燃气输配课程设计

目录TOC\o"1-3"\h\u11985目录 214411第一章、管道设计基础资料 1295091.1现状管道接口位置 1309301.2燃气压力 1202311.3土壤性质及腐蚀性能 1153001.4气候条件 25051.5供气区域规划平面图和现状平面图（管线综合图） 2150071.6其他地下管道布置的规划图和现状图 250701.7燃气成分及物性参数 3204891.7.1基本气体性质 342081.7.2混合物容积组成、质量组成 4191101.7.3平均分子量 4229621.7.4平均密度和相对密度 591391.7.5虚拟临界压力、虚拟临界温度 540161.7.6粘度 680401.7.7热值 782311.7.8爆炸极限 7198161.8供气区域用户、用气量资料 8147451.8.1拟定用户燃具 8209471.8.2每户用气量的拟定 822231.8.3每栋用气量 925518第二章、水力计算 1065072.0燃气管网布线 1050492.1水力图 12171932.2拟定各管段计算流量 12181722.3允许压力降 12321372.4预选管径 13272652.5管道壁厚计算 13116942.6计算内径 14210152.7摩擦阻力损失 15139492.8局部阻力损失 175412.9附加压头 17111942.10校核、拟定压力级制、调压方式 1725756第三章、管材与设备选型 1818235第四章、管道防腐设计 2011324参考文献 21、管道设计基础资料1.1现状管道接口位置管道接入处如图所示，根据导师设计规定，选择A处接入1.2燃气压力接入点市政燃气管网的压力等级为中压，设计压力均为0.2MPa，社区内末端压力≮0.15MPa，低压管网设计压力为0.01MPa，煤气表前压力≮3000Pa。管道坡度≮0.3‰；

灶前额定燃气压力规定：R2燃料2023Pa1.3土壤性质及腐蚀性能土壤性质：华北平原地带性土壤为棕壤或褐色土。腐蚀性能：我国华北地区的土壤一般为中碱性土壤。土壤pH值一般为7.0～8.5;SO42-含量占土壤重量的0.005%～0.045%;Cl-的含量占土壤重量的0.002%～0.012%;Mg2+含量占土壤重量的0.001%～0.002%。1.4气候条件社区位于华东某平原区域，属亚热带南缘季风气候区，冬夏长春秋短，温暖潮湿，雨量充沛。气温：年平均气温16度；地温：数据缺失；地下水位线：26.55米（以2023年6月30日北京市885个地下水位监测点数据为例）极限冻土深度≯0.3m；1.5供气区域规划平面图和现状平面图（管线综合图）CAD图见附录1.6其他地下管道布置的规划图和现状图数据缺失1.7燃气成分及物性参数 1.7.1基本气体性质按任务书规定，选用石油伴气愤：甲烷①丙烷②正丁烷③按丙烯④二氧化碳⑤氧气⑥氮气⑦体积分数（%）81.7%6.20%4.80%4.90%0.30%0.20%1.90%分子式CH4C3H8C4H10CmHnCO2O2N2分子量M16.04344.09758.12442.08144.009831.998828.014摩尔容积VM22.362121.936221.503621.9922.260122.392322.403密度ρ0.71742.01022.7031.91361.97711.42911.2504相对密度S（空气=1）0.55481.5542.091.479——————气体常数R517.1184.5137.2193.8188.74259.585296.66临界参数临界温度TC191.05368.85425.95364.75304.2154.8126.2临界压力PC4.64074.39753.61734.76237.38665.07643.3944临界密度ρC

162226225232468.19430.09310.91热值高热值Hh39.842101.266133.88693.667——————低热值HL35.90293.24123.64987.667——————爆炸极限爆炸上限Lh（体积%）52.11.52——————爆炸下限LL（体积%）159.58.511.7——————粘度动力粘度10.3937.5026.8357.64914.02319.41716.671运动粘度14.53.812.533.997.0913.613.3无因次系数C164278377321266131112沸点t（℃）-161.49-42.05-0.5-47.72-78.2-182.98-195.78定压比热CP1.5452.964.132.6751.621.3151.302绝热指数K1.3091.161101441.171.3041.41.402导热系数0.030240.015120.013490.014670.013720.250.024891.7.2混合物容积组成、质量组成（1）容积组成r序号①②③④⑤⑥⑦名称甲烷丙烷正丁烷按丙烯二氧化碳氧气氮气体积分数（%）r81.7%6.20%4.80%4.90%0.30%0.20%1.90%（2）质量组成g序号①②③④⑤⑥⑦名称甲烷丙烷正丁烷按丙烯二氧化碳氧气氮气g0.61190.12760.13020.09630.00620.00300.02481.7.3平均分子量M=21.4213591.7.4平均密度和相对密度（1）平均密度ρ=0.9668057相对密度混合气体相对密度计算公式S=0.747722891.7.5虚拟临界压力、虚拟临界温度虚拟临界压力PCm=4.5678862（Mpa）虚拟临界温度TCm=220.8949（K）1.7.6粘度混合气体动力粘度计算公式μ=9.×10^-6m2/st=20℃混合气体动力粘度T=273.15+20=293.15Kμt=9.72684688×10^-6m2/s计算密度ρ=0.97847073kg/立方米运动粘度=9.×10^-6m2/s考虑到抱负气体与实际气体的差异，将运动粘度调整为软件计算的10.6739×10^-6m2/s手算误差为6.87%计算软件基于REFPROP模型1.7.7热值计算得到：HH=49.845617MJ/m3HL=45.343649MJ/m31.7.8爆炸极限爆炸上限：3.%爆炸下限：13.95575413%1.8供气区域用户、用气量资料该社区内地势平坦，本设计的范围仅涉及社区平面图中划定区域内的1#~8#楼房，共8栋，各栋楼房居民户数分派方案如下表所示：合计220单位（户）1.8.1拟定用户燃具各户居民均选用海尔公司产YZ12T-2型双眼灶具，不考虑其他燃气具，燃具额定热负荷：4.1kW，灶前额定燃气压力规定：R2燃料2023Pa；1.8.2每户用气量的拟定燃气额定热负荷：4.1kW；式中：灶具额定用气流量（）为本设计所用天燃气的低热值（）每户用气量：Qn=4.1*3600/45.344=0.3255m³/h1.8.3每栋用气量查表得同时工作系数，运用公式计算出每一栋的计算流量方案1#楼2#楼3#楼4#楼5#楼6#楼7#楼8#楼合计H2（户数）2224182030244042220同时工作系数0.4420.4340.4620.450.40.4340.390.388每栋用气量3.1653.3902.7072.9303.9063.3905.0785.30429.870 、水力计算2.0燃气管网布线社区内燃气管道采用地下敷设，地下燃气管道宜沿城乡道路敷设，一般敷设在人行便道或绿化带内。本设计为八栋居民楼供应燃气，由社区平面图可以确认管线采用枝状布置。（一）布线原则应考虑：（1）管道中燃气的压力；（2）街道地下其他管网的密集限度与布置情况；（3）接到交通量和路面结构情况，以及运送干线的分布情况；（4）所输送燃气的含湿量，输送是燃气要考虑必要的管道坡度，而输送干燃气则不用考虑管道坡度；（5）与该管道相连接的用户数量及用气量情况，该管道是重要管道还是次要管道；（6）线路上所碰到的障碍物情况；（7）土壤性质、腐蚀性能和冰冻线深度；（8）该管道在施工、运营和发生故障时，对城乡交通和人民生活的影响。（二）低压管网的燃气布置低压管网的重要功能是直接向各类用户配气，低压管网的布置一般应考虑：（1）燃气管网的输气压力低，沿程压力降的允许值也较低，故低压管网成环时变长一般应控制在300～600m之间。（2）为保证和提高抵押管网的供气可靠性，给低压管网供气的相邻调压站之间的管道应成环布置。（3）有条件时低压管网应尽也许布置在街坊内兼作庭院管道，以节省投资。（4）低压管道应按规划道路布线，并应与道路轴线或建筑物的前沿相平行，尽也许避免在高级路面下敷设。（5）低压管道仅在调压室出口设立阀门，其余一般不设阀门。为了保证在施工和检修时互不影响，也为了避免由于泄漏出的燃气影响相邻管道的正常运营，甚至逸入建筑物内，地下燃气管道与建筑物、构筑物以及其他各种管道之间应保持必要水平净距。见下表。表3.3地下燃气管道与建筑物，构筑物或相邻管道之间的水平净距表（m）项目地下燃气管道低压中压B中压A次高压B次高压A建筑物的基础外墙面0.7—1.0—1.5——4.5—6.5给水管0.50.50.51.01.5污水、雨水排水管1.01.21.21.52.0电力电缆直埋在导管内0.51.00.51.00.51.01.01.01.51.5通讯电缆直埋在导管内0.51.00.51.00.51.01.01.01.51.5燃气管道DN≤300mmDN＞300mm0.40.50.40.50.40.50.40.50.40.5热力管直埋热水蒸汽1.01.01.02.01.02.01.02.01.53.0在管沟内1.01.01.51.52.0电杆基础≤35kV＞35kV1.02.01.02.01.02.01.05.01.05.0通讯照明电杆1.01.01.01.01.5铁路路堤坡脚5.05.05.05.05.0有轨电车钢轨2.02.02.02.02.0街树0.750.750.751.21.2在本设计中，地下管道与各楼水平净距均保持≥3m。其他应遵从低压管线的布线原则。2.1水力图2.2拟定各管段计算流量以6-5为例：计算流量为5#楼的计算流量3.906立方米/小时。进而拟定每一管段计算流量见附表2.3允许压力降灶前额定燃气压力规定：R2燃料2023Pa所以=0.75×2023+150=1650pa错误：（入户管压降分派未分派）0-1-7-8-9-17为最长管线，长度为200米所以单位长度与允许压降为8.25pa/m2.4预选管径根据管段的计算流量及单位长度的允许压力降预选管径以14-6管段为例：查《燃气工程设计手册》图11-1-1单位长度与允许压降为8.25pa/m，计算流量为3.9立方米/小时得到初选标准管径为：25mm其他管段见附表2.5管道壁厚计算使用公式：求直管壁厚名称符号单位数值说明设计压力PMPa0.01管子外径Domm许用应力[σ]tMPa查附表焊缝系数φ无缝钢管取1，焊接钢管查表修正系数Y查附表计算壁厚Somm判断公式

是否可用Do/6mmP/[σ]t腐蚀裕量mm根据设计需要填写壁厚负偏差mm参考厂家数据加工减薄量mm附加裕量Cmm涉及腐蚀裕量、壁厚负偏差和加工减薄量选用壁厚SmmS＝So＋C《石油化工管道设计器材选用通则》(SH3059-2023)《工业金属管道设计规范》(GB50316-2023)(2023年版)许用应力查《石油化工装置工艺管道安装设计手册》(第一篇)(第三版)P654以14-6为例计算壁厚：选管径为DN25壁厚负偏差0.4375腐蚀裕量1.5加工减薄量0所以 附加裕量C为1.9375设计压力为0.01MPa，许用应力100修正系数Y=0.4计算得到S=1.93874995取壁厚2mm公称直径壁厚负偏差腐蚀裕量加工减薄量附加裕量

CPD0许用应力焊缝系数修正系数计算壁厚

S0选用壁厚

mmDN250.43751.501.93750.012510010.40.001249951.93874995DN320.43751.501.93750.013210010.40.1.DN400.51.5020.014010010.40.001999922.00199992DN500.43751.501.93750.015010010.40.00249991.9399999根据国家标准与钢管生产公司产品规格，选取所有管道壁厚为3.0mm2.6计算内径根据预选的标准管径，与标准管径的外径、选取的管道壁厚计算管道内径查附表DN25标准外径为32mm，计算得到内径为26mmDN32标准外径为38mm，计算得到内径为32mmDN40标准外径为45mm，计算得到内径为39mmDN50标准外径为57mm，计算得到内径为51mm2.7摩擦阻力损失注意：此处钢管公式错误取：运动粘度为10.6739×10^-6m2/s绝对粗糙度为0.15绝对温度293.15k燃气密度0.9668kg/Nm3以管段12-4为例流速阻摩系数=1.66其他管段见附表2.8局部阻力损失以管段14-6为例：有1个旋塞ζ=2Σζ=2L2=2×26/0.0411=1.2662m，其他见附表2.9附加压头2.10校核、拟定压力级制、调压方式计算管路总压降0-1-2-3-4-5-6-141487.296Pa0-1-7-8-9-171620.822Pa小于并趋近于允许压降1650Pa，所以通过校核。压力级制为低压，调压方式为一级调压。管材为无缝钢管、管材与设备选型无缝钢管DN25、DN32、DN40、DN50GB/T8163-1999（输送流体用无缝钢管）。材质（牌号）为10、三通DN25、DN32、DN40、DN50直角弯头DN25旋塞阀调压箱重要技术参数：进口压力范围P1：0.02-0.4MPa出口压力范围