7018

30

Падение давления на участке газовой сети определяем по формулам, приведённым в [3, п.3.27 – 3.40]. Для сетей среднего и высокого давления:

где Рн – абсолютное давление в начале рассчитываемого участка газопровода, МПа; Рк – абсолютное давление в конце рассчитываемого участка газопровода, МПа; Р0 – давление газа при нормальных физических условиях, МПа: Р0 = 0,101325 МПа; lр – расчётная длина газопровода, м: lр = 1,1 · lд, м.

λ – то же, что в формуле (36). Находим аналогично по формулам (40) – (44) в зависимости от режима движения газа по газопроводу, характеризуемого числом Рейнольдса, определяемого по формуле (38).

Расчет начинаем с участка, для которого известно начальное давление Рн. Конечное давление расчетного участка определяем по формуле:

При невыполнении условия, расчет частично повторяем, изменяя диаметр на отдельных участках. Диаметр газопроводов сети для нормального режима принимаем максимальный из двух аварийных. После расчёта по нормальному режиму выполняем расчёт всех ответвлений и отводов к потребителям.

4.3. Подбор оборудования газорегуляторного пункта

Для снижения давления газа до требуемого потребителем проектируем ГРП с двумя линиями редуцирования. Вторая линия редуцирования с комплектом оборудования работает не одновременно, а включается в случае аварийного прекращения подачи газа через основную.

На входе на расстоянии 0,5 м от стены здания ГРП предусматривается установка отключающего устройства с целью возможного прекращения подачи газа на все оборудование пункта. На входе и выходе из ГРП установлены манометры для измерения входного и выходного давления газа и термометры для измерения температуры газа.

Затем газ через входной газопровод поступает на фильтр, где очищается от механических примесей. Для съемного оборудования (фильтра) предусматриваем два отключающих устройства по краям. Для отслеживания загрязненности устанавливаем дифференциальный манометр для определения перепада давления. С целью бесперебойной работы ГРП при возможной неисправности фильтра проектируем байпасную линию. При устройстве байпаса предусматривается установка последовательно двух отключающих устройств с установкой манометра между ними. [3, п. 5.30]

После этого газ через предохранительно запорный клапан – ПЗК – подается в регулятор давления, где давление газа снижается и поддерживается постоянным, независимо от расхода. В случае повышения давления газа после регулятора выше допустимых значений, например в результате сбоя работы регулятора давления газа — срабатывает предо- хранительно-сбросной клапан – ПСК, в результате чего излишки давления газа сбрасываются в атмосферу. Отключающее устройство на сбросном газопроводе должно быть опломбировано в открытом состоянии. Если давление газа продолжает возрастать и сброс газа через ПСК достаточного эффекта не дал, срабатывает предохранительно-запорный

31

клапан и доступ газа потребителю через эту линию редуцирования прекращается. Для того, чтобы обеспечить безаварийную подачу газа потребителю, даже в случае выхода из строя регулятора давления устанавливаем в ГРП дополнительную линию редуцирования.

Оборудование, размещаемое в помещениях ГРП, должно быть доступно для ремонта и обслуживания, ширина основных проходов между оборудованием и другими предметами должна быть не менее 0,8 м, а между параллельными рядами оборудования -

не менее 0,4 м.[3, п. 5.10]

В ГРП следует предусматривать систему продувочных и сбросных трубопроводов для продувки газопроводов и сброса газа от ПСК, которые выводятся наружу в места, где обеспечиваются безопасные условия для рассеивания газа. Предусматриваем продувочные газопроводы [3, п. 5.30]:

-на входном газопроводе - после первого отключающего устройства;

-на байпасе - между двумя отключающими устройствами;

-на участках газопровода - с оборудованием, отключаемым для производства профилактического осмотра и ремонта (в нашем случае – фильтра).

-на наиболее удаленных участках газопровода, а также от отводов к каждой газоиспользующей установке перед последним по ходу газа отключающим устройством.

На продувочных газопроводах предусматривает наличие отключающих устройств[4 п.7.9]. После отключающего устройства на продувочном трубопроводе предусматривают штуцер с краном для отбора пробы. [3, п. 6.13].

Условный диаметр таких газопроводов должен быть не менее 20 мм. [3, п. 5.30] Условный диаметр сбросного газопровода, отводящего газ от ПСК, должен быть

равен условному диаметру выходного патрубка клапана, но не менее 20 мм. [3, п. 5.30] Продувочные и сбросные газопроводы должны иметь минимальное число поворо-

тов. На концах продувочных и сбросных газопроводов предусматривают устройства, исключающие попадание атмосферных осадков в эти газопроводы[3, п. 5.30]. Допускается объединение продувочных трубопроводов от газопроводов с одинаковым давлением газа, за исключением продувочных трубопроводов для газов, имеющих плотность больше плотности воздуха [3, п. 6.13]. Оголовки свечей от продувочных и сбросных газопроводов должны быть выведены не менее чем на 1 метр выше кровли для обеспечения безопасного рассеивания газа.

Регулирующая, предохранительная и защитная арматуры должны иметь собственные импульсные линии. Место отбора импульса должно размещаться в зоне установившегося потока газа вне пределов турбулентных воздействий.

Подбор регулятора давления

Регулятор давления газа (РДГ) предназначен для управления гидравлическим режимом работы системы газораспределения. РДГ автоматически поддерживает постоянное давление в точке отбора импульса независимо от интенсивности потребления газа. В процессе работы регулятор давления газа меняет высокое начальное давление на более низкое благодаря автоматическому изменению степени открытия дросселирующего органа устройства, что способствует изменению гидравлического сопротивления проходящему потоку газа.

Регуляторы давления подбираются по расчетным минимальному и максимальному расходам газа при требуемом перепаде давления. Минимальный расход соответствует расчетному часовому расходу на ГРП, а максимальный расход рекомендуется принимать на 15-20% больше расчетного часового расхода газа. [5, п. 5.28]

Оборудование в рамках курсовой работы подбирается для одного ГРП:

Bмах = Bмин · 1,15 м3/ч (22)

Пропускная способность регуляторов давления определяется по паспортным данным заводов-изготовителей, полученным экспериментальным путем. Если условия работы регулятора отличаются от паспортных, необходимо сделать пересчет производитель-

32

ности на рабочие условия. Устойчивая работа регулятора будет при загрузке в пределах от 20 до 80% от пропускной способности по паспортным данным.

Пропускную способность регулятора следует определять при данном избыточном давлении.

Например, Bмин = 1188,13 (м3/ч) – расход на ГРП№1 Bмах = 1188,13 · 1,15 = 1366,35 (м3/ч)

Pизбвх = 0,293 МПа – на входе в ГРП№1

Pвых = 4041,96 Па – на выходе из ГРП№1

Принимаем к установке регулятор РДБК 1-50/35. При входном давлении 0,2 МПа пропускная способность регулятора 1360 м3/ч (по паспорту), а при 0,3 Мпа – 1816 м3/ч (по паспорту). Путем интерполирования определяем, что при давлении 0,232 Мпа пропускная способность регулятора составит:

Bр (при Pизбвх = 0,293 МПа) = 1784 м3/ч

Определяем устойчивость работы регулятора при минимальном и максимальном расходах газа:

Мах: (1366,35 / 1784) · 100 % = 76,58 % Мин: (1188,13 / 1784) · 100 % = 66,59 %

Устойчивая работа регулятора обеспечена.

Подбор газового фильтра

Фильтры газовые служат для защиты запорной, а также контрольно-измерительной аппаратуры газовых систем от попадания инородных частиц (металлической окалины, песка, волокон), смолосодержащих веществ. Фильтр подбираем по каталогам по условному проходу регулятора давления. Пропускную способность для действительных параметров определяем исходя из паспортных данных, аналогично, как и для регулятора давления.

Например, принимаем к установке фильтр ФГ-50С.

Таблица 5 Пропускная способность фильтра ФГ-50С

Bр (при Pизбвх = 0,293 МПа) = 1788,5 м3/ч

Определяем устойчивость работы фильтра при минимальном и максимальном расходах газа:

мах: (1366,35 / 1788,5) · 100 % = 76,39 % мин: (1188,13 / 1788,5) · 100 % = 66,43 %

Устойчивая работа регулятора обеспечена.

Подбор предохранительного запорного клапана

Клапаны предохранительные запорные предназначены для автоматического непрерывного контроля газа и отключения подачи природного газа к потребителю при аварийном повышении или понижении выходного давления сверх допустимых заданных значений. Выбор типа ПЗК определяется исходя из параметров газа, проходящего через регулятор давления, а именно: максимального давления газа на входе в регулятор; выходного давления газа из регулятора и подлежащего контролю; диаметра входного патрубка в регулятор. [5, п.5.38]. Так как клапан ПЗК срабатывает при повышении выходного давления на 25% и более или понижении его на 15% и более, то верхний и нижний предел допустимых значений определяется следующим образом:

Например, при Pвых = 4041,96 Па на выходе из ГРП№1. Определяем верхний и нижний предел допустимых значений:

верх.: Pмах = 4,041· 1,25 = 5,05 (кПа)

ниж.: Pмин = 4,041· 0,85 = 3,43 (кПа)

Подбираем предохранительный запорный клапан типа КПЗ-50Н с условным диаметром 50 мм. Из паспорта выписываем основные характеристики данного клапана:

-входное давление не более 1,2 МПа;

-пределы настройки: при возрастании давления – 1,7 – 90 кПа, при понижении давления – 0,5 – 30 кПа

-условный проход Ду 50. Работа клапана обеспечена.

Подбор предохранительного сбросного клапана

Для сброса газа за регулятором в случае кратковременного повышения давления газа сверх установленного должны применяться предохранительные сбросные клапаны (ПСК). Количество газа, подлежащего сбросу ПСК, следует определять (при наличии перед регулятором давления ПЗК) [3, п5.40]:

ПСК должны обеспечивать открытие при повышении установленного максимального рабочего давления не более чем на 15% [3]. Нижний предел повышения рабочего

i =1

где qnom – номинальный расход газа прибором или группой проборов, м³/ч, принимаемый по паспортным данным или техническим характеристикам;

ni – количество однотипных приборов; m – количество типов приборов;

K0 – коэффициент одновременности действия для однотипных приборов по [3, табл.

5].

Пример результатов расчета сводим в таблицу 10. Пусть расход на газовую плиту составляет 1,1 м3/ч.

34

Таблица 6

Определение расчетных расходов газа дома

Гидравлический расчет проводим для всех участков от уличной сети до самого удаленного прибора в здании. Общие потери давления на участке составляют сумму линейных потерь и потерь давления в местных сопротивлениях:

лительных сетей низкого давления.

По [3, п. 3.35] при расчете внутренних газопроводов низкого давления для жилых домов допускается определять потери давления газа на местные сопротивления в размере, %:

- на газопроводах от вводов в здание: до стояка – 25% линейных потерь; на стояках

– 20%;

-на внутриквартирной разводке:

-при длине разводки 1÷2 м – 450% линейных потерь, 3÷4 м – 300% линейных потерь, 5÷7 м – 120% линейных потерь, 8-12% - 50 линейных потерь

Также при расчете газопроводов низкого давления учитывается гидростатический напор определяемый по формуле:

Суммарное падение давления на газопроводах-вводах и внутренних газопроводах не должно превышать располагаемого перепада давлений для домовой сети по [5, п. 3.25]:

35

Таблица 7 Гидравлический расчет газопроводов жилого дома

По расходу газа на одну квартиру подбираем к установке газовый счетчик. По рассчитанному диаметру газопровода принимаем к установке в каждой квартире фильтр газовый. Фильтры газовые предназначены для очистки природного газа и воздуха от механических примесей. Применения фильтров увеличивает срок службы редуцирующей, запорной, предохранительной и измерительной аппаратуры. Подбираем клапан термозапорный. Они автоматически перекрывают газовую магистраль при повышении температуры в помещении при пожаре; снабжены затвором типа «металл по металлу», что обеспечивает их герметичность до температуры +900° С.

Расчет легкосбрасываемых конструкций и вентиляционного оборудования

В помещениях, предназначенных для установки отопительного газоиспользующего оборудования, необходимо обеспечивать расчетную площадь легкосбрасываемых конструкций. Согласно [3, п.6.18] оконные проемы, проектируемые в качестве легкосбрасываемых конструкций, должны иметь площадь остекления из расчета 0,03м2 на 1м2 объема

быть не менее 0,8 м2 при толщине стекла 3 мм, 1,0 м2 при толщине стекла 4 мм и 1,5 м2 при толщине стекла 5 мм. Необходимо сделать проверку для самого маленького по площади элемента остекления.

Поскольку газовая плита не является отопительным оборудованием, расчет легкосбрасываемых конструкций для кухонь, где установлены только газовые плиты, можно не делать. Газовый водоподогреватель (ВПГ) рассматривается как теплогенератор, и при установке в помещении такого вида оборудования расчет легкосбрасываемых конструкций делать необходимо.

Согласно [9, п.9.2] в помещениях многоквартирных жилых домов, оборудованных газовыми плитами, должна быть предусмотрена естественная вентиляция из расчета 100 м3/ч. В помещении, где устанавливается отопительное газоиспользующее оборудование, проектируется естественная вентиляция из расчета: вытяжка – в объеме 3-кратного воздухообмена в час, а приток – в объеме вытяжки и дополнительного количества воздуха на горение газа. Для оборудования мощностью св. 60 кВт размеры вытяжных и приточных устройств определяются расчетом [3, п.6.18].

Для обеспечения воздухообмена в помещении кухни в качестве приточной системы проектируем открывающуюся приточную фрамугу. Вытяжка осуществляется через вытяжную решетку, вмонтированную в вытяжной канал, расположенный во внутренней стене помещения и выведенный выше кровли здания не менее чем на 1 м.

Количество воздуха, которое необходимое удалить из помещения определяем по формуле:

где n – кратность воздухообмена, характеризующая количество воздуха, заменяемое в помещение в течении 1 часа, ч-1, для кухни без отопительного оборудования принимаем n=1

Скорость движения воздуха в системе естественной вентиляции должна быть не более 1,5 м/с. Принимаем vв=1 м/с и определяем площадь живого сечения вытяжной ре-

Принимаем решетку по каталогу.

Делаем проверку на скорость движения воздуха для приточной фрамуги, вытяжной

Энергосбережение

Для успешного выполнения расчёта комплексных схем использования теплоты уходящих газов по методу обратного баланса необходимо пользоваться следующей методикой.

1. После составления схемы использования теплоты после каждого устройства проставляют состав продуктов сгорания и их температуру.

37

Рис. 14. Предварительная схема комплексного использования теплоты уходящих газов.

2. Определяем полное или неполное сгорание топлива: при полном сгорании топлива в дымовых газах содержатся CH4, Н2, CO.

Если сгорание полное, то для определения коэффициента избытка воздуха можно воспользоваться опытной таблицей «Состав и теплотехнические характеристики продуктов полного сгорания природного газа» [1,2] фрагмент которой приводится ниже:

h – коэффициент разбавления сухих продуктов сгорания

При неполном сгорании коэффициент избытка воздуха определяется по следующей

3. Следует обратить внимание на значение t ух. газов, если t выше tт.р. (55-65° С), то расчёт всей установки осуществляется по низшей теплоте сгорания, если ниже tт.р. – по высшей теплоте сгорания.

Особенности расчётов по низшей теплоте сгорания

Опытным путём был найден коэффициент z, зависящий от t продуктов сгорания и степени их разбавления избыточным воздухом, т.е. от содержания в сухих продуктах полного сгорания CO2, а в продуктах неполного сгорания – суммы CO2, CO и CH4. Благодаря данному коэффициенту значительно упрощается нахождение потерь теплоты с уходящими газами.

Для всех ступеней, кроме последней, потери теплоты с уходящими газами определяются по следующей зависимости: q8 = 0,01 ∙ z ∙ tух

В данной формуле z определяется по таблице «Значение величины Z для природного газа» [1,2] в зависимости от состава продуктов сгорания и их температурного диапа-

q2 для последней ступени определяется по формуле:

38

Особенности расчётов по высшей теплоте сгорания

z – величина, определяемая в зависимости от состава продуктов сгорания (CO2 + CO + CH4) и t уходящих газов в диапазоне от 0 до 50° С.

qун – потери теплоты, обусловленные содержанием в продуктах сгорания несконденсировавшегося воздушного пара.

Эти величины определяются по таблице «Значения коэффициентов zВ и qун», [1,2] фраг-

Пример: Комплексная схема использования теплоты уходящих газов представлена 2 агрегатами – промышленной печью с tух = 400° С (после неё) с содержанием в продуктах сгорания CO2=9,2%, и рекуператором с tух=200° С (после него), состав продуктов сгорания: CO2=8%. Определить, как изменились потери теплоты с уходящими газами при установке рекуператора.

Поскольку tух после рекуператора выше tт.р., расчёт производим по низшей теплоте сгорания.

Рис. 15. Окончательная схема комплексного использования теплоты уходящих газов. При t=400° С и содержанием CO2=9,2% по таблице находим величину z, равную

5,20.

После рекуператора по содержанию CO2=8% и tух=200° С определяем z=5,57.

После печи q2 = 0,01 · 5,57 (200-0,85 · 20) = 10,2

В результате установки рекуператора потери теплоты с уходящими газами снизились на 10,6%.

39

4. Методические указания по организации самостоятельной работы

4.1 Общие рекомендации для самостоятельной работы

Самостоятельная работа студентов является основным способом овладения учебным материалом в свободное от обязательных учебных занятий время.

Целями самостоятельной работы студентов являются:

-систематизация и закрепление полученных теоретических знаний и практических умений студентов;

-углубление и расширение теоретических знаний;

-формирование умений использовать нормативную, правовую, справочную документацию и специальную литературу;

-развитие познавательных способностей и активности студентов:

-формирования самостоятельности мышления, способностей к саморазвитию, самосовершенствованию и самореализации.

Самостоятельная работа выполняется в два этапа: планирование и реализация. Планирование самостоятельной работы включает:

-уяснение задания на самостоятельную работу;

-подбор рекомендованной литературы;

-составление плана работы, в котором определяются основные пункты предстоящей подготовки.

Составление плана дисциплинирует и повышает организованность в работе.

На втором этапе реализуется составленный план. Реализация включает в себя:

-изучение рекомендованной литературы;

-составление плана (конспекта) по изучаемому материалу (вопросу);

-взаимное обсуждение материала.

Необходимо помнить, что на лекции обычно рассматривается не весь материал. Оставшаяся восполняется в процессе самостоятельной работы. В связи с этим работа с рекомендованной литературой обязательна.

Работа с литературой и иными источниками информации включает в себя две группы приемов: техническую, имеющую библиографическую направленность, и содержательную. Первая группа – уяснение потребностей в литературе; получение литературы; просмотр литературы на уровне общей, первичной оценки; анализ надежности публикаций как источника информации, их относимости и степени полезности. Вторая – подробное изучение и извлечение необходимой информации.

Для поиска необходимой литературы можно использовать следующие способы:

-поиск через систематический каталог в библиотеке;

-просмотр специальных периодических изданий;

-использование материалов, размещенных в сети Интернет.

Для того, чтобы не возникало трудностей понимания текстов учебника, монографий, научных статей, следует учитывать, что учебник и учебное пособие предназначены для студентов и магистрантов, а монографии и статьи ориентированы на исследователя. Монографии дают обширное описание проблемы, содержат в себе справочную информацию и отражают полемику по тем или иным дискуссионным вопросам. Статья в журнале кратко излагает позицию автора или его конкретные достижении в исследовании какой-либо научной проблемы.

В процессе взаимного обсуждения материала закрепляются знания, а также приобретается практика в изложении и разъяснении полученных знаний, развивается речь.

При необходимости студенту следует обращаться за консультацией к преподавате-

лю.