5,9为零点，调压站设在点4。工业用户均采用中压供气，其中区域的两座工厂作为集中负荷接入中压环网。本方案有一条中压管线敷设在城镇中，但该设计保证了调压站设置在负荷中心，这保证了各个环路管段供气比较均匀。方案二：本方案设计与方案一类似，共有3个环路，9个节点，与前者不同，在点1而非城镇中间的点四设置一个调压站，设点9为零点。尽管该方案尽量避免了在城镇内敷设中压管网，但在实际计算中发现气源点设置不合理，导致各管段流量极不平衡。综合设计的合理性，初投资，运行维护费用和占地面积等因素，最终确定方案一。4.2 各环的单位长度途泄流量计算环号本环供气量（Nm3/h）环周边长（m）沿环周的单位长度途泄流量（Nm3/(mh)）I173.0528470.2043II114.2525730.1993III182.4605590.3264Q469.7654.3 计算流量的确定环号管段号管段长度单位长度途泄流量流量途泄流量0.55Q1转输流量计算流量I4-61580.404 63.785 35.082 81.956 117.038 6-71140.204 23.292 12.810 33.142 45.953 7-91580.210 33.142 18.228 0.000 18.228 4-31510.531 80.138 44.076 97.366 141.442 3-81140.210 23.913 13.152 31.674 44.826 8-91510.210 31.674 17.421 0.000 17.421 II1-51580.199 31.504 17.327 0.000 17.327 4-11280.526 67.302 37.016 80.791 117.807 4-61580.404 63.785 35.082 81.956 117.038 6-51280.199 25.522 14.037 0.000 14.037 III4-11280.506 64.776 35.627 80.791 116.418 1-21510.326 49.287 27.108 0.000 27.108 4-31510.531 80.138 44.076 97.366 141.442 3-21280.326 41.780 22.979 0.000 22.979 。4.4 城市燃气管道水力计算环号管段初步计算管段号临环号长度 L (m)管段流量 Q (Nm3/h)管径 d (mm)单位压力降p/L (Pa/m)管段压力降p (Pa)p/QI4-6II158117.038 1001.44227.521.944 6-711445.953 800.96109.442.382 7-915818.228 501.44227.5212.482 4-3III151-141.442 1250.72-108.720.769 3-8114-44.826 800.896-102.1442.279 8-9151-17.421 501.312-198.11211.372 155.50431.227 31.95%II1-515817.327 501.32208.5612.037 4-1III128117.807 1001.456186.3681.582 4-6I158-117.038 1001.456-230.0481.966 6-5128-14.037 500.92-117.768.389 47.1223.973 12.69%III4-1II128-116.418 1001.44-184.321.583 1-2151-27.108 700.92-138.925.125 4-3I151141.442 1250.72108.720.769 3-212822.979 700.5671.683.119 -142.8410.596 -56.72%4.3.2 校正流量一次校正（接上表）：QQQ=Q+Q管段校正流量校正后管段流量 Qnp/L管段压力降p-2.8456 0.1197 -2.7259 -1.8778 115.1604 1.44227.52-2.7259 43.2267 0.891.2-2.7259 15.5023 0.96151.68-10.0548 -151.4972 0.8-120.8-2.7259 -47.5518 1.04-118.56-2.7259 -20.1465 1.84-277.84-46.8-9.48%-1.1232 0.2750 -0.8481 -0.8481 16.4791 1.36214.88-8.1771 109.6303 1.28163.841.8778 -115.1604 1.28-202.24-0.8481 -14.8854 0.96-122.8853.614.28%7.7032 -0.3742 7.3289 8.1771 -108.2412 1.12-143.367.3289 -19.7790 0.48-72.4810.0548 151.4972 0.8120.87.3289 30.3078 0.96122.8827.8412.12%二次校正：QQQ=Q+Q管段校正流量校正后管段流量 Qnp/L管段压力降p0.8640 -0.1213 0.7427 2.0272 117.1876 1.44227.520.7427 43.9694 0.92104.880.7427 16.2450 1.2189.62.4573 -149.0400 0.8-120.80.7427 -46.8090 1-1140.7427 -19.4038 1.76-265.7621.444.19%-1.2478 -0.0366 -1.2845 -1.2845 15.1947 1.08170.640.4301 110.0604 1.36174.08-2.0272 -117.1876 1.4-221.2-1.2845 -16.1699 1.2-153.6-30.08-8.36%-1.6166 -0.0979 -1.7145 -0.4301 -108.6713 1.28-163.84-1.7145 -21.4935 0.512-77.312-2.4573 149.0400 0.8120.8-1.7145 28.5933 0.92117.76-2.592-1.08%4.3.3 零点漂移经过校正流量的计算，使管网中的燃气流量进行重新分配，因而零点的位置有所移动。管段7-9的计算流量由18.23Nm3/h减至16.25Nm3/h，因此零点向点7方向移动了L8mL7=18.23-16.250.550.210=17.14m管段1-5的计算流量由17.33Nm3/h减至15.19Nm3/h，因此零点向点1方向移动了L1mL1=17.33-15.190.550.200=19.45m管段1-2的计算流量由27.11Nm3/h减至21.49Nm3/h，因此零点向点1方向移动了L1mL1=27.11-21.490.550.326=31.34m4.3.4 校核压力降校核从供气点至零点的压力降p4-6-7-9=250.272+115.368+208.56=574.2Pap4-6-5=243.32+168.96=412.28Pap4-3-2=132.88+129.536=262.416Pa此压力降充分利用了计算压力降的数值，在一定程度上说明了计算达到了经济合理的。4.4 管道的布置4.4.1 中压管道的敷设工业用户均采用中压供气，中压管网的计算是按环状管网的计算方法进行计算的。计算表如下。环号管段号管段长度单位长度途泄流量流量附注途泄流量0.55Q1转输流量计算流量IV1-21591.9951 317.2201 174.4710 452.8865 627.3576 集中负荷预定由1-4管供应2-3681.9951 135.6664 74.6165 317.2201 391.8366 3-61591.9951 317.2201 174.4710 0.0000 174.4710 1-41511.9951 301.2593 165.6926 771.6583 937.3510 4-5681.9951 135.6664 74.6165 165.6926 240.3092 5-61511.9951 301.2593 165.6926 0.0000 165.6926 4.4.2 穿越工程详见设计施工说明图第五章 居民楼水力计算与管径选择5.1室内燃气管道水力计算每家用户安装燃气双眼灶及燃气热水器各一台，额定用气量为2.35Nm3/h，双眼灶额定用气量为0.70 Nm3/h，热水器额定用气量为1.65 Nm3/h，天然气密度为0.8Kg/Nm3 ，运动黏度为v=1510-6m2/s。由管道系统图可知，此居民楼为四层两户式。根据系统图，将各个管段按顺序编号014，据（7-1）相同燃具或相同组合燃具的同时工作系数N 相同燃具或相同组合燃具数计算各管段的计算流量。根据系统图确定各管段管段的长度，再根据根据计算流量预选各管段管径。统计如下表:表7-1管段编号额定流量（Nm3/h)同时工作系数计算流量（Nm3/h)管段长度L1(m)管径d(mm)010.7010.701.215122.3512.350.915232.3512.350.815342.3512.352.925454.700.562.632.9255611.750.354.114.4326718.800.275.080.6327821.150.265.502.2328923.500.255.8811.03214130.7010.701.21513122.3512.350.91512112.3512.350.81511102.3512.353251054.700.562.630.6255.2 室内燃气管道管径选取由公式计算，求出其当量长度L2，局部阻力系数联合可确定各管段各管件局部阻力系数：实际计算长度：L=L1=L2确定计算流量和预选管径后，通过水力计算图表确定各管段的单位长度压力降；得到单位长度压力降后，由计算长度乘以单位长度压力降算出各管段的压力损失；计算各管段的附加压头，燃气的附加压头可按公式附=g(1.293-0) （7-2） g9.8100.8算出各管段的实际压力损失，为 （7-3）计算的所有数据统计如下：压力降的校核：对于天然气计算压力降一般不超过300pa，将总压力实际压力降与之比较，发现在允许范围内，所以预选管径即确定为实际管径。设计小结这为期一周的课程设计已经到了尾声，看着自己这一周的成果，心里还是颇有成就感的。在这一周的课程设计中，由起初的迷茫，找不到方向，不知所措，在到后来的找到方向，成功完成课程设计，在此过程中，来自于同学和老师的帮助起到了很大的作用，当然自己的坚持不懈也是重要因素。一个人的努力往往是不够的，仅靠个人有时是不能达成或者说快速达成目标的，在此次课程设计中我深有体会。在进行管网水力计算时，校正计算花了很大功夫，然而真正消耗在其上的时间确实因为公式写错和查表中出现的失误。发现这些问题的，正是同组共事的同学，是依靠他们的帮助与共同努力才及时发现并纠正了计算中的错误。这一次的课程设计时间比较紧，而要做的工作却不少，同时有逢考试及复习任务，这让本就有些挑战的课程设计周更加紧张。在这一周中，我除了与设计的相关的学习，还有不少这之外的体会。在这一周刚开始时，我的电脑出现了故障，这极大地拖后了我的工作进度，使得时间变得更加紧迫，任务更加困难，也面临了更多的挑战与抉择，让我深刻理解了统筹兼顾和抓住主要矛盾的重要性以及在实践中的应用。这次的课程设计，培养了我们许多的能力，我个人也是收获良多。在起初设计的时候，常常因为计算上的失误导致进度缓慢，有时甚至在使用Excel时出现了公式弄错的问题，花了好长的时间才发现问题得以解决。设计过程中，耐心和细心是必不可少的，因为计算量比较大，甚至需要反复计算，所以缺少耐心以及细心是不可能完成的。此外，这次的课程设计，让我明白熟练使用CAD的重要性，由于我对CAD的操作的不够熟练，画同样的图，往往要比别人画更多时间。 这次的课程设计，暴露了我的许多