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1、 1 燃气输配 课程设计 设计题目：某小区天然气中压环网设计 所在学院：建筑工程学院 专 业：建筑环境与设备工程 班 级：建环 111 学生姓名：xxxxxx 指导教师：xxxx 起讫日期：2014.9 1 目录 1.原始资料.2 1.1 地理资料.2 1.2气象资料.2 1.3城镇燃气有关资料.3 1.4燃气用户资料.3 1.5参考资料.4 2.各类用户用气量的计算.4 2.1 居民用户.4 2.2 公共建筑.5 3.燃气输配方案的计算比较.9 3.1燃气管网系统.9 3.2燃气管网布线.10 3.3 燃气管网水力计算.11 附录水力计算表.18 2 1.原始资料 1.1 城市地理资料 某市
2、某新城位于某省南部，位于东经 1135211421，北纬 22272239。该小区规模 6.95 万人，人口密度 7310 人/平方公里，人民生活消费水平中等。（图纸按 1:5 万计算）该市海拔高度 7 米；平均大气压 10.32m 水柱。1.2 气象资料 属亚热带季风气候，降水丰富。常年平均气温 22.5（人最舒适温度 1822），极端气温最高 38.7，最低 0.2。无霜期为355 天，平均年降雨量 1924.3 毫米，日照 2120.5 小时，最冷的一月平均温：15.4（平均最高：20，平均最低气温：12，天气和暖，冷空气侵袭时有阵寒）。最热的七月平均温：28.8，年平均风速二级（2.0
3、 米/秒）1.3 城市燃气有关参数 1.3.1 气源种类：天然气 组份 4CH 62HC 83HC 104HC CO 2CO 2N 质量成分90.42 3.19 1.35 1.75 0.25 2.38 0.66 表 1.1 天然气组份 3 1.3.2 天然气组份（体积%）表 1.2 天然气物理化学性质 1.3.3 城市门站出站压力 0.3MPa，中低压调压设备进口压力0.28MPa 1.4 燃气用户资料 1.4.1 居民用户气化率 90%；1.4.2 公共建筑用户 表 1.3 公共建筑用户所占人口比例（%）天然气物理化学性质 混合气体平均分子量 16.9790（kg/kmol）动力粘度 10.
4、286-10(Pas)密度 0.721kg/m 运动粘度 14.2586-10 m/s 低热值lH 34747.6kJ/Nm 临界压力 Pm，c 4.6576MPa 临界压力 Tm，c 195.6K 华白数 W 46517 序号 项目 千人指标 备注 1 医院 10 床 位置见图 4 1.4.3 max1K=1.1 max2K=1.05 max3K=2.2 1.5 参考资料 1.城镇燃气设计规范（GB50028-2006）；2.煤气设计手册；3.燃气输配教材 4.燃气输配课程设计指示书 2.各类用户用气量的计算 2.1 居民用户用气量 根据给出的建筑图纸一套，测出来新城区供燃气面积为 9.02
5、5 平方公里，人口密度为 7310 人/平方公里，炊事及不包括洗衣的日常及洗澡（住宅内设燃气灶及燃气热水器）的用气量指标 q=5320MJ/人年；燃气低热值为lH=34747.6kJ/Nm。查燃气输配居民生活年用气量计算公式为 Qa=lHNkq 式中 Qa居民生活用气量（Nm/a）；N居民人口数（人）；k气化率（%）；q居民生活用气定额（kJ/人a）；2 宾馆 30 床 位置见图 3 饭店（饮食业）30 座位 位置见图 4 学校 60 位置见图 5 lH燃气低热值（kJ/Nm）新城区总人口数 N=9.0257310=65973 人 气化率 k=90%新城区用气量 Qa=659730.95320
6、00034747.6=9090663 Nm/年 计算得到新城区总人口数为 65973 人，居民年用气量为 9090663Nm/年。2.2 公共建筑用气量 公共建筑用户：根据由建筑面积确定的人口和公共建筑用气量指标，计算负荷。查燃气输配表 21 得到医院用气定额为 9210MJ/床位年；查燃气输配表 22 得到其它公共建筑的用气量指标如下 表 2.1 公共建筑用气量指标 类别 单位 用气量指标 医院 MJ/床位年 9210 饭店（饮食业）MJ/座年 79559211 宾馆 MJ/床位年 837410467 学校（日托）MJ/人年 12561675 表 2.2 各公共建筑年用气量 部门类别 消费人
7、次 用气量指标 用气量（Nm/年）医院 660 9210 174864 6 以宾馆为例，人口占总人口的 3%，用气量指标取 9500MJ/床位年。查燃气输配，商业用户年用气量计算公式 Qa=lHMNq 式中 Qa居民生活用气量（Nm/a）；N居民人口数（人）；M各类用气人数占总人口的比例数；q各类商业用户用气定额（kJ/人a）；lH燃气低热值（kJ/Nm）宾馆的消费人次：65973301000=1979 人 宾馆的用气量：Qa=1979950010/34747.6=541111 Nm/年 2.3 新城区用气量 新城区总的年用气量=居民年用气量+公共建筑年用气量 Qa=1.05（9090663+
8、174864+484152+541111+182269）=10473059Nm/年 新城区小时用气量计算 查燃气输配城镇燃气分配管道的计算流量计算公式：hQ=maxmaxmax24365QahdmKKK 饭店（饮食业）1979 8500 484152 宾馆 1979 9500 541111 学校（日托）3958 1600 182269 7 式中 hQ燃气小时计算流量（Nm/h）;Qa年用气量（Nm/a）；maxmK月高峰系数；maxdK日高峰系数；maxhK小时高峰系数。根据原始资料查的：maxmK=1.1 maxdK=1.05 maxhK=2.2 2.205.11.1243651047305
9、9Qh=3038Nm/h 3.燃气输配方案的计算比较 燃气管道的气密性与其他管道相比，有特别严格的要求，漏气可能导致火灾、爆炸、中毒等其他事故。燃气管道中压力越高，管道接头脱开或管道本身出现裂缝的可能性和危险性越大。当管道内燃气的压力不同时，对管道材质、安装质量、检验标准和运行管理的要求也不同。我国燃气管道按燃气设计压力 P（MPa）分为七级。名称 压力（MPa）高压燃气管道 A 2.5p4.0 B 1.6p2.5 次高压燃气管道 A 0.8p1.6 B 0.4p0.8 8 表 3.1 燃气设计压力分级表 中压管道必须通过区域调压站或用户专用调压站才能给城市燃气管网中的低压管道供气，或给工厂企
10、业、大型商业用户及锅炉房供气，当采用中压一级燃气管网系统时，应在各居民用气小区或商业用户处设调压箱。3.1 燃气管网系统 现代化的城镇燃气输配系统是复杂的综合设施，通常由门站、燃气管网、储气设备、调压设施、管理设施和监控系统等构成。城镇燃气管网根据管网压力级制不同分为以下几种形式：一级系统：仅用一种压力级制的管网来分配和供给燃气的系统，通常为低压或中压管道系统。一级系统一般适用于小城镇的供气，当供气范围较大时，输送单位体积燃气的棺材用量将急剧增加。二级系统：由两种压力级制的管网来分配和供给燃气的系统。设计压力一般为中压 B低压或中压 A低压等。三级系统：由三种压力级制的管网来分配和供给燃气的系
11、统。设计压力一般为高压中压低压或次高压中压低压等。多级系统：由三种以上压力级制的管网累分配和供给燃气的系统。燃气管网系统选择 中压燃气管道 A 0.2p0.4 B 0.01p0.2 低压燃气管道 p0.01 9 无论是旧城市还是新建城镇，在选择燃气输配管网系统时，应考虑许多因素，其中主要因素有：1.气源情况：燃气的种类和性质、供气量和供气压力、气源的发展或更换气源的规划。2.城镇规模、远景规划情况、街区和道路的现状和规划、建筑特点、人口密度及居民用户的分布情况。3.原有的城镇燃气供应设施情况。4.储气设备的类型。5.城镇地理地形条件，敷设燃气管道时遇到天然和人工障碍物（如河流、湖泊、铁路等）的
12、情况。6.城镇地下管线和地下建筑物、构筑物的现状和改建、扩建规划。设计城镇管网系统时，应全面综合考虑上述诸因素，从而提出数个方案进行技术经济比较，选用经济合理的最佳方案。方案比较必须在技术指标和工作可靠性相同的基础上进行。3.2 燃气管网布线 城镇燃气管道布线依据 地下燃气管道宜沿城镇道路、人行便道敷设，或敷设在绿化带内。在决定不同压力燃气管道的布线问题时，必须考虑到下列基本情况：1.管道中燃气压力；2.街道及其他地下管道的密集程度与不知情况；3.街道交通量的路面结构情况，以及运输干线的分布情况；4.所输送燃气的含湿量，必要的管道坡度，街道地形变化情况；10 5.与该管道相连接的用户数量及用其
13、情况；6.线路上所遇到的障碍物的情况；7.土壤性质、腐蚀性能和冰冻线深度；8.该管道在施工、运行和万一发生事故时，对交通和人民生活的影响。次高压、中压及低压燃气管道的布置 1.地下燃气管道不得从建筑物和大型建筑、构筑物的下面穿越。为了保证在施工和检修时互不影响，也为了避免由于泄露出的燃气影响相邻管道的正常运行，甚至避入建筑物内，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的水平和垂直净距，符合现行国家标准城镇燃气设计规范（GB50028）的相应规定。2.地下燃气管道埋设的最小覆土厚度应满足下列要求：埋设在机动车道下时，不得小于 0.9m；埋设在非机动车道下时，不得小于 0.6m；
14、埋设在机动车不可能到达的地方时，不得小于 0.3m。3.输送湿燃气的管道，应埋设在土壤冰冻线以下，燃气管道坡向凝水缸的坡度不宜小于 0.003.布线时，最好能使管道的坡度和地形相适应。在管道最低点应设排水器。4.燃气管道穿越铁路、高速公路、电车轨道或城镇主要干道时宜于上述道路垂直敷设。5.燃气管道通过河流时，可以采用穿越河底或采用官桥跨越的形式。11 根据上面的依据和布置原则，把新城区共划分为五个区域并编号I、II、III、IV、V。新城区各环的燃气分配如下表 3.2 各环燃气分配表 3.2 以 I 环举例计算：由图纸测出 I 环面积 1.564 平方公里，由图纸测出 I 环周长为 5220m
15、。I 环供气量：30381.5649.025=525 Nm/h I 环单位长度途泄流量：5255220=0.101 Nm/(mh)管网规划图 3.1 环号 面积（hm）居民数（人）本环供气量（Nm/h）环周边长（m）沿环周边的单位长度途泄流量（Nm/(mh)）I 1.564 11433 525 5220 0.101 II 1.965 14364 661 6260 0.106 III 1.5875 11605 534 8455 0.063 IV 2.0125 14711 677 5965 0.114 V 1.9 13889 640 6960 0.092 Q3037 12 3.3 燃气管网水力计算
16、 根据管网规划图，求出管网中每一段的计算流量，计算结果列于表 3.3 中。以 I 环举例计算：根据管网规划图可以找到零点的位置，8 和 10 是零点。I 环共有四条边，编号为 15、12、26 和 56，长度分别为 1724m、532m、1816.5m 和 1147.5m。途泄流量计算：15 途泄流量：17240.101=174 Nm/h 12 途泄流量：5320.101=54 Nm/h 因为 I 环和 IV 环是邻环，所以 56 单位长度途泄流量为 I 环和 IV 环单位途泄流量之和：0.101+0.114=0.215 Nm/(mh)13 56 途泄流量：1147.50.215=247 Nm
17、/h 因为 I 环和 II 环是邻环，所以 26 单位长度途泄流量为 I 环和II 环单位途泄流量之和：0.101+0.106=0.207 Nm/(mh)26 途泄流量：1816.50.207=376 Nm/h 如果节点处后面的负荷由两侧管段供气，则转输流量以各分担一半左右为宜。管段 26 和管段 56 的转输流量承担节点 6 之后的负荷，管段 26 和管段 56 的转输流量分别为节点 6 之后负荷的一半，计算结果为 479Nm/h；管段 15 的转输流量承担节点 5 的负荷，计算结果为 989Nm/h；管段 12 的转输流量承担节点 2 以后的负荷，计算结果为 1871Nm/h。查燃气输配管
18、段计算流量公式为：Q=0.551Q+2Q 式中 Q管段计算流量 Nm/h；1Q管段途泄流量 Nm/h；2Q管段转输流量 Nm/h；管段 12 的计算流量：0.5554+1841=1871 Nm/h 管段 15 的计算流量；0.55174+989=1084 Nm/h 管段 56 的计算流量：0.55247+479=615 Nm/h 管段 26 的计算流量：0.55376+479=686 Nm/h 各管段的计算流量表 3.3 14 环号 管段号 管段长度（m）单位长度途泄流量 q Nm/（mh）流量(Nm/h)途泄流量 Q1 0.55Q1 转输流量 Q2 计算流量 Q I 12 532 0.101
19、 54 30 1841 1871 15 1724 0.101 174 96 989 1084 56 1147.5 0.215 247 136 479 615 26 1816.5 0.207 376 207 479 686 II 26 1816.5 0.207 376 207 479 686 23 1321 0.106 140 77 846 923 37 2051 0.169 347 191 226 417 67 1071.5 0.198 212 117 228 345 III 37 2051 0.169 347 191 228 419 34 722.5 0.063 46 25 228 253
20、79 1703 0.155 264 145 188 333 410 3622.5 0.063 228 126 0 126 910 431.5 0.063 27 15 0 15 IV 56 1147.5 0.215 247 136 479 615 58 2305.5 0.114 263 145 0 145 68 2513.5 0.206 518 285 0 285 V 67 1071.5 0.198 212 117 228 345 79 1703 0.155 264 145 188 333 15 98 1747 0.092 161 88 0 88 68 2513.5 0.206 518 285
21、0 285 根据初步流量分配及单位长度平均压力降选择各管段的管径。局部阻力损失取沿程摩擦阻力损失 10%。由供气点至零点的平均距离为 5976m。查燃气输配中压燃气管道摩擦阻力损失计算公式：Lp-p2221=1.270052010TTdQ10 式中 1p管道起点燃气的绝对压力（kPa）；2p管道终点燃气的绝对压力（kPa）；L燃气管道的计算长度（m）；0Q燃气管道的计算流量（Nm/h）；d管道内径（mm）。根据原始资料，当地大气压 10.32m 水柱，城市门站出站压力0.3MPa，中低压调压设备进口压力0.28MPa。10.32m 水柱=101.136kPa Lp-p2221=5976136.
22、101280-136.10130022）（）（=2.375 m/kPa2 由于课本所用的天然气密度721.0kg/Nm，故在查图水力计算表时，需要进行修正，即：294.3721.0/375.2721.0/LpLp1 m/kPa2 16 选定管径后，查的管段1Lp值，求出 721.0LpLp1 全部计算结果列于表 3.4（附表）以 I 环计算举例：管段 15 计算流量为 1084Nm/h，查燃气输配课本图 64 燃气管道水力计算图表（三），查得管段 15 的直径取 150mm，单位压力降为 2.52m/kPa2，15 管段压力降p=-2.521724=-4351kPa。管段 12 计算流量为 1
23、871Nm/h，查燃气输配课本图 64 燃气管道水力计算图表（三），查得管段 12 的直径取 D2197mm，单位压力降为 1.80m/kPa2，12 管段压力降p=1.80532=959kPa。管段 26 计算流量为 686Nm/h，查燃气输配课本图 64燃气管道水力计算图表（三），查得管段 26 的直径取 125mm，单位压力降为 2.52m/kPa2，26 管段压力降p=2.521817=4584kPa。管段 56 计算流量为 615Nm/h，查燃气输配课本图 64燃气管道水力计算图表（三），查得管段 56 的直径取 125mm，单位压力降为 2.09m/kPa2，56 管段压力降p=-
24、2.091148=-2399kPa。压力降闭合差的精度要求：高、中压管网%100p5.0p22 式中 2p环网内各管段的压力平方差；2p环网内各管段的压力平方差的绝对值；17 工程计算的精度要求，一般10%。I 环网闭合差：%100p5.0p22=%6.19%10045842399435195955.01207）（I 环网的闭合差大于 10%,需要对全部环网进行校正计算。燃气输配中压燃气流量校正公式：QpQpQQp2p-Q2ns2nm22 I 环计算后的校正流量为1Q=64.01 校正后再按照前面的计算步奏进行计算和校正。校正结果列于表 3.4（附表）中。校正一次之后，各环的误差值均在 10%
25、以内。因此计算合格。管段 98 的计算流量由 88Nm/h 减少到 44.2Nm/h，因而零点向点 9 方向移动L9 L9=092.02.44-88=476m 管段 410 的计算流量由 126Nm/h 减少到 122.15Nm/h，因而零点向点 4 方向移动L4 L4=063.015.122-126=61m 新的零点重新标记。读书的好处 1 1、行万里路，读万卷书。2、书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。3、读书破万卷，下笔如有神。4、我所学到的任何有价值的知识都是由自学中得来的。达尔文 5、少壮不努力，老大徒悲伤。6、黑发不知勤学早，白首方悔读书迟。颜真卿 7、宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。8、读书要三到：心到、眼到、口到 9、玉不琢、不成器，人不学、不知义。10、一日无书，百事荒废。陈寿 11、书是人类进步的阶梯。12、一日不读口生，一日不写手生。13、我扑在书上，就像饥饿的人扑在面包上。高尔基 14、书到用时方恨少、事非经过不知难。陆游 15、读一本好书，就如同和一个高尚的人在交谈歌德 16、读一切好书，就是和许多高尚的人谈话。笛卡儿 17、学习永远不晚。高尔基 18、少而好学，如日出之阳；壮而好学，如日中之光；志而好学，如炳烛之光。刘向 19、学而不思则惘，思而不学则殆。孔子 20、读书给人以快乐、给人以光彩、给人以才干。培根