Выбор оборудования для сетевых ГРП.

Оборудование для сетевых газорегуляторных пунктов состоит из следующих основных узлов и элементов: узла регулирования давления газа с предохранительно-запорным клапаном и обводным газопроводом (байпасом), предохранительного сбросного клапана, комплекта контрольно-измерительных приборов, продувочных линий.

Газ высокого или среднего давления входит в ГРП и поступает в узел регулирования, в котором оборудование по ходу движения газа располагают в такой последовательности: отключающее устройство; фильтр для очистки газа от механических примесей и пыли; предохранительный запорный клапан для отключения подачи газа потребителям (при недопустимом повышении или понижении давления после регулятора); регулятор для снижения давления газа и поддержание давления после себя; отключающее устройство.

Для очистки газа на ГРП устанавливаются волосяные или сетчатые фильтры.

Исходными данными для подбора оборудования ГРП являются: расход газа и пределы его изменения, давление газа на входе и выходе, плотность, влажность газа, степень необходимости учета расхода газа.

Выбор регулятора давления

работы зависит от перепада давления в дроссельном органе. При малых перепадах происходит до критическое истечение газа; при значительном перепаде наступает критическое истечение,то есть когда скорость газа равна скорости звука в газовой среде. Это критическое отношение давлений определяется зависимостью

,

где Р₁ - абсолютное давление газа до регулятора, кгс/см²;

Р₂ - абсолютное давление газа после регулятора, кгс/см²;

к - показатель адиабаты (для природных газов), к = 1,3;

 

 0,5 - критическое отношение давлений для природного газа.

Регулятор работает в до критическом режиме Р₂ /Р₁ ³ 0,5

Пропускная способность регуляторов давления РДУК (м³/ч) вычисляется по формуле

,

где f - площадь седла клапана (с учетом площади сечения штока), см²;

с - коэффициент расхода;

j - коэффициент, зависящий от отношения Р₂ /Р₁;

Р₁ - абсолютное давление газа на входе, кгс/см²;

r_г - плотность газа, кг/м³.

Подберем регулятор давления для ГРП 2 пропускной способностью Q = 2422 м³/ч (при нормальных условиях) и избыточном давлении газа на входе с  р₁= 425 кПа. На выходе низкое давление (избыточное) равно 0,3 кгс/см². Газ природный с плотностью r_г = 0,63 кг/м³.

 Проверяется возможность использования регулятора РДУК2 – 100/50 с диаметром седла клапана 100 мм, для которого по

  f = 19,6 см², с = 0,42.

Отношение давлений Р₂ /Р₁ = 1,3 / 5,33 = 0,24 < 0,5 является критическим и для него по графику значение коэффициента   j = 0,48.

Q_р=159,5´19,6´0,42´5,33´0,48´Ö1/0,63 = 4232 м³/ч.

Полученная пропускная способность регулятора является максимальной, а номинальная составляет 80%, то есть

Q_ном = 0,8´4232 = 3386 м³/ч.

Выбранный регулятор РДУК2 -100/50 удовлетворяет поставленным требованиям.

Подбор газовых фильтров

Подбор газовых фильтров сводится к определению расчетных потерь давления в них, которые складываются из потерь в корпусе и на кассете фильтра. Во избежание разрушения кассет эти потери не должны превышать 1000 мм. в. ст., а для обеспечения нормальной работы фильтра, с учетом засорения, следует принимать потери не более 400 - 600 мм. в. ст.. Для сетчатых фильтров потери давления обычно не вычисляют, а принимают по фильтру соответствующего диаметра.

Для сварных волосяных фильтров потери давления для заданного расхода газа вычисляются по формуле

,

где DR_гр.кор. и DR_гр.кас. - соответственно потери давления в корпусе и на кассете, кПа;

R₁ - абсолютное давление газа перед фильтром кгс/см²;

r_г - плотность газа кг/м³.

Проверим возможность применения волосяного сварного фильтра диаметром Д_у = 100 мм. Определяем потери давления в корпусе и на кассете для расхода Q = 2422м³/ч:

DR_гр.кор. =180 мм. в. ст.,

DR_гр.кас. = 43 мм. в. ст..

Отсюда суммарные потери давления в фильтре составят

DR = (180 + 43) ´ 7/5,33 ´ 0,63/0,73 = 253 мм. в. ст.

что составляет 25% от предельно допустимых потерь (1000 мм. в. ст.). С учетом полученных данных фильтр Д_у = 100 пригоден для применения в данном случае.

 

Расчет дымохода

Рис.1:Схема расположения дымовых труб

1 – условная линия под углом 45 градусов к горизонту; 2 – зона ветрового подпора.

 

 Рассчитаем дымоход, отводя­щий продукты сгорания от быстродействую­щего водонагревателя. В водонагревателе сжигается природный газ, для которого вели­чина Q^C_H=36970 кДж/м³; V₀=9,36 м³/м³; V_г=10,48 м³/м³. Соединительная труба диа­метром 130 мм имеет длину 3 м, вертикальный участок, равный 0,3 м, и три поворота. Высо­та дымохода во внутренней кирпичной капи­тальной стене сечением 125×125 мм имеет вы­соту 5 м до чердака. Дымоход на чердаке и сверх кровли сечением 125×125 мм имеет толщину стены 0,5 кирпича, высоту 4 м и над оголовком металлический зонт.

1. Предположим, что разреже­ние перед тягопрерывателем водонагревателя составляет 3 Па, поэтому подсос воздуха не учитываем. Основные показатели работы водо­нагревателя берем из табл. 19.2[3]: Q=28,5 кВт, а=2,5; t_ух=170 °С.

2. Рассчитаем охлаждение газа в верти­кальном участке присоединительной трубы по формуле

где t_ов=20 °С;

количество продуктов сгорания при α=2,5 равно:10,48+(2,5—1)9,36=24,52 м³/м³;

расход газа равен:  м³ /ч;

Q_ПС=2,78·24,52=68,17 м³/ч; F_B=3,14·0,13·0,3 = 0,12 м².

Коэффициент теплопередачи k = 4,05 Вт/(м²·град), температура после вер­тикального участка равна t₁=170-2,8=167,2 °С.

3. Охлаждение газа в присоединительной трубе длиной 3-0,3=2,7 м.

                  

Температура газов в начале дымохода t₂ = 167,2 - 23,1=144,1 °С.

4. Охлаждение во внутреннем дымоходе

k = 2,44 Вт/(м²·град); F_B=0,125·4,05=2,5 м².

Температура в конце дымохода t₃=144,1 - 25,9 = 118,2 °С.

5. Охлаждение в наружном дымоходе

k =3,37 Вт/(м²·град); F_B=0,125·4,4=2 м².

Температура газов, уходящих из трубы, t₁ = 118,2 - 22,4 = 95,8 °С. Она больше темпе­ратуры точки росы:

t_тр=46 °С (см. табл. 19.2)[3].

6. Рассчитаем тягу. Тягу, создаваемую вертикальным участком соединительной тру­бы, определяем по формуле

Тяга, создаваемая дымоходом, равна:

Па

; H=5+4=9м

Суммарная тяга

Δp_T =1,18+26,7=27,88 Па.

7. Определим потери на трение:

а) в присоединительной трубе:

(f = 0,0133 м² — сечение присоединительной тру­бы);

Коэффициент трения принимаем равным 0,04, а плотность продуктов сгорания -1,3 кг/м³. Потери давления Δp_T рассчитываем по формуле

Па

б) в дымоходе:

 (f = 0,0156 м² — сечение дымохода);

                 λ=0,04; d_э =0,125 м;   Па

 

 

8. Определим потери на местные сопро­тивления:

а) в присоединительных трубах: коэффициенты местных сопротивлений: при входе в тягопрерыватель ζ₁=0,5; повороте ζ₂= 0,9·3= 2,7; при входе в кирпичный дымо­ход ζ₃=1,2; ∑ζ = 4,4;

Па;

б) в дымоходах;

коэффициент сопротивления при выходе ζ=1,5

Па;

9. Определим разрежение перед газовым прибором

Δр_раз=27,88-(1,91+3,95+9,10+2,06)=10,86 Па.

Разрежение превышает минимально необ­ходимое (3 Па), следовательно, дымоход обес­печит нормальную работу водонагревателя. В действительных условиях работы разрежение перед водонагревателем несколько снизится против полученной величины 10,86 Па, так как в результате подсоса воздуха через тягопре­рыватель уменьшится тяга и увеличатся по­тери давления при движении газов в дымо­ходах.

Расчет атмосферной горелки

Рассчитаем атмосферную горелку производительностью Q₁=10 м³/ч, в которой сжигают природный газ с теплотой сгорания Q^c_н=36970 кДж/м³, ρ=0,63 кг/м³, V₀=9,3 м³/м³. Давление газа перед горелкой Δр_газ=1,3 кПа.

Выбираем расчетные значения основных параметров горелки α'=0,6, d_o=6 мм, W_o=1,65 м/с. Принятая скорость позволяет работать горелке с перегрузкой до 2,95/1,65= 1,79 раза (см. табл. 17.2)[3]. При значении α'=0,6 проскока пламени не будет. Следовательно, диапазон регулирования го­релки составляет 0...1.79 номинальной нагруз­ки. Глубину выходных каналов принимаем 12 мм.

1. Рассчитаем суммарную площадь выход­ных отверстий

2. Определим коэффициент эжекции по формуле:

3. Найдем значения коэффициентов по­терь. Принимаем эжекционную трубку ти­па в (рис. 17.25)[3], k=3. Для отверстий го­релки принимаем коэффициент µ₀=0,8, а тем­пературу подогрева 100 °С.

Рассчитаем величину ζ и коэффициент k₁ по формуле:

   

Коэффициент расхода сопла принимаем равным µ_с = 0,9.

4. Определим площадь и диаметр сопла по формуле:

,  d_c=7,8мм

5. Найдем F_1опт по формуле:

6. Рассчитаем А по формуле:

Так как А<1, следовательно, давление га­за Δр_газа=1,3 кПа больше минимально не­обходимого. Для сокращения размеров го­релки рассчитываем ее на неоптимальный ре­жим. Определяем величину х из формулы:

0,806·х² - 2·х+0,806=0; х=0,506

7. Определяем F_г по формуле:

F₁=x F_1ОРТ=0,506·1,14=0,577; F_г=F₁ ·F₀= 0,577·111=64 см², d_г=9,0 мм.

 

Заключение

 

Результатом выполнения данной курсовой работы является разработка проекта газоснабжения жилого района. В рамках работы выполнено решение основных проектных задач по определению расчетных расходов газа в сети и газодинамического расчета газопроводов, правильной их трассировки т подбора газового оборудования, труб и арматуры. 

В процессе выполнения проекта были накоплены навыки работы с нормативно-справочной литературой и проектной документацией.

Была выбрана схема прохода через препятствие(водная преграда) и осуществлен подбор основного оборудования для сетевого ГРП.

Принятые в рамках работы решения соответствуют действующим нормам на проектирование систем газоснабжения и современному уровню развития технологий в области энергоснабжения.