燃气计算书

安徽建筑大学环境与能源工程学院课程设计计算书课程《燃气输配》班级XXXXXXXXXXXXX姓名XXXXXXXXXXXXX学号XXXXXXXXXXXXX指导教师XXXXXXXXXXXXX2015年6月14日1.工程概述……………………………………………………………………...011.1工程概况……………………………………………………………………….011.2设计内容……………………………………………………………………….012.气源性质………………………………………………………………….…..012.1气源组分性质表…………………………………………………………….…01.2.2气源性质的计算………………………………………………………………..033.燃气管网布置………………………………………………………………..….073.1燃气用量计算………………………………………………………………..…073.2小区调压柜的选择…………………………………………………….……..…093.3庭院燃气管网布置…………………………………………………….……..…113.4庭院管道管材选择…………………………………………………….…….…134.水力计算……………………………………………………………….………….154.1管网水力计算………………………………………………………….…….….154.2干管水力计算………………………………………………………….….……164.3支管水力计算…………………………………………………………..….……185.设计小结…………………………………………………………………………206.设计依据…………………………………………………………………201工程概述1.1工程概况某小区庭院燃气管道施工燃气气源为天然气，调压器出口压力2700Pa，最不利管路允许压损600Pa，用PE管。1.2设计内容某小区庭院燃气管道施工图设计2气源性质计算2.1气源组分基本性质表气体CH4C2H6C3H8C4H8CO2N2容积成分（%）91.15.52.20.30.50.4分子量M（kg/kmol）16.04330.070044.097056.1144.009828.0134摩尔体积Vo,M（m3/kmol）22.362122.187221.936021.622.260122.4030密度ρ0（kg/m3）0.71741.35532.01022.59681.97711.2504气体常数R（kj/（kg.K））517.1273.7184.5148.2188.74296.66临界温度Tc（K）191.05305.45368.85419.59304.2126.2临界压力pc4.64074.88394.39754.027.38663.39442（MPa）临界密度ρc（kg/m3）162210226234468.190310.910高发热值Hh（MJ/m3）39.84270.351101.266125.76低发热值Hl（MJ/m3）35.90264.39793.240117.61爆炸下限Ll（体积%）5.02.92.11.6爆炸上限Lh（体积%）15.013.09.510.0动力黏度µ×106（Pa.s）10.3958.6007.5028.93714.02316.671运动黏度v×106（m2/s）14.506.413.813.437.0913.30无因次系数C1642522783292661122.2气源性质计算2.2.1气源密度单位体积燃气所具有的质量称为燃气的平均密度.混合气体的平均密度按下面公式计算3ρ=M/VM其中，混合气体的平均分子量是各组分气体的折合分子量，它取决于组成气体的种类和成分。M=1/100∑yiMi式中，M——混合气体平均分子量，kg/kmol；yi——第i组分气体的容积成分，%；Mi——第i组分气体的分子量，kg/kmol。则M=1/100（91.1×16.04＋5.5×30.07＋2.2×44.1＋0.3×56.11＋0.5×44.01＋0.4×28.01）=17.74混合气体平均摩尔容积为VM=1/100∑yiVMi式中，VM——混合气体平均摩尔容积，m3/kmol；yi——第i组分气体的容积成分，%；VMii——第i组分气体摩尔体积，m3/kmol。则VM=1/100（91.1×22.3621＋5.5×22.1872＋2.2×21.9360＋0.3×21.6＋0.5×22.2601＋0.4×22.4030）=22.34故混合气体平均密度为ρ=M/VM=17.74/22.34=0.7941kg/m32.2.2热值4燃气的热值是指单位数量的燃气完全燃烧时放出的全部热量，单位为kJ/m3；燃气的热值分为高热值和低热值。（1）高热值高热值是指单位数量的燃气完全燃烧后，燃烧产物与周围环境恢复到燃烧前的原始温度，燃烧产物中的水蒸气凝结成同温度的水后所放出的全部热量。其计算公式为Hh=1/100ΣyiHhi式中，Hh——燃气的高热值，kj/m3；Yi——组分i的容积成分，%；Hhi——组分i的高热值kj/m3。则Hh=1/100（91.1×39.842＋5.5×70.351＋2.2×101.266＋0.3×125.76）=42.77Mj/m3。（2）低热值低热值则是指在上述条件下，烟气中的水蒸气仍以蒸汽状态存在时所获得全部热量。工程计算中，一般采用低热值为计算依据。计算公式为Hl=1/100ΣyiHli式中，Hl——燃气的低热值，kj/m3；yi——组分i的容积成分，%；Hli——组分i的低热值，kj/m3。则Hl=1/100（91.1×35.902＋5.5×64.397＋2.2×93.240＋0.35×117.61）=38.653Mj/m3。2.2.3粘度物质的粘度可用动力粘度和运动粘度表示。一般情况下，气体的粘度随温度的升高而增加；液体的粘度随温度的升高而降低，压力对液体粘度影响不大。（1）混合气体的动力粘度可以近似地按下式计算错误!未找到引用源。式中，μ——混合气体在0℃时的动力粘度，Pa·s；g1、g2、…、gn——各组分的质量成分，%；μ1、μ2、…、μn——各组分的动力粘度，Pa·s。其中，质量成分g1=82.38%；g2=9.32%；g3=5.47%；g4=0.96%;g5=1.24%;g6=0.63%.∴µ=100/(82.38÷10.395＋9.32÷8.6＋5.47÷7.502＋0.96÷8.937＋1.24÷14.023＋0.63÷16.671)=10.03Pa·s.(2)混合气体的运动粘度可以近似地按下式计算v=错误!未找到引用源。式中，v——混合气体的运动粘度，㎡/s；µ——相应的动力粘度，Pa·s.；ρ——混合气体的密度，kg/m3。6∴v=10.03/0.7941=12.63㎡/s2.2.4爆炸极限可燃气体和空气的混合物遇明火而引起爆炸时的可燃气体浓度范围称为爆炸极限。当可燃气体含量减少到使燃烧不能进行的那一含量称为可燃气体的爆炸下限。当可燃气体含量增加到一定程度，由于缺氧而无法燃烧，以致不能形成爆炸混合物时可燃气体的含量称为其爆炸上限。可燃气体的爆炸上下限统称为爆炸极限。爆炸极限可按下式计算：L=100/【（y1′/L1′＋y2′/L2′＋···＋yn′/Ln′）＋（y1/L1＋y2/L2＋···＋yn/Ln）】式中，L——含有惰性气体的混合气体的爆炸下（上）限，%；L1’、L2’、…、Ln’——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该混合比时的爆炸极限，%；y1’、y2’、…、yn’——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该混合气体中的容积成分，%；L1、L2、…、Ln——未与惰性气体组合的可燃气体成分的爆炸极限，%；y1、y2、…、yn——未与惰性气体组合的可燃气体成分在混合气体中的容积成分，%。yCH4+CO2=91.1+0.5=91.6%，混合比=0.005，查教材图1-10，得爆炸极限为5.0%—16.0%。7yC3H8+N2=2.2+0.4=2.6%，混合比=0.2，查教材图1-11，得爆炸极限为2.9%—11.0%。由教材表1-5查得，C2H6的爆炸极限为2.9%—13.0%，C4H8的爆炸极限为1.6%—10.0%。2.2.5天然气性质计算结果如下表：平均密度ρ（kg/m3）0.7941高热值Hh（MJ/m3）42.77低热值Hl（MJ/Nm3）38.653动力粘度μ（10^6Pa·s）10.03运动粘度v（10^6㎡/s）12.63爆炸极限L（%）4.7—15.6燃气管网布置3.1燃气用量计算对于居民小区的设计计算，采用同时工作系数法。在用户的用气设备确定以后，管道小时计算流量根据燃气设备的额定流量和同时工作的概率来确定，其计算公式为：Qh=k0∑（kNQn）式中，Qh——燃气管道的小时计算流量，m3/h；k0——不同类型用户的同时工作系数，当资料缺乏时，可取为1；k——燃具同时工作系数；8N——同一类型燃具的数目；Qn——燃具的额定流量，m3/h。本设计的用气量均为居民生活用气量。户数统计：楼号户数1422323324305306307308429421030113012301330142415241642共计520户，每户用气量指标均按一台燃气双眼灶具和一台9快速热水器计算，额定流量为2.5m3/h。由《燃气供应工程》（张爱凤主编）表2-6并用查得同时工作系数为0.138，则Qh=1×0.138×520×2.5=179.4m3/h.3.2小区调压柜的选择调压柜包括调压装置及调压室的建筑物或构建物等，承担用气压力的调节。是城市燃气管网系统中调压和稳定管网压力的设施。通常有调压器、阀门、过滤器、安全装置、旁通管、监视装置及测量仪表等组成。3.2.1调压柜的选址原则上调压柜的选址要设定在燃气负荷中心或接近大型用户的地方，以减少大管径管段的长度，节约成本，并尽可能的避开小区的景观中心和娱乐休闲广场。本设计中中压管道从步行入口处接入，进入调压柜调压后送入各低压管路。考虑到小区的美观和居民的出入安全不宜从主入口引入气源。本设计调压柜设于1号楼和8号楼之间的开阔地，空气流动顺畅且调压柜放散的臭气不影响居民生活且靠近气源中心，是放置调压柜的合理地点。3.2.2调压器的选型进口压力影响所选调压器的类型和尺寸，气源压力不能保证百分之百无变化，所以调压器要能满足调压柜进口压力变化是需求；调压器的压力降，应根据调压器前燃气管道的10最低压力与调压器后燃气管道的需要的压力之差值确定；为保证调压器在最佳状况下工作，调压器的计算流量，应按该调压器所承担的管网计算流量的1.2倍来确定。在选择调压器时，应采用满足所需调节精度的调压装置。调节精度是以出口压力的稳压精度来衡量的，即调压器出口压力偏离额定值的偏差与额定出口压力的比值。本工程中气源压力变化范围为0.2--0.4Mpa，小区管网的小时最大输送量为179.4m³/h,所以要选择的调压器的计算流量为：Q≥179.4×1.2=215.28m³/h考虑到小区内部分楼栋有商业户，为了后期的用气量增加，应稍微增大计算流量，查样本可取额定流量为300m3/h的调压柜,具体参数见下表。调压器型号RTZ-31-80FQ关闭压力Pb≤1.25P2进口压力范围≤0.6MPa额定流量（m3/h）300出口压力范围1~50KPa进口管径DN80调压精度δ±10%出口管径DN80箱体尺寸(mm)1700x800x1700RTZ系列燃气调压柜是将天然气的过滤、调压、计量、安全控制等设备集合为一体的装置；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。广泛用于住宅小区、11酒店、宾馆、工厂、学校等单位供气使用。3.2.3调压柜的设置要求调压装置的设置，应符合下列要求：根据小区用气量和小区环境，本设计调压装置单独的落地式调压柜，设置在牢固的基础之上，柜底距离地坪高度设置在0.3米为