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1、燃气课程设计燃气课程设计1.设计条件41.1 工程概况41.2 燃气供应对象41.3 接入点位置51.4燃气的设计参数及计算公式61.5用户灶具配备 82.设计计算82.1用户用气量确定 82.2小区管道设计82.3 调压设备选择142.4 水力计算162.5 确定允许压力降212.6 校核222.7 举例对管段进行水力计算并核算小区管段总压降223.管道附属设备293.1 阀门293.2 排水器293.3 放散管303.4 护罩303.5 阀门井313.6 金属示踪线和警示带314.设计图纸315.参考文献321.设计条件：1.1 工程概况本设计为某小区燃气管网系统设计。该小区位于华东某平原
2、区域，属亚热带南缘季风气候区，冬夏长，春秋短，温暖潮湿，雨量充沛，年平均气温 16 度，极限冻土深度0.3m。接入点市政燃气管网的压力等级为中压，设计压力均为 0.2MPa，小区内末端压力0.15MPa，低压管网设计压力为 0.01MPa，煤气表前压力3000Pa。管道坡度3；1.2 燃气供应对象该小区为一新建社区，小区内地势平坦，本设计的范围仅包括小区平面图中虚线划定区域内的 1#6#楼房，共 6 栋，各栋楼房居民户数分配方案如表 1.1 所示。居民户数分配表 表1.1方案1#楼2#楼3#楼4#楼5#楼6#楼合计H22224182030241381.3 接入点位置该小区燃气管网的市政批准接入
3、点位置为 B 方案，详见小区平面图。图 1.11.4 燃气的设计参数及计算公式该小区所引用的燃气为石油伴生气 R2，其化学成分详见表 1.2。燃气化学成分表 表1.2燃气CH4C3H8C4H10CmHnCO2O2N2R281.76.24.84.90.30.21.9天然气基本参数计算公式（1）燃气的平均密度【1】11221()100nnyyy式中：混合气体的平均密度，kg/m3;：燃气中各单一气体的容积比，%；12nyyy、：标准状态下燃气中各单一气体的密度，kg/m3。12n、（2）燃气的相对密度【1】 1.293s式中： 混合气体的相对密度，空气为 1；s： 混合气体的平均密度，kg/m3；
4、1.293：标准状态下空气的密度，kg/m3。(3)动力黏度【1】 100()iig式中：混合气体的动力粘度，Pa s g：混合气体各组分的质量成分，%；ig：混合气体各组分的动力粘度，。iPa s g(4)运动粘度【1】 (5)式中：流体的运动粘度，m2/s；：相应流体的动力粘度，；Pa s g：流体的密度，kg/m3。（5）燃气的低发热值该燃气为石油伴生气，查的石油伴生气的低发热值为45470。 【2】3KJ Nm本设计中 CmHn 使用燃气的性质，得到石油伴生气的燃气的性125HC质。表 1.3 燃气性质表流体密度 （kg/m3）=1.0423 燃气相对密度 s=0.8061流体动力粘度
5、105()=1.128 Pa s g流体运动粘度105（m2/s）=1.082 1.5 用户灶具配备各户居民均选用海尔公司产 YZ12T-2 型双眼灶具，不考虑其他燃气具，燃气额定热负荷：4.1kW，R2 燃料灶前额定燃气压力要求2000Pa。2.设计计算2.1 用户用气量确定各户居民均选用海尔公司产 YZ12T-2 型双眼灶具，不考虑其他燃气具，燃气额定热负荷：4.1kW；灶前额定燃气压力要求： R2 燃料2000Pa。y nDWQ Qg热负荷成分参数4CH83HC104HC125HC2CO2O2N(kg/m3)i0.71742.01022.7033.45371.97711.42911.25
6、04y(%)81.76.24.84.90.30.21.9（%）ig57.2 11.9 12.2 15.4 0.6 0.3 2.3 105()iPa s g1.060.7650.6970.6481.431.981.7式中：-灶具额定用气流量（）nQ3mhN-为本设计所用天燃气的低热值（）y DWQ3kJ Nm计算得：hNmQn/3246. 04547036001 . 432.2 小区管道设计2.2.1 小区管道选材城市室外煤气管道管材，按输气压力要求，考虑到管壁耐压强度，低压和中压管道一般采用铸铁管，次高压或高压管道宜采用钢管。【3】我国燃气管道按燃气设计压力 P(MPa)分为七级。燃气设计压力
7、分级表名称压力(MPa)A2.53500 时为紊流eR；25. 0)68(11. 0eRd2 60.250 05 006.9 10 (192.2)QPdT LdQdT当 21003500 时为临界状态eR51065210003. 0ee RR；0052 0 5 04 06)10231078 .111 (109 . 1TT dQ dQdQ LP 式中：:燃气管道摩擦阻力损失(Pa)；P:燃气管道的摩阻系数；:燃气管道的计算长度(m)；l:燃气管道的计算流量（Nm3/h） ；0Q:管道内径(mm)；d:1/m ；03:运动粘度(/s)；:管壁内表面的当量绝对粗糙度(mm)。PE 管一般取=0.01
8、mm【1】 ；:雷诺数；eR:实际的燃气温度，本设计取当地年平均气温 16 度；T:273K。0T2.4.5 单位管长摩擦阻力损失的密度修正密度修正：在上述单位管长摩擦阻力损失的公式中，密度为1kg/m3 在输送天然气时，只需在上述阻力损失的基础上乘以天然气的密度数值。* 1.0423PP LL2.4.6 确定管段计算长度【1】管段的计算长度由两部分组成：一.实际管段长度；二.当量长度。12LLL:实际管段长度1L:当量长度2L当量长度的计算公式如下【1】：dL2式中：:当量长度（m） ；2L:计算管段中局部阻力系数的总和。可以通过查文献【1】中表6-1 查取；:管道内径(mm)；d:燃气管道
9、的摩阻系数。2.4.7 管段阻力损失计算管段的总压力损失值即为管段的计算长度与经过密度修正的单位长度管道阻力损失之积。PPLL管段的累计阻力损失计算该值即为本管段的阻力损失与前面已经计算过的管段的阻力损失累计值。至此，管道阻力损失计算完毕。2.5 确定允许压力降根据设计资料及文献【1】中计算公式：0.75150dnPP式中：从调压站到最远燃具的管道允许阻力损失(Pa)dP：低压燃具的额定压力(Pa)nP计算得：0.75 2000 1501650dPPa根据文献【5】中表 7-3 可知多层建筑室内允许压力降为 350Pa，由此可以确定庭院燃气管道允许压力降为 1300Pa。根据文献【2】中表 5
10、-10 可知压力波动范围12()(1.50.75)nnPkkPP则：，min800PPamax2300PPa2.6 校核第一次预选的管径计算出的压力降过高为 3222.86Pa，大于2300Pa。没有通过校核，则对管道适当的扩大管径，最终得出的管径符合要求。最大压损为 1786.44Pa，最小压损为 1174.76Pa，通过校核。对于天然气的多层建筑室内燃气管道允许阻力损失为 350Pa，燃具额定压力为 2000Pa，庭院管道压力损失在 1211.52.76Pa 和1786.44Pa 之间。则调压室出口压力在 3813.1Pa 和 4357.26Pa 之间。2.7 举例对管段进行水力计算并核算
11、小区管段总压降下面以某管段为例，对其进行流量计算以及水力计算。(1) 初步画出庭院管道水力计算图（附图 1） ，标出所需参数。(2) 先将附表 1 中的参数加以说明：N 使用双眼灶的用户数；K 使用双眼灶的用户同时使用系数；Qn 双眼灶的额定流量（Nm3/h） ；Qh 使用双眼灶的用户的计算流量（Nm3/h） ；d 管道内径(mm)；dn 公称直径(mm)；L1 管段长度 m；v 实际流速(m/s)； 运动粘度(/s)；Re 雷诺数； 燃气管道的摩阻系数；计算管段中局部阻力系数的总和。可以通过查文献【1】中表 6-1 查取；l2 单位的当量长度 m；L2当量长度 m；L 计算长度 m； 燃气的
12、温度；T单位管长的摩擦阻力损失；LP 燃气管道摩擦阻力损失(Pa)；P 累计燃气管道摩擦阻力损失(Pa)；P(3) 以附表 1 中 1-2-3 管段为例，按照 Excel 表格中各项的计算顺序说明表格中含有的程序、公式。a.流量计算33.35/hhnQN K QNmb.流速确定根据流量以及预选管径所对应得内径确定实际流速，预选管径时经济流速定为 5m/s。29.53mm3600785. 0vQdh查表选用外径 dn40 的管径，以下公式中的 d 均以对应于外径 40mm的内径 32.6mm 计算。管段 1-2-3，实际流速为：)4/(2dQvh2(19/1000)3.35/3600 ()44.
13、92m/sc. 单位管长摩擦阻力损失计算根据管段计算流量、实际流速以及运动粘度，得出雷诺数并判别流态从而选择对应的公式进行计算得出单位摩擦阻力损失并进行密度修正。管段 1-2-3，雷诺数为：/vdRe619 3.28/8.502 10/100018863.6的计算需要选用公式，该过程由下列语句来实现：如果(Re3500, , )eR/6425. 0)68(11. 0eRd51065210003. 0ee RR如果 Re 值如果小于 2100，就用这一公式；如果不是小于eR/642100，并且如果大于 3500，则套用公式，如果25. 0)68(11. 0eRd既不小于 2100，且不大于 35
14、00，即大于 2100 小于 3500 时，套用公式。51065210003. 0ee RR因为雷诺数为 18863.6，大于 3500，采用与紊流相对应的公式：25. 0)68(11. 0eRd0.250.01680.11 ()197334.60.035和 的计算过程一样，需要根据雷诺数来判断流态从而选定公式。LP 所用语句为：(Re35000040101013.1TT dQ，0052 025. 006)2 .192(109 . 6TT dQ Qd dLP)0052 025. 006)2 .192(109 . 6TT dQ Qd dLP因为雷诺数为 18863.6，大于 3500，采用与紊流相对应的公式：0052 025. 006)2 .192(109
