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1、小区及住宅燃气管网设计武汉理工大学毕业设计（论文）小区及住宅燃气管道设计学生： 李 攀 学号： 0120905690110 专业： 油气储运工程 指导老师： 王 弢 学院： 能源与动力工程学院 时间： 2013年 3月16日 二零一三年六月学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：年月日目录摘要IAbstractII第1章绪论1第2章小区及住宅燃气管网设计主要任务22.1设计的基本任务22.2设计的已知
2、条件22.2.1天然气的物理性质22.2.2居民小区燃气系统2第3章设计计算部分33.1天然气的物理性质计算33.1.1天然气平均密度计算33.1.2天然气运动粘度计算33.2室内燃气管道的水力计算53.2.1计算管段计算流量63.2.2确定管段的长度，预选管径93.2.3确定局部阻力系数123.2.4确定管段当量长度133.2.5确定管段计算长度163.2.6确定管段阻力损失173.2.7确定管段附加压头183.2.8确定实际压力损失193.2.9比较总压力降与允许计算压力降203.2.10水力计算图表213.3枝状庭院管道的水力计算223.3.1进楼管道示意图（图2）223.3.2庭院管道
3、布置图（图3）223.3.3各个管段流量的确定223.3.4进楼管道管径的初步确定223.3.5进楼管道阻力损失的计算223.4环网庭院管道的水力计算233.4.1环网管道管径的初步计算233.4.2各管段实际压力降的计算243.4.3校核流量263.4.4压力降校核27第4章管道设计设备选型284.1小区管道选材284.2阀门284.3调压设备选择294.3.1调压室选择294.3.2调压室的组成294.4凝水器304.5放散管304.6护罩31致谢33参考文献34摘要设计对象为某小区燃气系统。设计的主要任务为确定室内管道的管径以及室内管道的合理布置；在庭院管网中选择合理的管道管径，以充分利
4、用庭院管网的计算压力降。室内管道的设计部分。由于室内管道的长度较短，其局部阻力与沿程阻力值在一个数量级上，所以必须逐个计算各个管道的局部阻力损失。以总压力降与允许的计算压力降比较，如不合适，则可改变个别管段的管径。庭院管道的设计部分的主要问题有两个：管网的平差计算：求每环的校正流量，使所有封闭环网的代数和等于零，或者接近于零，达到工程允许的范围；经济性问题：实际压力降是否充分利用了计算压力降的数值，在一定程度上说明了计算是否达到了经济合理的效果。关键词：计算压力降实际压力降流量经济性AbstractTheDesignobjectisagassystemforadistrict.Themaint
5、asksofthedesignistosetthediameterandreasonablelayoutfortheindoorpipelineandchoosereasonablepipelinediametersintheyardnetworksoastomakefulluseofthepressuredropcalculationsofthecourtyardnetwork.Withrespecttothedesignoftheindoorpipeline,asthelengthoftheindoorpipelineisshort,thelocalresistanceandtheresi
6、stancealongthewayvalueareinthesamemagnitude,soitshouldcalculateeachlocalresistancepipelinelosscase-by-case.Thencomparethepressuredropwiththeallowedcalculationofthepressuredrop.Ifitisntappropriate,thediameterofindividualpipecanbechanged.Thedesignofcourtyardpipelinehastwomainissues.Oneisthenetadjustme
7、nt:togetthecorrectionflowofeachring,makethealgebraicsumofalltheclosedloopnetworkbezeroorclosetozerosoastomeetthepermittedextentoftheproject.Andtheotheristheeconomicissues:whethertheactualpressuredropmakesfulladvantageofthevalueofthepressuredropcalculationcantellwhetherthedesignhasreachedareasonablee
8、conomiceffecttosomeextent.Keywords:thepressuredropcalculations;actualpressuredrop;flow;economicefficiency.第1章绪论以甲烷为主要成分的天然气是优质的气体燃料和基本的化工原料。天然气在自然界赋存于地壳的岩石圈中、煤层中或以水合物形式藏于地层和海洋深处，是资源量比石油还丰富的化石能源。天然气不是单一的甲烷，常是多组分的，例如CO2、N2以及其他烃类少量组分及其他微量气体。燃气是指可以作为燃料的气体，它通常是以可燃气体为主要成分的、多组分的混合气体。由于早期的人工燃气是以煤为原料加工生产的，因此
9、，人们习惯将这类混合气体燃料统称为“煤气”。随着社会生产的发展，燃气的来源、生产方式及组分等都有了很大变化，而“煤气”只是众多燃气气源中的一种，“燃气”才具有更广泛的涵义和适用性。天然气成为城市燃气的主导气源将使城市燃气系统发生量和质的根本变化。首先，城市天然气系统在规模上会大大超过以往其他燃气气源的系统。对原有燃气的城市，城市燃气的供气量可能提高一个数量级；对新建燃气的城市，则将用天然气建立一个覆盖整个城市的完整系统。在总供气量规模变大的同时是用气用户类型的变化。城市燃气不会局限于以居民生活用气为主，而是在居民用气普及率提高的同时，拓展在车辆、采暖、制冷、商业和工业领域的应用。在传统的城市燃
10、气应用范围之外，扩展发电以至作为化工原料的应用，即用气结构发生变化，形成一种广义的燃气分配系统。城镇现代化的标志，主要是指城镇基础设施的现代化，燃气设施就是其中不可缺少的一部分。燃气的普及率和耗用量已被看作一个国家、一个地区或一座城镇的经济及社会发展水平的重要象征之一。使用燃气可以改善能源结构、减轻大气污染、保护生态环境，减少固体燃料及废渣的堆放及运输量；使用燃气可改善居民生活条件，缩短家务劳动时间；在某些工业生产中使用燃气，可以明显提高产品的产量及质量，提高生产过程的自动化程度和劳动生产率，进而取得良好的经济效益。由于气体燃料洁净度高、燃烧稳定且完全、火焰容易控制，因此，在使用过程中有电、热
11、和其他燃料无法替代的优势。总之，发展燃气，可以明显地取得节能效益、环保效益和服务效益。但是，我国城镇燃气事业的发展进程中，还有许多问题需要解决。比如我国城镇燃气的气化率在发达地区比较高，不发达地区比较低；许多地方的燃气管道及设施才刚刚开始建设；天然气等优质燃料与清洁能源在整个能源消费结构中所占比例还很低。长期以来，由于燃气气源供应的不足，也影响了燃气应用技术的发展：民用小型快速燃气热水器是在20世纪80年代才开始较普遍地在城市居民中使用；商业用户燃气的应用也基本限于炊事。本设计即是在此背景下，对我国城市的重要组成单元居民小区进行了燃气系统的设计。第2章小区及住宅燃气管网设计主要任务2.1设计的
12、基本任务管线综合设计是小区工程规划的一项内容,是衔接城市基础设施与小区配套工程的重要途径。它的基本任务是确定小区规划范围内各室内燃气管线的计算流量、管径、计算长度、压力降后，综合考虑设计为环网的居民小区燃气管道，通过计算流量、管径、压力降等的计算，设计出较为合理的居民小区燃气系统。2.2设计的已知条件2.2.1天然气的物理性质本设计中所涉及的天然气物理性质详见表2-1。表2-1某些气体的基本性质273.15K、101325Pa气体组成摩尔成分yi(%)分子量Mi密度(kg/Nm3)动力粘度(Pas)95.35160.717410.3931.848301.35538.6001.559442.01
13、027.5020.016582.70306.8350.017582.70306.8350.604441.977114.0230.604281.250416.6712.2.2居民小区燃气系统做五层住宅楼的室内燃气管道的水力计算，层高2.9m。燃气管道的布置见3.2.1，每家用户装双眼灶和热水器各一台，额定用气量为5.6Nm3/h，其中双眼灶1.4Nm3/h，热水器4.2Nm3/h。庭院燃气管道设计为环网，管道布局见3.3.1。计算压力降的数值见表3-8。第3章设计计算部分居民小区燃气系统设计的计算部分主要有三个方面：一是天然气物理性质的计算，二是室内燃气管道水力计算，三是庭院燃气管道水力计算。此
14、部分是整个设计的核心部分，需要在已计算得出的天然气的部分物理性质条件下，设计室内燃气管道和庭院燃气管道的长度和管径，并以压力降作为校核标准，适当调整管径，最终得到较为合理的居民小区燃气系统设计结果。3.1天然气的物理性质计算3.1.1天然气平均密度计算天然气的平均密度可根据单一气体密度及容积成分按下式计算：(3-1)式中1、2n标准状态下各单一气体密度，kg/Nm3。按(3-1)式可求得天然气的平均密度为：(95.350.71741.8481.35531.5592.01020.0332.70300.6041.97710.6041.2504)0.7608kg/m33.1.2天然气运动粘度计算天然
15、气的动力粘度可以近似地按下式计算：(3-2)式中天然气在0时的动力粘度，Pas；各组分的质量成分，%；相应各部分在0时的动力粘度，Pas。天然气的运动粘度为：(3-3)式中天然气的运动粘度，m2/s；相应的动力粘度，Pas；天然气的密度，kg/m3。一、将容积成分换算为质量成分若以yi和Mi分别表示天然气中i组分的容积成分和分子量，gi表示天然气中i组分的质量成分，则换算公式为：(3-4)由表2-1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：95.35161.848301.559440.033580.604440.604281697.454按换算公式，各组分的质量成分为：二、天然气的动力粘度由表2-1查得各组分的动力粘度并代入计算式(3-4)，天然气的动力粘度为三、天然气的运动粘度3.2室内燃气管道的
