《燃气输配》课程设计计算书

1、XXXXXXX大学环境与能源工程学院课程设计任务书课题名称： 燃气输配指导教师： XXXXXX系 别： 环境与能源工程学院专 业： 建筑环境与设备工程班 级： XXXXXX学 号： XXXXXX姓 名： XXXXXX 目录第一章 设计大纲31.1工程概况31.2、设计资料31.3、设计的内容31.4、设计的步骤31.5、成果41.6、参考资料4第二章 气源性质的计算42.1 、参数计算4 第3章 调压柜选取7第四章 小区燃气管道设计84.1、确定庭院管道的管材84.2、平面管道布置及绘制84.3、庭院燃气管道的水力计算9第五章 设计总结13第一章 设计大纲1.1. 工程概况本工程为某小区燃气工

2、程，10栋居民楼，共624户。居民用户的用气量每户按照安装10升燃气热水器及双眼灶具各1台的用气量设计，总设计量用气液化石油气为72标准立方每小时。天然气为215.18标准立方每小时。考虑以后燃气管道互换性，管道设计以天然气介质进行设计。供气方式：区域调压、中压进户（由区域调压箱调压至表压8kPa进户,户内由户内调压器调至表压液化石油气：3.2kPa，天然气为2.4kPa）。设计压力及温度：区域调压箱前中压管道为0.4MPa（表压），区域调压箱后到用户调压器管道为9kPa（表压），户内调压器后5kPa（表压）。设计温度：常温。本工程是某小区燃气管道布置安装，其中共有住宅楼10栋，居住户数共76

3、0户，起源由小区主入口中压管道引入，经小区调压柜调压后分两个区供给各路用户，本小区采用单户计量。调压站出口压力3000Pa。1.2. 设计资料1、气源参数：天然气 组分CH4 C2H6 C3H8 C4H10 CO2 N2百分比83.86.94.54.5 0.10 0.202.土建资料：小区庭院平面分布图（设计资料图1） 第二章 气源性质的计算 2.1燃气性质的计算（1） 平均分子量天然气中的气体成分有CH4 C2H6 C3H8 C4H10 CO2 N2。气体的容积成分分别对应为83.8 6.9 4.5 4.5 0.10 0.20由【1】中的表1-2查得各组分的分子量按照下式得出气体的平均分子量

4、。M=0.01（83.816+6.930+4.544+4.558+0.1044+0.2028）=20.168（2） 平均密度天然气中的气体成分有CH4 C2H6 C3H8 C4H10 CO2 N2 气体的容积成分分别对应为83.8 6.9 4.5 4.5 0.10 0.20。由【1】中的表1-2查得各组分密度，按照下面公式得出气体的平均密度。 =0.01（83.80.7174+6.91.3553+4.52.0102+4.52.7030+0.101.9771+0.201.2504）= 0.9113 Kg/Nm3 （3）相对密度S=0.9113 1.293=0.7048(4) 动力粘度天然气中的气

5、体成分有CH4 C2H6 C3H8 C4H10 CO2 N2 气体的容积成分分别对应为83.8 6.9 4.5 4.5 0.10 0.20。首先将容积成分换算为质量成分 换算公式为 按换算公式，各组分的质量成分为：gcH4 =83.816100/2016.8=134080/2016.8=66.48gc2H4 =6.930100/2016.8=20700/2016.8=10.26gc3H8=4.5 44100/2016.8=19800/2016.8=9.82gC4H10 = 4.5 58100/2016.8=2100/2016.8=12.94gco2=0.10 44100/2016.8=2200

6、/2016.8=0.22gN2=0.2028100/2016.8=1960/2016.8=0.28接着计算混合气体的动力粘度 由【1】中表1-2、和表1-3查得各组分的动力粘度为依次为10.3958.67.5026.83514.02316.671，将各组分的动力粘度代入下式，混合气体的动力粘度为=99.2/(66.48/10.395+10.26/8.6+9.82/7.502+12.94/6.835+0.22/14.023+0.28/16.671) 1000000=9.24 106 Pas(5) 运动粘度根据以上计算的动力粘度和平均密度数值，代入下面公式得出混合气体的运动粘度=9.24 106

7、/0.7048=13.11 106 Pas（6）高发热值天然气中的气体成分有CH4 C2H6 C3H8 C4H10 CO2 N2 气体的容积成分分别对应为83.8 6.9 4.5 4.5 0.10 0.20。由【1】中的表1-2查得各组分的高发热值分别为39.842MJ/Nm3、70.351MJ/Nm3、101.266MJ/Nm3、133.886MJ/Nm3、0MJ/Nm3、0MJ/Nm3。将以上数据代入下面的公式得出：=83.839.842+6.970.351+4.5101.266+4.5133.886=4882.3655 MJ/Nm3（7）低发热值天然气中的气体成分有CH4 C2H6 C3

8、H8 C4H10 CO2 N2 气体的容积成分分别对应为83.8 6.9 4.5 4.5 0.10 0.20。由【1】中的表1-2查得各组分的低发热值分别为35.902MJ/Nm3、64.3970MJ/Nm3、93.2400MJ/Nm3、123.649MJ/Nm3、0MJ/Nm3、0MJ/Nm3。=83.835.902+ 6.964.3970+4.593.2400+4.5123.649=4428.9274MJ/Nm3（8）爆炸极限天然气中的气体成分有CH4 C2H6 C3H8 C4H10 CO2 N2 气体的容积成分分别对应为90.5%、4.3%、3.5%、0.5%、 0.5% 、0.7%。其

9、中含有惰性气体CO2 N2则：yN2+yCH4=(0.7+90.5)%=91.2%,惰性气体/可燃气体=0.7/90.5=0.008yCO2+yCH4 =(0.5+90.5)%=91%,惰性气体/可燃气体=0.5/90.5=0.006 由【1】中的图1-12查得各混合组分在上述混合比时的爆炸极限相应为4%-16%和4%-15%。由【1】中表1-2查得C2H6 ，C3H8 C3H6爆炸极限分别为2.9%-13.0%，2.7%-34.0%，2.0%-11.7%。按一下公式即可得出混合气体的爆炸极限。得出 L=2.06%-12.24%（9）平均临界压力由【1】中的表1-2查得混合气体各组分的临界压力

10、，代入下列的公式中得出：=0.01（90.54.64+4.34.88+3.54.4+0.54.76+0.57.39+0.73.39）=4.65M Pa（10）平均临界温度由【1】中的表1-2查得混合气体各组分的临界温度，代入下列的公式中得出： = 0.01（90.5191.05+4.3305.45+3.5368.85+0.5364.75+0.5304.2+0.7126.2）=203.17K 第三章 调压柜的选取 该小区共有874个燃气用户，每户装设一个双眼灶和一个快速热水器，根据【1】中的表2-6查得居民生活用燃具的同时工作系数k=0.13。燃气灶的额定流量为1.0Nm3/h台；家用燃气热水器

11、额定流量为1.1 Nm3/h台，则Qh=2.1Nm3/h台，Kt =1。根据所有燃具的额定流量及其同时工作系数确定，计算公式如下： QhKt（KNQn）得出Qh=8740.1322.1= 242.273Nm3/h。所以根据计算流量选用，费希尔久安出厂的JE-300D/S型的调压柜 调压器型号：RTZ-50FQB 额定流量：300Nm3/h 进口压力范围：0.020.4MPa 出口压力范围：130KPa 调压精度：5% 关闭压力（KPa）：10% 工作温度（）：-2060 进口管径（DN)：50mm 出口管径（DN）：80mm 在实际运行中，调压柜阀门不宜处在完全开启的状态下工作，因此选用调压器

12、时，调压器的最大流量与调压柜的计算流量（额定流量）有如下关系： Q1=242.2731.2=290.728 Nm3/h第四章 小区燃气管道设计4.1、确定庭院管道的管材金属管材壁厚较其他管材较薄，节省金属用量，但腐蚀性差、成本高，运输安装不便。PE管具有良好的柔韧性且具有良好的耐腐蚀性，可耐多种化学介质的侵蚀，无电化学腐蚀。因此，PE管埋地敷设不需要做防腐和阴极保护。除此之外，PE管具有良好的气密性，严密性优于钢管；管内壁平滑，提高 介质流速，提高输气能力，较之相同的金属管能输送更多的燃气；成本低，材质轻且卫生无毒。综合以上的比较，本设计的庭院管道采用PE管以提高输送效率以及节省防腐投入。聚乙

13、烯燃气管道分为SDR11和SDR17.6两个系列。SDR为公称外径与壁厚之比。SDR11系列宜用于输送人工煤气、天然气、气态液化石油气；SDR17.6系列宜用于输送天然气。由于本工程考虑输送天然气，所以选用SDR11系列的聚乙烯燃气管材。4.2 、平面管道布置及绘制布置：庭院管道尽量敷设在街坊、里弄的道路上，在有车辆通行的道路上布线时，应尽量敷设在人行道上,在有车辆通过的道路上应加套管。地下燃气管道与建筑物，构筑物或相邻管道之间的水平距离有一定的要求1。在本设计中，地下管道与各楼平行时间距为2.5m，部分管道由于实际布线不能统一为该距离，在平面布置图中将标示；地下管道与各楼垂直时，间距为1.5

14、m；为保证引入管与建筑物基础的间距要求，地下燃气管道与墙面的垂直间距为770mm。绘制：(1) 标明管线平面位置。(2) 对于管道附件：图上应标示出气流方向；图中应标示出与本设计有关的建（构）筑物名称，如调压站、阀门井等。 (3) 地下燃气管道穿越城镇主要干道时，应敷设在套管内，并应符合一定要求1。本设计中未遇到类似情况，故不作说明。(4) 燃气管道不得在地下穿过房屋及其它建筑物，不得平行敷设在电车轨道之下，也不得与其它地下设施上下并置。4.3、庭院燃气管道的水力计算（1）绘制管道水力计算图（如下图所示）：水力计算图包括以下内容：庭院管道布置；管段编号；计算流量；管段长度；管径。该小区燃气管道

15、布置简图如下所示：图2-1（2）流量计算该小区内的住宅楼总共有21栋，计算庭院管网小时计算流量时，由于管道节点较多，若全部按节点给管段编号，管段数量太多，计算繁琐且无实际意义，且考虑实际楼前管一般管径变化不宜过多，所以在这里管段编号时按一栋楼一节点进行标注（标注的管道如上图所示）。计算方法利用同时工作系数法计算各管道的小时计算流量。计算公式如下： QhKt（KNQn）以1#即管段12-13为例：该栋住宅楼共有个用户即N=72，每户装设一个双眼灶和一个快速热水器，根据【2】中的表2-6查得居民生活用燃具的同时工作系数k=0.172。燃气灶的额定流量为1.0Nm3/h台；家用燃气热水器额定流量为1

16、.1 Nm3/h台，则Q1=2.1 Nm3/h台，Kt =1。Qh1Kt（KNQn）=720.1722.1=26.001 Nm3/h。所以管段12-13的流量为Qh 1=26.001Nm3/h。同方法可算出各管段的小时计算流量，见下表2-2。因为小区燃气管道的设计只涉及室外庭院内的管道，所以管道的允许压降根据下表得出为P =1250 Pa表2-1 低压燃气管道压力降分配参考表 （Pa） 燃气种类及燃具额定压力总压力降街区单层建筑多层建筑庭院室内庭院室内人工燃气1000900500200 200100300天然气200016501050300300200400将各管段依次进行节点编号，取管段0-

17、1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11为干管，总长399.6 m，根据给定的允许压力降1250Pa，考虑局部阻力取10%，单位长度摩擦损失为： p/l=1250/(399.61.1)=2.84Pa/m以10-11管段为例，管段计算流量为：Q=30.341Nm3/h 为了利用PE管水力计算表进行水力计算，要进行密度修正。Pa/m 由Q=30.341Nm3/h，在Pa/m附近查得d=50mm，Pa/m；对应实际密度下的单位长度摩擦阻力损失Pa/m，该管段长86.1m，摩擦阻力损失Pa。干管各管段计算结果列表于表2-2，从表中可见干管总阻力损失为1144.02Pa，趋近允许压力降1250Pa

18、。支管的水力计算，此处采用全压降法。以支路8-22-23管段为例：由于支管8-22-23与干管8-9-10-11并联，其允许压力降Pa，仿照干管的水力计算，得管径d=50mm，实际摩擦阻力损失Pa，趋近允许压力降，其他支管的水力计算见表2-2。表2-2 枝状管道水力计算表管段编号额定流量用户数同时工作系数计算流量管段长度管径单位长度压力损失密度修正后的单位压损摩擦阻力损失总阻力损失QNkQhLdP/LP/L*0.806PP单位m3/h户m3/hmmmPa/mPa/mPaPa0-12.18740.132242.2732.21403.553.27.041144.021-22.17720.13321

19、5.62077.41403.552.24173.382-32.16400.135181.442.51253.553.693-42.15800.136165.648271253.552.875.64-52.14480.139130.77181253.552.217.65-62.13760.142112.123311103.552.5679.366-72.13160.14898.21351103.552.0810.47-82.12440.15579.42237.1903.553.6133.568-92.11720.16358.87661.5903.552.2135.39-102.11280.16744.89061.8753.553.12192.8210-112.1840.17230.34186.1633.553.6309.96各支管水力计算1-122.11020.17036.414124.2637.925.52685.5812-132.1720.17226.00154507.928.06435.241120.822-142.11320.16746.29277755.813.22248.2514-152.1960.1703