燃气输配课课程设计本设计 对该小区进行天然气管网布置的总体规划

燃气输配课程设计系别：建筑环境与设备工程班级：姓名：学号：指导老师：时间：2011.06.06——06.17目录摘要2.燃气的物理化学性质的确定3.燃气室内管道水力计算4.室外燃气管网5.调压设备的选择6.小结7.参考文献摘要随着人类社会的发展和环保要求的提高，气体燃料作为洁净能源在世界能源消费结构中所占的比重将越来越大。天然气清洁，热值高，使用方便，具有很高的环境效益和社会效益，因此，天然气的应用越来越广泛。城市燃气是城市建设的重要基础设施之一，也是城市能源供应当一个重要组成部分，它为城市工业、商业和居民生活提供优质气体燃料。城市燃气输配系统的绝大部分系统的绝大部分工程量，属与城市地下基础工程。本设计为天然气供应工程设计，主要包括小区城市燃气管网规划和燃气管网设计。本设计的主要内容包括：根据给定的天然气组分计算其性质，结合小区的位置、规模等情况，确定合理的天然气供应方案和输配方案；管道负荷计算并预选管径；通过水力计算确定管径，绘制正常工况和事故工况时的水力计算图；依据规范绘制总平面布置图，对调压室、压缩机室进行了详细设计，并选择调压器、压缩机等设备；根据小区的平面布置进行管线布线，利用同时工作系数法确定各输气管段的小时计算流量并根据经济流速预选管径，计算管道的摩擦阻力损失，通过计算对最不利环路的压力降进行校核并确定管径；对部分输气管线进行断面设计，选择了阀门、补偿器、凝水缸等管道附属设备。二．燃气的物理化学性质的确定供应燃气为天然气，其设计基本参数如下：气体甲烷乙烷丙烷正丁烷正戊烷氮气分子式CH4C2H6C3H8C4H10C5H12N2体积分数（体积%）96.221.770.60.1780.2590.9671．混合气体的平均分子量式中M——混合气体的平均分子量；y1、y2……M1、M2……M=1/100×（96.226×16.043+1.77×30.07+0.6×44.097+0.178×58.124+0.259×72.151+0.976×28.0134）=16.79558（g/mol）；2．混合气体的平均容量Vm=1/100×(y1×VM1+y2×式中VM1，VM2，……Vm=1/100×（96.226×22.3621+1.77×22.1872+0.6×21.9362+0.178×21.5036+0.259×20.891+0.976×22.403）=22.35151（m3．混合气体的密度：QUOTEρ=1100Σ=M/Vm=16.79558/22.35151=0.7514294．混合气体的运动粘度混合气体的动力粘度可以近似的按下式计算式中：μ——混合气体在0℃时的动力粘度（Pa·s）；g1、g2……μ1、μ2……先将容积成分换算成质量成分若以yi和Mi分别表示混合气体中i组分的容积成分和分子量，g由规范查得各组分的分子量，根据已知的各组分的容积成分，通过计算得到：Σyi0.259×72.151+0.976×28.0134=1679.558按换算公式，各组分的质量成分如下表：分子式CH4C2H6C3H8C4H10C5H12N2质量15.43750.5322390.2645820.1034610.1868710.27089质量分数0.919140.0316890.0157530.006160.0111260.016129由规范查得各组分的动力粘度代入上式，混合气体的动力粘度为=10.22226×10-6计算混合气体的的运动粘度有公式：式中——混合气体的的运动粘度（㎡/s）μ——混合气体的动力粘度（Pa·s）——混合气体的密度（㎏/m³）因为ρ=0.751429kg/m³，计算得：=13.60375×10-65．混合气体的低热值Ht=1/100×(y1×Ht1+y=1/100×（96.226×35.902+1.77×64.397+0.6×93.24+0.178×123.649+0.259×156.733）=36.87236（MJ/m³）；6．混合气体的临界参数Pm.c=1/100×(y1×Pc1+y1×Pc2+……+yn×Pcn)；Tm.c=1/100×(y1×Tc1+y1×Tc2+……+yn×Tcn)；式中Pm.c，Tm.c——混合气体的平均临界压力和平均临界温度；Pc1，Pc2，……Pcn——各组分的临界压力；Tc1，Tc2，……Tcn——各组分的临界压力；y1，y1，……yn——各组分的容积成分（%）.Pm.c=1/100×(96.226×4.6407+1.77×4.8839+0.6×4.3975+0.178×3.6173+0.259×3.3437+0.976×3.3944)=4.626313(MPa)Tm.c=1/100×(96.226×191.05+1.77×305.45+0.6×368.85+0.178×425.95+0.259×470.35+0.976×310.91)=110.247(K)7．混合物的爆炸极限（2-4）式中：——含有惰性气体的燃气爆炸极限（体积%）；——由某一可燃气体成分与某一惰性气体成分组成的混合组分在混合气体中的容积成分（%）；——由某一可燃气体成分与某一惰性气体成分组成的混合组分在混合比时得的爆炸极限（%）；——未与惰性气体混合的可燃气体成分在混合气体中容积成分(%)；——未与惰性气体混合的卡燃气体成分的爆炸极限（体积%）。将燃气组分中惰性气体N2与可燃气体CHyCH4+yN2由《燃气输配》表1-12查得混合成分在上述混合比时的爆炸极限相应的为6~15%。由《燃气输配》表1-2查得未与惰性混合气体的组分的爆炸极限：乙烷：2.9%~13.0%丙烷：2.1%~9.5%正丁烷：1.5%~8.5%正戊烷：1.4%~8.3%按上式（2-4），该燃气的爆炸极限为：Ls=14.85%L8.华白指数：W1=H÷s=36.87÷0.58=48.4(MJ/mW2=H÷s=40.87÷0.58=53.6(MJ/m该天然气的各物性参数如下表所示：气体甲烷乙烷丙烷正丁烷正戊烷氮气天然气分子式CH4C2H6C3H8C4H10C5H12N2体积分数（体积%）96.2261.770.60.1780.2590.967分子量M16.04330.0744.09758.12472.15128.013416.79558摩尔容积VM（m3/kmol）22.362122.187221.936221.503620.89122.40322.35151密度ρ(kg/m3)0.717421.3552862.0102392.7029893.4536881.2504310.751429相对密度0.554851.0481721.5547092.0904792.6710660.9670770.581152临界温度Tc（K）191.05305.45368.85425.95470.35310.91196.4422临界压力pc（MPa）4.64074.88394.39753.61733.34373.39444.626313动力粘度μ×106（m2/s）10.3958.67.5026.8356.35516.67110.22226运动粘度ν×106（㎡/s)14.48946.413.812.5286821.84006213.3322113.60375高发热值Hs（MJ/m3）39.84270.351101.266133.866169.37740.86814低发热值Ht（MJ/m3）35.90264.39793.24123.649156.73336.87236爆炸上限Ls（体积%）1514.85665爆炸下限Lt（体积%）1.45.747602华白指数48.4—53.6燃气室内管道水力计算小区共有15栋住宅楼，1—7、12—15为六层两单元24户，8—11为六层三单元36户。用户灶具配置：（1）每栋建筑所有用户同时安装双眼灶和热水器燃具的用气量：快速热水器10.3KW双眼灶3.5×2KW压力2000Pa现以一号住宅楼为例进行水力计算：首先对住宅楼进行管线布置，画出系统图如下所示燃具额定流量的确定：双眼灶：Qn=3.5×2×360036873=0.683（m3/快速热水器：Qn=10.3×360036873=1.005（m3/管段按顺序编号，凡管径变化或流量变化处均需编号，并标上各计算管段的实际长度L1求出各管段的额定流量，并按同时工作系数法计算各管段的计算流量。计算公式为Q=k式中Q——燃气管道的计算流量；kt——不同类型用户的同时工作系数，当缺乏资料时，可取ktk——燃具的同时工作系数；N——同一类型燃具的数目根据计算流量设定各管段的管径（用户支管的最小管径为DN15）。查表得各管段的局部阻力系数§，查图得§=1时的l2值，并求出当量长度L2=Σ§l根据燃气种类和密度、运动粘度选择水力计算图确定单位管长的压降值（∆PL）ρ=1，由于设计中燃气密度为0.75kg/∆PL=（∆PL得到的修正后的管段的单位长度的压降值∆PL，乘以管段的计算长度L，即得到该管段的阻力损失∆P计算各管的的附加压头∆P=10×即∆P=10×1.293-0.75求各管段的实际压力损失，即∆P-∆H求室内燃气管道的总压力降，天然气一般不超过250Pa（不包括燃气表的压力降）。将室内燃气管道的总压力降与允许的压力降进行比较，如不合适，则可调整个别管段的管径。以上计算见下表：室外燃气管网绘制管网水力计算图，对节点、管段、环网编号，并标明管道长度、集中负荷、气源或调压站的位置等并确定最不利环路。如下所示：求管网最不利环路1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-13-14-15的计算流量，方法同室内管网。先确定每一管段负担的用户数，求出额定流量，再用同时工作系数法进行计算得到所需流量。整个小区共408户，每户额定流量1.688m3/h，查表得同时工作系数为0.14，即管段1—2的计算流量为Qn=1.688×408×0.14=96.419m33.依据假定流速法求出计算1—2段管径，假定经济流速为6—8m/sQn=则D=4Qnπγ根据计算管径预选管径。根据管线布置，确定局部阻力管件并查表得各管段的局部阻力系数§，查图得§=1时的l2值，并求出当量长度L2=Σ§l即管段1—2的实际长度为L1=34m，查表得总局部阻力系数为Σ§=4.2，当量长度为l2=2.9m，L2根据燃气种类和密度、运动粘度选择水力计算图确定单位管长的压降值（∆PL）ρ=1，由于设计中燃气密度为∆PL=（∆PL得到的修正后的管段的单位长度的压降值∆PL，乘以管段的计算长度L，即得到该管段的阻力损失∆P。管段1—2查图得到单位管长的压降值（∆PL）∆PL=（∆PL）ρ=1∆P=3.75×46.18=173.18Pa计算各管的的附加压头∆P=10×即∆P=10×1.293-0.75小区已经整平，没有大的高差变化，附加压头为0求最不利环路的压力降，为各管段压力降的代数和，最不利环路1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-13-14-15的压力降为Σ∆P=941Pa，而规范要求的最大压力降为1350Pa同样方法依次计算其他各支路管网的管径、压力降。所有管段计算见下表：调压设备的选择调压室的室内主要设备是调压器，为保证调压器的正常运行，一般设有过滤器，套筒，还配有安全阀或安全水封、放散管、专用管、进出口阀门以及压力检测仪表等设备。调压计量室则还设有计量装置。调压室室内工艺布置应考虑以下要求：1.中、低压调压室应设有安全水封，高中压调压室用设置安全阀。2.调压室的放散管，如顺引出室外，则必须高出建筑物顶部2米3.跳压室必须设有弯通道，其管径比调压器进口管径小1-2级。4.弯通管上应设有安全阀门，闸阀和截止阀均可采用。5.调压器前应设阀门，宜采用闸阀。6.调压室室外进出口管道上应设置阀门，一般为闸阀，闸阀应安装在调压室外墙10-15的地上阀门内。7.中低压调压室一般安装一台调压器。8.重要的用户调压室应设置备用调压器。在选择调压器时，产品样本中给出的调压器的通行能力是在一定压降和实验条件下得到的，在进行选择时要对给定的参数进行换算。如果产品样本中给出的试验参数为(m3/h)、压降（Pa）、出口压力（绝对压力Pa）、气体密度（kg/m3），则换算公式如下：亚临界状态Q0——调压器实际最大通行能力（m3/hρ0——燃气实际密度（kg/m3∆P——调压器实际压力降（Pa）；P1P2RTZ-31（21）/50（80）FQ型主要技术参数进口压力P1（MPa）:0.02—0.41进口压力：≤0.6Mpa出口压力：1-50Kpa工作温度：-20-60℃调节精度：δ=±10%口径：DN50DN80闭压力：Pb≤1.25Pa。产品用途：

本设备适用于天然气、煤气、液化气和其他无腐蚀性气体调压和稳压，是替代衡量式（自力式）的新型调压器；应用于民用小区群楼调压及小型公寓设施。产品特点：

1、FQ系列调压器采用模块化结构设计，信号管均为内置式，性能稳定、流量大、造价低、结构紧凑，可在线维护极为方便。

2、超压自动切断。

3、FQ系列调压器的主要结构和尺寸参见图1

4、该调压器还可配置成单路旁通（1+1）、双路加旁通（2+1）柜式调压系统。本设计中燃气进口为中压0.2MPa，出口为3000Pa，处于临界状态，只需进行密度修正。标况下空气密度为1.293kg/m3，燃气密度为0.75kg/m3Q0=0.5Qρρσ=101.64（m能够满足正常供气要求，选用调压器为RTZ-31/80FQ型。六．小结通过本次课程设计，我充分认识到利用城市燃气特别是天然气代替固体燃料不仅能够节约能源，提高生活质量，而且还能够防止大气污染，保护城市环境。现代化的城市离不开城市燃气。本设计对该小区进行天然