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1、.-目录目录2第一章 、管道设计基础资料11.1现状管道接口位置11.2燃气压力11.3土壤性质及腐蚀性能11.4气候条件21.5供气区域规划平面图和现状平面图（管线综合图）21.6其他地下管道布置的规划图和现状图21.7燃气成分及物性参数31.7.1基本气体性质31.7.2混合物容积组成、质量组成41.7.3平均分子量41.7.4平均密度和相对密度51.7.5虚拟临界压力、虚拟临界温度51.7.6粘度61.7.7热值71.7.8爆炸极限71.8供气区域用户、用气量资料81.8.1确定用户燃具81.8.2每户用气量的确定81.8.3每栋用气量9第二章 、水力计算102.0燃气管网布线102.1
2、水力图122.2确定各管段计算流量122.3允许压力降122.4预选管径132.5管道壁厚计算132.6计算内径142.7摩擦阻力损失152.8局部阻力损失172.9附加压头172.10校核、确定压力级制、调压方式17第三章 、管材与设备选型18第四章 、管道防腐设计20参考文献21第1章 、管道设计基础资料1.1现状管道接口位置管道接入处如图所示，根据导师设计要求，选择A处接入1.2燃气压力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0.3；灶前额定燃气压力要求：R2燃料200
3、0Pa1.3土壤性质及腐蚀性能土壤性质：华北平原地带性土壤为棕壤或褐色土。腐蚀性能：我国华北地区的土壤一般为中碱性土壤。土壤pH值一般为7.08.5;SO42-含量占土壤重量的0.005%0.045%;Cl-的含量占土壤重量的0.002%0.012%;Mg2+含量占土壤重量的0.001%0.002%。1.4气候条件小区位于华东某平原区域，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。气温： 年平均气温16度；地温： 数据缺失；地下水位线：26.55米 （以2016年6月30日北京市885个地下水位监测点数据为例）极限冻土深度0.3m；1.5供气区域规划平面图和现状平面图（管线综合图
4、）CAD图见附录1.6其他地下管道布置的规划图和现状图数据缺失1.7燃气成分及物性参数1.7.1基本气体性质按任务书要求，选用石油伴生气：甲烷丙烷正丁烷按丙烯二氧化碳氧气氮气体积分数（%）81.7 %6.20%4.80%4.90%0.30%0.20%1.90%分子式CH4C3H8C4H10CmHnCO2O2N2分子量M16.04344.09758.12442.08144.009831.998828.014摩尔容积VM 22.362121.936221.503621.9922.260122.392322.403密度0.71742.01022.7031.91361.97711.42911.2504
5、相对密度S（空气=1）0.55481.5542.091.479气体常数R517.1184.5137.2193.8188.74259.585296.66临界参数 临界温度TC191.05368.85425.95364.75304.2154.8126.2 临界压力PC4.64074.39753.61734.76237.38665.07643.3944 临界密度C162226225232468.19430.09310.91热值 高热值Hh39.842101.266133.88693.667 低热值HL35.90293.24123.64987.667爆炸极限 爆炸上限Lh（体积%）52.11.52 爆
6、炸下限LL（体积%）159.58.511.7粘度 动力粘度 10.3937.5026.8357.64914.02319.41716.671 运动粘度 14.53.812.533.997.0913.613.3无因次系数C164278377321266131112沸点t（）-161.49-42.05-0.5-47.72-78.2-182.98-195.78定压比热CP1.5452.964.132.6751.621.3151.302绝热指数K1.3091.161101441.171.3041.41.402导热系数 0.030240.015120.013490.014670.013720.250.02
7、4891.7.2混合物容积组成、质量组成（1）容积组成r序号名称甲烷丙烷正丁烷按丙烯二氧化碳氧气氮气体积分数（%）r81.7 %6.20%4.80%4.90%0.30%0.20%1.90%（2）质量组成g序号名称甲烷丙烷正丁烷按丙烯二氧化碳氧气氮气g0.6119 0.1276 0.1302 0.0963 0.0062 0.0030 0.0248 1.7.3平均分子量M=21.4213591.7.4平均密度和相对密度（1）平均密度=0.9668057（2） 相对密度 混合气体相对密度计算公式S=0.747722891.7.5虚拟临界压力、虚拟临界温度（1） 虚拟临界压力PCm=4.5678862
8、（Mpa）（2） 虚拟临界温度TCm=220.8949（K）1.7.6粘度混合气体动力粘度计算公式=9.123288766610-6 m2/st=20混合气体动力粘度T=273.15+20=293.15Kt=9.7268468810-6 m2/s计算密度=0.97847073 kg/立方米运动粘度=9.94086647710-6 m2/s考虑到理想气体与实际气体的差异，将运动粘度调整为软件计算的10.673910-6 m2/s手算误差为6.87%计算软件 基于REFPROP模型 http:/ MJ/m3 HL=45.343649 MJ/m3 1.7.8爆炸极限爆炸上限：3.968768355%
9、爆炸下限：13.95575413%1.8供气区域用户、用气量资料该小区内地势平坦，本设计的范围仅包括小区平面图中划定区域内的1#8#楼房，共8栋，各栋楼房居民户数分配方案如下表所示： 合计220 单位（户）1.8.1确定用户燃具 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，燃具额定热负荷：4.1kW，灶前额定燃气压力要求：R2燃料2000Pa；1.8.2每户用气量的确定 燃气额定热负荷：4.1kW； 式中： -灶具额定用气流量（） -为本设计所用天燃气的低热值（）每户用气量：Qn=4.1*3600/45.344=0.3255m/h1.8.3每栋用气量查表得同时工作系数
10、，利用公式计算出每一栋的计算流量方案1#楼2#楼3#楼4#楼5#楼6#楼7#楼8#楼合计H2（户数）2224182030244042220同时工作系数0.4420.4340.4620.450.40.4340.390.388每栋用气量3.165 3.390 2.707 2.930 3.906 3.390 5.078 5.304 29.870 第2章 、水力计算2.0燃气管网布线小区内燃气管道采用地下敷设，地下燃气管道宜沿城镇道路敷设，一般敷设在人行便道或绿化带内。本设计为八栋居民楼供应燃气，由小区平面图可以确认管线采用枝状布置。（一）布线原则应考虑：（1）管道中燃气的压力；（2）街道地下其他管网
11、的密集程度与布置情况；（3）接到交通量和路面结构情况，以及运输干线的分布情况；（4）所输送燃气的含湿量，输送是燃气要考虑必要的管道坡度，而输送干燃气则不用考虑管道坡度；（5）与该管道相连接的用户数量及用气量情况，该管道是主要管道还是次要管道；（6）线路上所遇到的障碍物情况；（7）土壤性质、腐蚀性能和冰冻线深度；（8）该管道在施工、运行和发生故障时，对城镇交通和人民生活的影响。（二）低压管网的燃气布置低压管网的主要功能是直接向各类用户配气，低压管网的布置一般应考虑：（1）燃气管网的输气压力低，沿程压力降的允许值也较低，故低压管网成环时变长一般应控制在300600m之间。（2）为保证和提高抵押管网
12、的供气可靠性，给低压管网供气的相邻调压站之间的管道应成环布置。（3）有条件时低压管网应尽可能布置在街坊内兼作庭院管道，以节省投资。（4）低压管道应按规划道路布线，并应与道路轴线或建筑物的前沿相平行，尽可能避免在高级路面下敷设。（5）低压管道仅在调压室出口设置阀门，其余一般不设阀门。为了保证在施工和检修时互不影响，也为了避免由于泄漏出的燃气影响相邻管道的正常运行，甚至逸入建筑物内，地下燃气管道与建筑物、构筑物以及其他各种管道之间应保持必要水平净距。见下表。表3.3 地下燃气管道与建筑物，构筑物或相邻管道之间的水平净距表（m）项目地下燃气管道低压中压B中压A次高压B次高压A建筑物的基础外墙面0.7
13、1.01.54.56.5给水管0.50.50.51.01.5污水、雨水排水管1.01.21.21.52.0电力电缆直埋在导管内0.51.00.51.00.51.01.01.01.51.5通讯电缆直埋在导管内0.51.00.51.00.51.01.01.01.51.5燃气管道DN300mmDN300mm0.40.50.40.50.40.50.40.50.40.5热力管直埋热水蒸汽1.01.01.02.01.02.01.02.01.53.0在管沟内1.01.01.51.52.0电杆基础35kV35kV1.02.01.02.01.02.01.05.01.05.0通讯照明电杆1.01.01.01.01
14、.5铁路路堤坡脚5.05.05.05.05.0有轨电车钢轨2.02.02.02.02.0街树0.750.750.751.21.2在本设计中，地下管道与各楼水平净距均保持3m。其他应遵从低压管线的布线原则。2.1水力图2.2确定各管段计算流量以6-5为例：计算流量为5#楼的计算流量3.906立方米/小时。进而确定每一管段计算流量见附表2.3允许压力降灶前额定燃气压力要求：R2燃料2000Pa所以 =0.752000+150=1650 pa 错误：（入户管压降分配未分配）0-1-7-8-9-17为最长管线，长度为200米所以单位长度与允许压降为8.25pa/m2.4预选管径根据管段的计算流量及单位
15、长度的允许压力降预选管径以14-6管段为例：查燃气工程设计手册图11-1-1单位长度与允许压降为8.25pa/m，计算流量为3.9立方米/小时得到初选标准管径为：25mm其他管段见附表2.5管道壁厚计算使用公式：求直管壁厚名称符号单位数值说明设计压力PMPa0.01管子外径Domm许用应力tMPa查附表焊缝系数无缝钢管取1，焊接钢管查表修正系数Y查附表计算壁厚Somm判断公式是否可用Do/6mmP/t腐蚀裕量mm根据设计需要填写壁厚负偏差mm参考厂家数据加工减薄量mm附加裕量Cmm包括腐蚀裕量、壁厚负偏差和加工减薄量选用壁厚SmmSSoC石油化工管道设计器材选用通则(SH3059-2001)工
16、业金属管道设计规范(GB50316-2000)(2008年版)许用应力查石油化工装置工艺管道安装设计手册(第一篇)(第三版)P654以14-6为例计算壁厚：选管径为DN25壁厚负偏差0.4375 腐蚀裕量1.5 加工减薄量0 所以附加裕量C为1.9375设计压力为0.01MPa，许用应力100 修正系数Y=0.4计算得到S=1.93874995取壁厚2mm公称直径壁厚负偏差腐蚀裕量加工减薄量附加裕量CPD0许用应力焊缝系数修正系数计算壁厚S0选用壁厚mmDN250.43751.501.93750.012510010.40.001249951.93874995DN320.43751.501.93
17、750.013210010.40.0015999361.939099936DN400.51.5020.014010010.40.001999922.00199992DN500.43751.501.93750.015010010.40.00249991.9399999根据国家标准与钢管生产企业产品规格，选取所有管道壁厚为3.0mm2.6计算内径根据预选的标准管径，与标准管径的外径、选取的管道壁厚计算管道内径查附表 DN25标准外径为32mm，计算得到内径为26mm DN32 标准外径为38mm，计算得到内径为32mm DN40 标准外径为45mm，计算得到内径为39mm DN50 标准外径为57
18、mm，计算得到内径为51mm2.7摩擦阻力损失注意：此处钢管公式错误 取：运动粘度为10.673910-6 m2/s 绝对粗糙度为0.15 绝对温度293.15k 燃气密度0.9668kg/Nm3以管段12-4为例流速 阻摩系数=1.66其他管段见附表2.8局部阻力损失以管段14-6为例：有1个旋塞=2 =2L2=226/0.0411=1.2662m ，其他见附表2.9附加压头2.10校核、确定压力级制、调压方式计算管路总压降0-1-2-3-4-5-6-14 1487.296 Pa 0-1-7-8-9-17 1620.822 Pa 小于并趋近于允许压降1650Pa，所以通过校核。压力级制为低压
19、，调压方式为一级调压。管材为无缝钢管第3章 、管材与设备选型无缝钢管DN25、DN32、DN40、DN50GB/T8163-1999（输送流体用无缝钢管）。材质（牌号）为10、三通DN25、DN32、DN40、DN50直角弯头DN25旋塞阀调压箱主要技术参数：进口压力范围 P1：0.02-0.4MPa出口压力范围 P2:1-5KPa 5-30KPa 30-150KPa调压精度P2：5%关闭压力Pb:1.2-1.25工作温度：-4060凝水缸DN25凝水缸2阀门井质量保证措施1.测量放线实行放线复测制，以确保放线准确。2.混凝土浇筑严格执行混凝土浇灌申请单制度，隐蔽工程必须经过验收签字后方可进行
20、下道工序。3.设置能独立行使权力的专职质检员，同时班组设置兼职质检员。试验人员按照国家规范要求对原材取样试验，按要求留置砼试块。第4章 、管道防腐设计参考文献燃气输配 （第五版）段常贵主编工业金属管道设计规范 GB 50316-2000 (2008年版) 流体输送用无缝钢管 GB-T8163-1999城镇燃气设计规范 GB50028-2006建筑燃气设计手册 袁国汀主编燃气工程设计手册 严铭卿主编燃气工程制图标准 CJJ/T 1302009燃气管道工程技术手册 (2009年版)石油化工管道设计器材选用通则 (SH3059-2001)工业金属管道设计规范 (GB50316-2000)(2008年版)石油化工装置工艺管道安装设计手册 (第一篇)(第三版)P654天然气流量计量中气体密度的计算 魏凯丰、张作群、王建天然气混合气体粘度和雷诺数计算研究 魏凯丰、宋少英、张作群