8015

30

-при Re > 4000 – в зависимости от выполнения условия (39):

-для гидравлически гладкой стенки (неравенство (39) справедливо):

при 4000 <Re< 100000 по формуле:

Суммарные потери давления по участкам сравниваем с располагаемым перепадом давления и добиваемся условия:

Расчет кольцевых сетей газопроводов выполняем с увязкой потерь давлений газа в расчетных полукольцах. Невязка потерь давления в полукольцах допускается до 10%. Уравнивание начинаем с точек встречи потоков газа от двух ГРП. Затем уравниваем потери давления в ближних кольцах внутри зоны действия каждого ГРП, постепенно продвигаясь к границам зоны. Последними уравниваются самые дальние направления.

4.2 Расчёт газопроводов среднего давления

Сети среднего давления состоят из одного кольца с отводами к сосредоточенным потребителям.

Расчет кольцевой сети среднего давления производим при 3 режимах работы:

1)аварийный режим 1, при котором считаем, что повреждён и выключен один крайний участок 1-7. Потребители, присоединённые к повреждённой половине кольца, при данном аварийном режиме получают 50% от нормальной потребности в газе, а остальные – 100%;

2)аварийный режим 2, при котором считаем, что повреждён и выключен другой крайний участок 1-2. Потребители, присоединённые к повреждённой половине кольца при данном аварийном режиме получают 50% от нормальной потребности в газе, а остальные – 100%;

3)нормальный режим, при котором часть потребителей питается по первой половине кольца, а другая – по второй при 100% нагрузке потребителей (см. Приложение А).

Потребители газа среднего давления всегда сосредоточенны и расходы газа по участкам определяем как для обычной тупиковой сети суммированием расходов по участкам.

Расчетный перепад в газопроводе среднего давления определяем в зависимости от конечного требуемого давления перед наиболее удаленным потребителем:

где Рн – давление газа после ГРС, МПа, по заданию; Рктр – требуемое конечное давление, МПа, по заданию; lд – расстояние до самой удалённой точки, м

Диаметры участков предварительно определяем по формуле, ориентируясь на полученное среднее значение ΔРуд.

31

Падение давления на участке газовой сети определяем по формулам, приведённым в [5, 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:

Принимая конечное давление за начало последующего участка, находим Рк перед

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. [4, п.6.5.1].

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. [5, 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

32

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.[5, 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 [5, 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. [5, п. 6.13].

Условный диаметр таких газопроводов должен быть не менее 20 мм. [5, п. 5.30] Условный диаметр сбросного газопровода, отводящего газ от ПСК, должен быть

равен условному диаметру выходного патрубка клапана, но не менее 20 мм. [5, 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[5, п. 5.30]. Допускается объединение продувочных трубопроводов от газопроводов с одинаковым давлением газа, за исключением продувочных трубопроводов для газов, имеющих плотность больше плотности воздуха [5, 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. [4 п.6.5.5].

Регулирующая, предохранительная и защитная арматуры должны иметь собственные импульсные линии. Место отбора импульса должно размещаться в зоне установившегося потока газа вне пределов турбулентных воздействий. [4 п.6.5.1].

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-

33

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) [5, п5.40]:

ПСК должны обеспечивать открытие при повышении установленного максимального рабочего давления не более чем на 15% [5]. 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 [5, табл.

5].

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

35

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:

По [5, 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]:

36

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 [5, п.6.18] оконные проемы, проектируемые в качестве легкосбрасываемых конструкций, должны иметь площадь остекления из расчета 0,03м2 на 1м2 объема

При этом площадь отдельного стекла (единичного элемента остекления) должна 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 [6, 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 [5, 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 по-

мещение в течении 1 часа, ч-1, для кухни без отопительного оборудования принимаем n=1

ч-1.

V – объем помещения, м3.

За расчетный расход удаляемого воздуха принимаем больший из двух, определен-

ных по [6, п.9.2].

Количество приточного воздуха необходимо рассчитать с учетом дополнительного

где Вр – расчетный расход газа газоиспользующим оборудованем, установленным в данном помещении, м3/ч, принимаем по паспорту.

Vв – объем воздуха, необходимый для сгорания 1 м3газа, м3/м3. Принимаем для стандартных условий Vв=9,52 м3/м3

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 решетки по формуле:

Принимаем решетку по каталогу.

Делаем проверку на скорость движения воздуха для приточной фрамуги, вытяжной решетки и вытяжного канала по формуле:

38

4. Методические указания по подготовке к лабораторным занятиям

4.1. Лабораторные занятия как разновидность практических занятий.

Лабораторные занятия – это одна из разновидностей практического занятия, являющаяся эффективной формой учебных занятий в организации высшего образования.

Лабораторные занятия имеют выраженную специфику в зависимости от учебной дисциплины, углубляют и закрепляют теоретические знания.

На этих занятиях студенты осваивают конкретные методы изучения дисциплины, обучаются экспериментальным способам анализа, умению работать с приборами и современным оборудованием.

Лабораторные занятия дают наглядное представление об изучаемых явлениях и процессах, студенты осваивают постановку и ведение эксперимента, учатся умению наблюдать, оценивать полученные результаты, делать выводы и обобщения.

Следовательно, ведущей целью лабораторных работ является овладение техникой эксперимента, умение решать практические задачи путем постановки опыта.

Лабораторные занятия – существенный элемент учебного процесса в организации высшего образования, в ходе которого обучающиеся фактически впервые сталкиваются с самостоятельной практической деятельностью в конкретной области. Лабораторные занятия, как и другие виды практических занятий, являются средним звеном между углубленной теоретической работой обучающихся на лекциях, семинарах и применением знаний на практике. Эти занятия удачно сочетают элементы теоретического исследования и практической работы.

Выполняя лабораторные работы, студенты лучше усваивают программный материал, так как многие определения и формулы, казавшиеся отвлеченными, становятся вполне конкретными, происходит соприкосновение теории с практикой, что в целом содействует пониманию сложных вопросов науки и становлению студентов как будущих специалистов.

В целях интеграции теории и практики в организациях высшего образования в последнее время получают широкое распространение комплексные лабораторные работы, проводимые на широком техническом фоне с применением разнообразной аппаратуры в условиях, близких к реальным, в которых будет работать будущий специалист.

Проведением лабораторных занятий со студентами достигаются следующие цели:

– углубление и закрепление знания теоретического курса путем практического изучения в лабораторных условиях изложенных в лекциях законов и положений; – приобретение навыков в научном экспериментировании, анализе полученных результатов; – формирование первичных навыков организации, планирования и проведения научных исследований.

4.2. Организационные аспекты проведения лабораторных занятий.

Во всех документах, касающихся образовательных организаций высшего образования, содержатся указания на необходимость дальнейшего совершенствования и активизации лабораторных занятий как важнейшего средства повышения профессиональной подготовки будущего специалиста.

Оно должно идти по пути улучшения содержания, организации, модернизации лабораторного оборудования и методического обеспечения. При формировании дисциплины наибольшую сложность всегда представляет отбор материала, подлежащего практическому усвоению. Следовательно, формируя программу лабораторных занятий, важно выделить ту часть практического обучения, которую можно решать наиболее успешно в лабораторных условиях. Поэтому для таких занятий преподаватель отбирает материал, на базе

39

которого можно поставить учебный эксперимент, причем главной задачей всех опытов может быть изучение существа явлений. В то же время этот материал в итоге должен раскрывать методику современных научных исследований применительно к специальной подготовке студентов. Выделяя вопросы программы, подлежащие иллюстрированию в лабораторных работах, следует исходить из того, какова роль каждого вопроса, изучаемого в рамках данной дисциплины, в формировании ее структуры, насколько трудно для студентов освоить ту или иную проблему без постановки экспериментов.

В учебных дисциплинах базовой части учебного плана на лабораторные занятия выносят материал, позволяющий иллюстрировать основные закономерности данной науки, применять физические методы измерения для изучения строения вещества и анализа процессов, прививать обучающимся умение многосторонне описывать и объяснять объекты и явления.

Установление межпредметных связей в области лабораторных занятий ведется по следующему пути: производится согласование понятий, определение и обозначение физических величин для того, чтобы они составляли единую систему во всех дисциплинах; согласование порядка ввода этих понятий по месту и времени с тем, чтобы обеспечивающие дисциплины и основной курс лекций по изучаемому предмету своевременно готовили студентов к восприятию материала, рассматриваемого в определенной лабораторной работе.

Таким образом, само построение лабораторных занятий должно способствовать установлению логических связей профилирующего курса с другими учебными дисциплинами с тем, чтобы студенты усвоили его как целостную систему со всей структурой, отражающей данную науку. При разработке программы лабораторного занятия важно учесть то, что выпускники университета, хорошо усвоившие теоретический материал, не всегда могут применять его в своей профессиональной деятельности.

Порядок подготовки лабораторного занятия (с позиции преподавателя):

–изучение требований программы учебной дисциплины;

–формулировка цели и задач лабораторного занятия;

–разработка плана проведения лабораторного занятия;

–подбор содержания лабораторного занятия;

–разработка необходимых для лабораторного занятия инструкционных карт;

–моделирование лабораторного занятия;

–проверка специализированной лаборатории на соответствие санитарногигиеническим нормам, требованиям по безопасности и технической эстетике;

–проверка количества лабораторных мест, необходимых и достаточных для достижения поставленных целей обучения;

–проверка материально-технического обеспечения лабораторных занятий на соответствие требованиям программы учебной дисциплины.

Порядок проведения лабораторного занятия:

1. Вводная часть: – входной контроль подготовки студента;

–вводный инструктаж (знакомство студентов с содержанием предстоящей работы, анализ инструкционных карт, технологической документации, показ способов выполнения отдельных операций, напоминание отдельных положений по технике безопасности, предупреждение о возможных ошибках).

2. Основная часть: – проведение студентом лабораторной работы; – текущий инструктаж, повторный показ или разъяснения (в случае необходимости преподавателем исполнительских действий, являющихся предметом инструктирования).

3. Заключительная часть: – оформление отчета о выполнении задания; – заключительный инструктаж (подведение итогов выполнения учебных задач, разбор допущенных ошибок и выявление их причин, сообщение результатов работы каждого студента, объявление о том, что необходимо повторить к следующему занятию).