Гидравлический расчёт внутридомовых газопроводов

 

1. Дают описание газифицируемого жилого дома, прилагаемого к заданию: указывают серию дома, количество этажей, секций, квартир, полезную жилую площадь дома, высоту и объёмы кухонь и ванных комнат, а также устройство и расположение вентиляционных и дымовых каналов.

2. Производят подбор оборудования, газовых плит, номенклатура которых определяется в зависимости от объёма кухонь и количества комнат.

3. Определяют места размещения газовых стояков и вводов газа в здание.

4. Составляют расчётную аксонометрическую схему внутридомового газопровода.

5. Определяют расходы газа в домовой сети.

6. Определяют расчётные расходы газа на участках сети по номинальным расходам газа приборами.

,

 

где q^П-4 =40224 КДж/

   q^П-2= 25140КДж

    k₀  по приложению 3^*[5]

7. Определяют фактические длины участков l, расчётные длины участков l_р и общую расчётную длину основного направления до наиболее удалённого прибора ∑l_рi. Фактическую длину определяют по чертежу здания.

Расчётные длины участков определяют по формуле:

 

где l_p - длина по плану, м;

а - процентная надбавка (по таблице 2.2  [6])

8. Определяют среднюю удельную потерю давления для основного направления.

          

 где ∆ Р - расчётный перепад давления в домовой сети, Па (таблица 1.1 [6])

9. По расчётным расходам газа и средней удельной потере давления с помощью номограммы (приложение 3) определяют диаметры участков основного направления d, действительную удельную потерю давления h_д и сопротивление участков h_д l_р.

 

10. Гидростатическое давление для вертикальных участков находят по формуле:

, Па Где Z – разность абсолютных отметок начала и конца рассчитываемого участка, м. pв и pг – плотность воздуха и газа соответственно при н.у. pв=1,293кг/м3.

11. Сопротивление участков определяют с учётом гидростатического давления h_дl_р±H_г и общую действительную потерю давления по основному направлению находят по формуле:

Знак “+” ставится, если газ движется вниз, знак “–“, если газ движется вверх. Действительные потери давления по основному направлению не должны превышать расчетного перепада давления для домовой сети, т.е. 350 Па. Аналогично производится расчет ответвлений.

12. Составляют таблицу гидравлического расчёта домовых газопроводов.

 

Расчётная схема внутридомового газопровода

 

 

Расчет:

Типовой проект 1 464 Д-101.

Высота кухни H=2,7м, объём кухни V=3*2,6*2,7=21,06 .

В кухне расположено окно с форточкой. Обеспечено естественное освещение и вентиляция в каналах.

Здание 4-хэтажное, общее количество квартир 40.

Жилая площадь 4800 м².

В кухнях однокомнатных и двухкомнатных квартир установлены двухконфорочные плиты. В трех- и четырехкомнатных квартирах установлены четырехконфорочные плиты. Газопроводы жилого дома присоединяют к внутриквартальным газопроводам низкого давления. Стояки прокладывают по кухням. На каждом ответвлении к стояку на первом этаже устанавливают отключающие краны. Краны ставят также перед газовым прибором. Газопроводы прокладывают без уклона.

 

 

Рассмотрим на примере участка 1-2

V_1-2 = 1 · 1 · (25140/35360) = 0,706м³/ч

l _р = 1,2(1+ 450 / 100)= 6,6 м

расчетная длина всего основного направления составила 92,145 м

h_ср  = 350 / 92,145 = 3,798 Па/м;

По номограмме подбираем диаметр 21,3x2,8 и действительные потери давления 1,4 Па·м

H_г = 1,2 * 9.8 (1,293 – 0,73) = 6,628 Па

DР_д = 9,24 – 6,628= 2,612 Па

 

Рассмотрим участок 4-5

V_4-5 = 3 · 0,84· (25140/35360) = 1,185 м³/ч

l _р = 2,7(1+ 20 / 100)= 3,24 м

расчетная длина всего основного направления составила 92,145 м

h_ср  = 350 / 92,145 = 3,798 Па/м;

По номограмме подбираем диаметр 21,3x2,8 и действительные потери давления 4 Па·м

H_г = 2,7 * 9.8 (1,293 – 0,73) = 14,91 Па

DР_д = 12,96-14,91= -1,95 Па

На всем основном направлении действительные потери давления составили 189,94 Па , что удовлетворяет необходимым условиям.

Рассмотрим пример расчета ответвления на участке 18-17

V_18-17 = 1 · 1 · (40,224/35360) = 1,129 м³/ч

l _р = 1,2(1+ 450 / 100)= 6,6 м

расчетная длина всего направления ответвления составила 56,695 м

h_ср  = (382,33- 0,4375)/ 56,695= 6,74Па/м;

По номограмме подбираем диаметр 21,3x2,8 и действительные потери давления 2,2 Па·м

H_г = 1,2 * 9.8 (1,293 – 0,73) = 6,628 Па

DР_д = 6,628 + 14,52 = 21,12 Па

Невязка:

Н=

 

 

Таблица 7.1 Расчётные расходы газа в домовой сети

 

N участка	приборы в квартирах	кол-во квартир	коэф-т одновременности	расход газа
				на все квартиры	расчетный
1-2(2-3)	п-2	1	1	0,706	0,706
3-4	п-2	2	0,84	1,185	1,185
4-5	п-2	3	0,73	1,545	1,545
5-6	п-2	4	0,59	1,665	1,665
6-7	п-2	4	0,32	0,903	2,1
	п-4	4	0,265	1,197
7-8	п-2	4	0,2546	0,719	2,962
	п-4	8	0,2484	2,243
8-9	п-2	4	0,2396	0,676	3,914
	п-4	12	0,239	3,238
9-19	п-2	8	0,23	1,298	4,482
	п-4	12	0,235	3,184
19-y	п-2	12	0,213	1,803	8,979
	п-4	28	0,227	7,176
расчет ответвлений
17-16(18-17)	п-4	1	1	1,129	1,129
16-15	п-4	2	0,65	1,468	1,468
15-14	п-4	3	0,45	1,524	1,524
14-13	п-4	4	0,35	1,581	1,581
13-12	п-4	8	0,265	2,393	2,393
12-11	п-4	12	0,2484	3,365	3,365
11-10	п-4	16	0,239	4,317	4,317
10-19	п-4	16	0,235	4,245	5,283
	п-2	4	0,23	1,039

 

Таблица 7.2 гидравлический расчет внутридомовых газопроводов.

N уч			расч. расход газа	длина участка	надбавка	расчетная длина		ср. уд. потери давления	усл. диам.		действ. уд. потери давления		сопр-е участка		гидростат давлнение	падение давл.
1-2			0,706	1,2	450	6,6			21,3x2,8		1,4		9,24		6,628	15,68
2-3			0,706	2,7	20	3,24			21,3x2,8		1,4		4,536		14,91	-10,37
3-4			1,185	2,7	20	3,24			21,3x2,8		2,25		7,29		14,91	-7,62
4-5			1,545	2,7	20	3,24			21,3x2,8		4		12,96		14,91	-1,95
5-6			1,665	10,5	25	13,125			21,3x2,8		5		65,625		57,99	7,63
6-7			2,1	34,3	25	42,825			26,8x2,8		1,55		66,379		0	66,38
7-8			2,962	3,3	25	4,125			26,8x2,8		3,79		15,6338		0	15,63
8-9			3,914	10,9	25	13,625			26,8x2,8		7		95,375		0	95,37
9-19			4,482	0,7	25	0,875			26,8x2,8		10		8,75		0	8,75
19-y			8,979	1	25	1,25			57x3		0,35		0,4375		0	0,44
							92,145									189,94
18-17		1,129		1,2	450	6,6				21,3x2,8		2,2	14,52		6,628	21,12
17-16		1,129		2,7	20	3,24				21,3x2,8		2,2	7,128		14,91	-7.78
16-15		1,468		2,7	20	3,24				21,3x2,8		2,7	8,48		14,91	-6,43
15-14		1,524		2,7	20	3,24				21,3x2,8		2,9	9,39		14,91	-5,55
14-13		1,581		4,6	25	5,75				21,3x2,8		2,95	8,7		25,41	16,71
13-12		2,393		10,9	25	13,625				26,8x2,8		2,3	31,338		0	31,34
12-11		3,365		3,3	25	4,125				26,8x2,8		4,9	20,2		0	20,2
11-10		4,312		10,9	25	13,625				26,8x2,8		4,9	66,76		0	66,76
10-19	5,2834			2,6	25	3,25				26,8x2,8		13		42,25	0	42,25
							56,695									178,62

Подбор оборудования ГРП

 

Подбор регуляторов давления

Регуляторы давления – устройства, предназначенные для регулирования давления и поддержания его после себя на заданном уровне независимо от колебания давления и расхода газа до регулятора.

Газорегуляторные пункты и установки, а также газоиспользующие установки могут надежно и безопасно работать только в том случае, если они оборудованы вспомогательными устрой­ствами, к которым относятся предохранительные запорные (ПЗУ) и предохранительные пружинные сбросные устройства (ПСУ), предназначенные для предотвращения чрезмерного повышения или понижения давления поступающего в газопроводы газа.

Повышение давления представляет большую опасность. Газогорелочные устройства, контрольно-измерительные приборы и другое газовое оборудование, используемое в бытовых, комму­нально-бытовых и промышленных установках, рассчитаны и могут надежно и безопасно работать только при использовании газа определенного давления. Поэтому повышение давления может привести к расстройству режимов горения, к нарушению проч­ности газового оборудования, к заполнению помещения газом, а отсюда, как следствие, к возможным взрывам, пожарам и отрав­лению людей. Причинами повышения давления в газопроводе могут быть либо неисправности регуляторов давления (разрыв рабочей мембраны регулятора давления, выход из строя регуля­тора управления и др.), либо небольшие пропуски газа регуля­торами давления при отсутствии расхода газа в ночные часы (загрязнение поверхности регулирующего клапана), либо ошибоч­ные действия обслуживающего персонала газовых эксплуата­ционных организаций.

В ГРП ПЗУ устанавливают на газопроводе перед регу­лятором давления, а ПСУ — за регуляторами давления.

Расчет дроссельных органов сводится к определению максимального проходимого сечения, обеспечивающего максимальное заданное количество газа. Необходимо, чтобы регулятор обеспечивал заданное регулирование при малых расходах.

Нормальная работа регулятора обеспечивается при условии, когда его максимальная пропускная способность не более 80%, а минимальная пропускная способность не менее 10% от расчетной пропускной способности, то есть должно выполняться неравенство

Регуляторы давления подбираем по расчётному расходу газа при требуемом перепаде давления. Пропускная способность таких регуляторов давления определяется по паспортным данным завода - изготовителя.

Определим отношение абсолютного давления газа на входе в ГРП к абсолютному давлению газа после ГРП.

 = 0,29·10⁶ Па (из расчета сети среднего давления)

= 0,003·10⁶ Па.

 

,

 

где V, V_т - пропускная способность регулятора, м³/ч;

ρ, ρ_т - плотность газа при нормальных условиях, кг/м³;

Р, Р_1т - абсолютное входное давление газа, МПа;

Предварительно принимаем регулятор давления РДУК2Н-50 с условным диаметром D_y = 50 мм и диаметром седла 35 мм.

Согласно таблице 7.13, [1]:

V_т = 3125 м³/ч;

Р_1т = 0,6 МПа.

ρ = 0,73 кг/м³ (определена в пункте 1)

Устойчивая работа регулятора давления будет при его загрузке в пределах от 10% до 80%. Проверим выполнение этого условия:

0,1·V ≤ V_p ≤ 0.8·V

0,1·2031,25 ≤ V_p ≤ 0,8·2031,25

V_p = 4363,7 м³/ч, (из пункта 3.1)

203,125≤4363,7≤1625

Условие не выполняется значит принимаем регулятор давления РДУК2Н-50 с условным диаметром D_y = 50 мм и диаметром седла 35 мм.

Предварительно принимаем регулятор давления РДУК2Н-100 с условным диаметром D_y = 100 мм и диаметром седла 70 мм.

Согласно таблице 7.13, [1]:

V_т = 9900 м³/ч;

Р_1т = 0,6 МПа.

ρ = 0,73 кг/м³ (определена в пункте 1)

Устойчивая работа регулятора давления будет при его загрузке в пределах от 10% до 80%. Проверим выполнение этого условия:

0,1·V ≤ V_p ≤ 0.8·V

0,1·6435 ≤ V_p ≤ 0,8·6435

V_p = 4363,7 м³/ч, (из пункта 3.1)

643,5≤4363,7≤5148

 

Подбор фильтров

Газовые фильтры в ГРП предназначены для очистки транспортируемого по газопроводам газа от пыли, ржавчины и других механических примесей, которые приводят к преждевременному износу газопроводов, запорной и регулирующей арматуры, нарушают работу контрольно-измерительная и регу­лирующих приборов. Если расстояние от источника газа до потребителя более 1км, то требуется устанавливать фильтр.

Необходимая степень очистки фильтром газового потока обес­печивается при ограниченных скоростях газа, определяемых максимально допустимым перепадом давления в фильтрующем элементе (кассете, сетке), который не должен превышать для сетчатых фильтров 5000, для волосяных 10 000  на новом фильтре, а также после их чистки или промывки, т. е. на чистой кассете (сетке), соответственно 2500 и 5000 Па.

Для измерения перепада давления (засоренности) на работающем фильтре применяются дифманометры ДТ-5 или ДТ-50, которые присоединяются к штуцерам, которые имеются в корпусе фильтра.

С регулятором РДУК применяются фильтры волосяные и фильтры кассетные сварные

Применяем волосяной фильтр.

Фильтр подбирается по пропускной способности (таблица 7.20[1]):

 

 

где ∆р и ∆р_Т – расчетный и табличный перепад давления, МПа,

р₁ – абсолютное входное давление газа, МПа;

ρ - плотность газа, для которого подбирается фильтр, кг/м³;

р_Т – абсолютное входное давление по таблице, МПа.

       V_T – табличный расход газа, проходящий через ГРП

Проверим возможность применения волосяного фильтра ФВ200 для расхода газа, проходящего через ГРП, V_T=6500 м³/ч

V_р = 4363,7 м³/ч.

∆р =∆р_Т =0,01 МПа;

ρ = 0,73 кг/м³;

р_Т=0,29+0,1=0,39 МПа.

                              V=5244,14 м³/ч  > V_p=4363,7 м³/ч – фильтр подходит.

К установке в ГРП принимаем сварной кассетный фильтр ФВ200.