Газопостачання району мiста

3. Газопостачання житлового будинку

Розрахунок газопроводу здійснюємо для чотириповерхового житлового будинку, що постачається природним газом.

Об'єм кухонь 20,3 і 11,21, висота кухонь - 2,7 м. Отже, у кухнях можна встановлювати двох- і чотирьохпальникові газові плити і газові проточні водонагрівачі.

3.1 Визначення розрахункових витрат газу

Номінальну витрату газу газовими приладами , (м3/год), визначаємо за формулою

(3.1)

де Qтi - теплова потужність газового приладу, кВт; складається з потужностей складових частин газового приладу:

- водонагрівач типу ВПГ-18 (згідно з довідковими даними)

- 2 - пальникова газова плита (ГП2)

(3.2)

- 4 - пальникова газова плита (ГП2)

(3.3)

де Qтгн - теплова потужність пальника нормальної потужності:

- знижена 0,7 кВт;

- нормальна 1,9 кВт;

- підвищена 2,8 кВт;

qд.ш - теплова потужність духової шафи, кВт, обумовлена як добуток теплової потужності основного пальника духової шафи на його корисний обсяг V, (дм3), рівний 0,09 дм3. Теплова потужність духової шафи:

- для ГП2 - 40 кВт/дм3;

- для ГП4 - 53,5 кВт/дм3.

Водонагрівач газовий типу ВПГ-18:

м3/год.

2 - пальникова газова плита (ГП2) (обидва пальники нормальної потужності):

4 - пальникова газова плита (ГП4) (2 пальника нормальної потужності, 1 - знижена, 1 - підвищена):

Розрахунок розрахункових витрат газу зводимо в таблицю 3.1.

Таблиця 3.1 - Розрахункові витрати газу

№ ділянки	Асортимент устаткування	Кількість приборів чи груп	Коефіцієнт одночасності, Кsim	Витрата газу, м3/год
				Номінальний	Розрахунковий групою Qр=qном·Кsim	Розрахунковий на ділянці
1	2	3	4	5	6	7
ВПГ-1	ВПГ	1	1	1,78	1,78	1,78
1-3	ВПГ+ ГП2	1	0,75	2,512	1,884	1,884
3-4	ВПГ+ ГП2	2	0,64	5,024	3,215	3,215
4-5	ВПГ+ ГП2	3	0,52	7,536	3,919	3,919
5-6	ВПГ+ ГП2	4	0,39	10,048	3,919	3,919
6-7	ВПГ+ ГП2	8	0,335	20,096	6,732	6,732
7-8	ВПГ+ ГП2	12	0,299	30,144	9,013	9,013
8-9	ВПГ+ ГП2	16	0,272	40,192	10,932	10,932
9-10	ВПГ+ ГП2	20	0,260	50,24	13,062	13,062
10-11	ВПГ+ ГП2	24	0,250	60,288	15,072	15,072
11-12	ВПГ+ ГП2 ВПГ+ ГП4	24 12	0,217 0,238	60,288 35,736	13,08 8,505	21,585
12-13	ВПГ+ ГП2 ВПГ+ ГП4	24 12	0,217 0,238	60,288 35,736	13,08 8,505	21,585

3.2 Гідравлічний розрахунок внутрішньобудинкових газопроводів

Розрахунок виконуємо в наступній послідовності:

Складаємо схему газопроводів і нумеруємо ділянки.

Визначаємо довжини ділянок l, (м).

Приймаємо процентні надбавки а, (%),по ділянках за [2].

Визначаємо розрахункові довжини lр, (м), ділянок за формулою

(3.4)

Визначаємо сумарну розрахункову довжину lр, (м).

Визначаємо середню питому втрату тиску hср, (Па/м), за формулою

hср=(Pприп-Рприл-Рлічил)/lр, (3.5)

де Pприп - припустимий перепад тиску в двірських і внутрішніх газопроводах [2], Па;

Рприл- утрати тиску в газовому приладі, Па;

Рлічил - утрати тиску в газовому лічильнику, Па.

По номограмі для розрахунку газопроводів низького тиску [1] підбираємо діаметр d, (мм), і визначаємо дійсні втрати тиску hд, (Па/м).

Визначаємо опір ділянок (Па) за формулою

Р=hд·lр. (3.6)

Визначаємо гідростатичний тиск Нд, (Па) за формулою

Hд=9,81·Z·(п-г), (3.7)

де Z - величина вертикальної ділянки, м;

п, г - густина повітря і газу, кг/м3.

Розрахунок зводимо до таблиці 3.2.

Таблиця 3.2 - Гідравлічний розрахунок внутрішньобудинкових газопроводів

№ ділянки	Qр, м3/год	Довжина ділянки l, м	а, %	lр, м	hср, Па/м	dнxS, мм	hд, Па/м	hд·lр, Па	Hг, Па	Падіння тиску на ділянці Рзаг, Па
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
ВПГ-1	1,78	1,4	450	7,7	3,18	21,3х2,8	5,5	42,35	6,49	48,84
1-2	1,884	1,7	450	9,35		21,3х2,8	7,4	69,19	-	69,19
2-3	1,884	3,0	20	3,6		21,3х2,8	7,4	26,64	-13,92	12,72
3-4	3,215	3,0	20	3,6		26,8х2,8	4,5	16,2	-13,92	2,28
4-5	3,919	3,0	20	3,6		33,5х3,2	2,3	8,28	-13,92	-5,64
5-6	3,919	1,3	25	1,63		33,5х3,2	2,3	3,75	-	3,75
6-7	6,732	14,8	25	18,5		38х3	2,5	46,25	-	46,25
7-8	9,013	0,8	25	1,0		38х3	4,1	4,1	-	4,1
8-9	10,932	14,8	25	18,5		42,3х3,2	3,4	62,9	-	62,9
9-10	13,062	0,8	25	1,0		48х3,5	2,7	2,7	-	2,7
10-11	15,072	14,8	25	18,5		48х3,5	3,5	64,75	-	64,75
11-12	21,585	1,9	25	2,38		57х3	2,1	4,99	-8,82	-3,83
12-13	21,585	4,5	10	4,95		57х3	2,1	10,4	-20,88	-10,48
				94,31						297,53

Перевіряємо виконання умови: 297,53<; 297,53<300 - умова виконана.

3.3 Розрахунок відводу продуктів згоряння

Продукти згоряння від кожного газового приладу відводять по окремому димоході в атмосферу.

При розрахунку димоходу визначаємо розмір поперечних перерізів димоходів і приєднувальної труби, а також вибираємо матеріал і товщину стінок димоходів, при яких розрідження перед газовим приладом буде не менше припустимого, а температура газів, що ідуть, буде вище точки роси.

Розміри димоходів (площі перетину, висоти димарів ) приймаємо з урахуванням вимог, а діаметр приєднувальної труби приймаємо рівним діаметру димовідводячого патрубка приладу. Приєднувальна труба повинна мати довжину не більш 3 м, а кількість поворотів - не більш трьох.

Вихідні дані:

- спалюється природний газ, для якого Qн=36395 кДж/м3;

- тип і потужність газового приладу - ВПГ-18, Qт=18 кВт;

- коефіцієнт витрати повітря - б=2,5;

- температура газів, що ідуть, у газових приладах - 190 0С;

- необхідне розрідження перед тягоперервачем приладу - 3 Па;

- температура точки роси в продуктах згоряння - 46 0С;

- барометричний тиск - 101000 Па.

Розрахунок комунікацій по видаленню продуктів згоряння газоподібного палива проводимо в наступній послідовності:

1) Визначаємо обсяги продуктів згоряння природного газу, що утворяться при спалюванні 1м3 газу:

- теоретично необхідна кількість повітря Vо, (м3/м3), розраховується за формулою

. (3.8)

- об'єм двоокисю вуглецю (вуглекислого газу) , (м3/м3), розраховується за формулою

. (3.9)

- об'єм азоту , (м3/м3), розраховується за формулою

(3.10)

- об'єм водяної пари , (м3/м3), розраховується за формулою

 (3.11)

де d - вологовміст природного газу, г/кг. Якщо він невідомий приймають

d =10,1 г/кг.

- об'єм надлишкового кисню , (м3/м3), розраховується за формулою

(3.12)

- сумарний об'єм продуктів згорання , (м3/м3), розраховується за формулою

(3.13)

2) Визначається густина продуктів згорання природного газу при температурі 0 0С і тиску 101325 Па, , (кг/м3) за формулою

(3.14)

3) Витрата продуктів згоряння природного газу через димохід , (м3/год), визначається за формулою

(3.15)

4) Розраховуємо охолодження продуктів згоряння , (оС), за формулою

(3.16)

де tнi - температура газів, що ідуть, на початку ділянки, єС;

tов - температура повітря, що оточує димохід, єС;

Qпс - витрата продуктів згоряння через димохід, м3/год;

k - коефіцієнт теплопередачі стінок димоходу, Вт/(м2•К);

F - поверхня теплообміну, м2

F = ·d·l . (3.17)

На першій ділянці температуру tнi приймаємо рівній температурі газів, що ідуть. Значення k приймаємо за [1]. Температуру tов приймаємо рівній середній температурі приміщення, у якому встановлений газовий прилад (для кухні 20 єС).

Розрахунок ведеться у відповідності зі схемою, приведеної на рисунку 3.1.



Рисунок 3.1 - Схема відводу продуктів згоряння

Температуру газів, що ідуть, наприкінці ділянки , (oC), визначаємо за формулою

. (3.18)

Ділянка ВПГ-1

F= 3,14 · 0,14 · 0,5 = 0,22 м2;

Ділянка 1-2

F = 3,14 · 0,14 0,45 = 0,198 м2;



Ділянка 2-3

F = 0,14·0,14·0,61= 0,012 м2;

Ділянка 3-4

F = 0,14·0,14·1,235 = 0,024 м2;

Ділянка 4-5

F = 0,14·0,14·2= 0,039 м2;

Температура газів, що ідуть, більше точкики роси (171,74 єС > 46 єС), значить випадання конденсату на поверхні каналу не буде.

Тяга, створювана вертикальними ділянками ВПГ-1 і 2-5, Рiт, (Па), визначається за формулою

 (3.19)

де Н - висота вертикальної ділянки, м;

- температура навколишнього повітря, єС;

- середня температура продуктів згоряння на ділянці, єС, розраховується за формулою

(3.20)

де tн і tк - температури газів, що ідуть, на початку і наприкінці ділянки, 0С.

- барометричний тиск, Па.

Сумарна тяга Рт, (Па), дорівнює

(3.21)

6) Визначаємо втрати на тертя по довжині ДСтр, (Па), за формулою

 (3.22)

де ДСi - утрати на тертя по довжині на і-той ділянці, Па, які визначаються за формулою

(3.23)

де л - коефіцієнт тертя, прийнятий для цегельних каналів і металевих окислених труб - 0,04;

l - довжина ділянки, м;

d - діаметр ділянки, м. Якщо перетин прямокутний, то приймаємо еквівалентний діаметр dекв.

- швидкість руху продуктів згоряння, м/с; визначаємо за формулою

(3.24)

де f - площа перетину труби, м2;

- густина газів, що ідуть, кг/м3.

а) у приєднувальній трубі

б) у димоході

7) Визначаємо втрати на місцеві опори ДСм.с, (Па), за формулою

(3.25)

де ДСім.с. - утрати на місцеві опори на і-той ділянці, Па, які визначаються за формулою

(3.26)

де - сума коефіцієнтів місцевих опорів на ділянці.

а) у приєднувальній трубі:

Коефіцієнти місцевих опорів: при вході в тягопереривач 1 = 0,5; 2 поворота 2 = 0,9·2 = 1,8; на вході в цегельний димохід 3 = 1,2, = 3,5.

б) у димоході:

Коефіцієнт опору при виході = 1,5.

8) Визначаємо розрідження перед газовим приладом Рроз, (Па)

Рраз = Рт - ( Ртр + Рм.с.). (3.27)

Рроз = 18,03- (0,66+3,22) = 14,15 Па.

Розрідження перевищує мінімально необхідне (2 Па), отже, димохід забезпечить нормальну роботу водонагрівача.

4. Розрахунок інжекційного пальника середнього тиску

Вихідні дані для розрахунку:

- продуктивність пальника V = 5,5-8 м3/год;

- тиск перед пальником Р=25,7 кПа;

Розрахунок складається з визначення наступних конструктивних елементів пальника: сопла, горловини змішувача, конфузора і розмірів вогневих отворів.

Визначається теоретично необхідна кількість повітря для горіння газу Vт, м3/м3:

Vт = 0,0476? [0,5?Н2 + 0,5?СО + У(m +n/4)?CmHn - О2]. (4.1)

Дійсна кількість повітря при б=1,02, Vд, м3/м3, визначається за формулою

Vд = б·Vт. (4.2)

Vд = 1,02·9,624=9,82 м3/м3.

Задаємося швидкістю витікання газоповітряної суміші з пальника Wкр=10 м/с, температура суміші на виході з кратера tкр= 130 єС (кратер охолоджується повітрям) і знаходимо площу кратера fкр, м2 і діаметр кратера dкр, м, за формулами

(4.3)

(4.4)

Обчислюється перетин fд, м2, і діаметр вихідного кінця диффузора dд, м:

fд = (1,5ч2)·fкр; (4.5)

(4.6)

fд = 1,5·0,0024=0,0037 м2;

Діаметр горловини dг, м:

dг = 0,55·dд. (4.7)

dг = 0,55·0,068=0,038 м.

Робиться перевірка балансу енергії, кДж/м3, для того, щоб розташовувана енергія струменя газу, що випливає із сопла пальника, була більше усіх втрат енергії в пальнику і на виході з неї:

(4.8)

де Е - прихід енергії, кДж/м3;

Еп - витрати енергії на створення швидкості інжекційного повітря, кДж/м3;

Ег - витрати енергії на зміну швидкості струменя газу, кДж/м3;

Ед - витрати енергії в дифузорі, кДж/м3;

Ен - витрати енергії у насадці-кратері пальника, кДж/м3;

Екр - витрати енергії с вихідною швидкістю газоповітряної суміші з кратера пальника, кДж/м3.

Визначається швидкість газоповітряної суміші в горловині , м/с за формулою

(4.9)

де tсум - температура газоповітряної суміші на виході з отворів, приймається рівній температурі повітря в приміщенні 20 єС;

Швидкість виходу газу із сопла , м/с визначається за формулою

(4.10)

Визначається енергія струменя газу, що випливає із сопла , м/с за формулою

(4.11)

Визначаються витрати енергії на створення інжекційного повітря, , кДж/м3:

(4.12)

Визначаються витрати енергії на зміну швидкості струменя газу в горловині пальника , кДж/м3:

(4.13)

Швидкість руху газоповітряної суміші на виході з диффузора , м/с, визначається за формулою

(4.14)

де t - температура газоповітряної суміші в горловині пальника приймається рівної 20 0С.

Витрати енергії в дифузорі , кДж/м3 визначаються за формулою

 (4.15)

де - коефіцієнт корисної дії дифузора; При приймається 0,8.

Визначається щільність газоповітряної суміші у вихідному перетині диффузора , кг/м3:

(4.16)

Визначаються витрати енергії в насадці , кДж/м3:

(4.17)

Визначаються витрати енергії в кратері пальника , кДж/м3, але для цього визначається густина газоповітряної суміші на виході з кратера , кг/м3:

 (4.18)

(4.19)

Перевірка балансу енергії в пальнику:

Визначається необхідний тиск газу при мінімальному навантаженні , Па:

(4.20)

де - коефіцієнт витрати, приймається за табл. 1.1 [3].

Межа регулювання навантаження пальника , складе:

(4.21)

Визначається максимальна продуктивність пальника , м3/год, за формулою

(4.22)

м3/год, що більше 8 м3/год.

Визначаються діаметри сопла , мм і конфузора , мм:

(4.23)

(4.24)

де Wв - швидкість повітря в конфузорі, приймається рівною 1-2 м/с.

Визначаються довжини горловини, дифузора, конфузора, кратера і сопла:

(4.25)

, приймаємо 250 мм;

(4.26)

(4.27)

(4.28)

де б - кут розкриття дифузора, приймається щоб уникнути відриву струменя від стінок дифузора рівним 8 є;

в - кут розкриття конфузора, приймається 40 є;

в1 - кут розкриття кратера, приймається 30 є.

Довжина , мм і діаметр , мм тунелю:

(4.29)

(4.30)

Список використаних джерел

1. Ионин А.А. Газоснабжение - М.: Стройиздат, 1989. - 439 с.

2. ДБН В.2.5-20-2001. Газоснабжение. К.: Госстрой Украины, 2001.-252 с.

3. Методические указания к расчету газовых горелок в курсовом проекте " Газоснабжение района города"/ Макеевка, ДонГАСА, 1987, 20 с.

4. Методичні вказівки до виконання курсового проекту "Газопостачання району міста або селища" (для студентів спеціальності 6.092100 "Теплогазопостачання і вентиляція")/ Укл.: В.І. Захаров, З.В. Удовиченко, О.В. Захаров - Макіївка: ДонНАБА, 2009. - 33 с.

5. СНиП 2.01.01.-82 Стоительная климатология и геофизика. /Госстой СССР-М., Стройиздат, 1983 г., 136с.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7