城市配气课程设计.docx
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城市配气课程设计
科技学院
《城市配气》课程设计报告
学院:
__石油与天然气工程学院___专业班级:
油气储运
学生:
学号:
设计地点〔单位〕__科技学院教学楼D401____________设计题目:
___户燃气管道布设________________________
完成日期：
2014年12月25日
指导教师评语:
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
成绩〔五级记分制〕:
________________指导教师〔签字〕:
________________
第一章燃气性质计算
气源根本参数
选用的天然气，其容积成分为，甲烷%，乙烷10.90%，丙烷%，正丁烷%，二氧化碳1。
82%，氮气%。
表1天然气组成与其标态下的主要特性值
成分
V〔％〕
分子量
密度
粘度
低热值
甲烷
35902
丙烷
93240
正丁烷
123649
乙烯
59477
N2
4
-
CO2
-
燃气性质的计算
1. 分子量的计算
由输配课本表1-2、表1-3查得各组分分子量，按以下公式求混合气体平均分子量。
M=
=
=
2．相对密度的计算
由输配课本表1-2、表1-3查得各组分密度，按以下公式求混合气体平均密度。
=kg/m3
按以下公式求混合气体相比照重即相对密度。
S
=
3．粘度的计算
将容积成分换算为质量成分
由输配课本表1-2、表1-3查得各组分的分子量，根据的各组分容积成分，通过计算得到
=
按换算公式，各组分的质量成分为
g
g
g
g
g
g
由输配课本表1-2、表1-3查得各组分的动力粘度，按以下公式求混合气体动力粘度。
=100*10^-6/[（66.28/10.395）+（15.73/9.316）+（6.24/7.502）+（2.96/6.835）+（4.12/14.023）+（4.67/16.671）]
=10.10*10^-6Pa·s
混合气体的运动粘度为
v=u/p=10.10*10^-6/0.767=13.17*10^-6m2/s
4．热值的计算（热值计算中,低热值不计算生成的水蒸气放出的汽化潜热量,高热值计算了生成的汽化潜热量）
QH=MJ/m3
QL=MJ/m3
5．爆炸极限的计算
然后将组分的惰性气体按照图1-12〔输配课本〕与可燃气体进展组合，即
，
由输配课本图1-12查得各混合组分在上述混合比时的爆炸极限相应为4%～16%。
6．华白指数的计算
华白数是一个互换性指数。
规定在两种燃气互换时华白数的变化不大于±5％～10％
MJ/m3
每一居民用户装设一台燃气双眼灶和一台燃气热水器，双眼灶额定热负荷为kW，热水器额定热负荷为kW。
燃气双眼灶额定用气量：
m3/h
热水器额定用气量：
Nm3/h
2室燃气管道的布线
布线依据
城市里的燃气管道均采用地下敷设。
所谓城市燃气管道的布线，是指城市管网系统在原如此上选定以后，决定各管段的具体位置。
地下燃气管道宜沿城市道路、人行便道敷设，或敷设在绿化地带。
在决定城市中不同压力燃气管道的布线问题时，必须考虑到以下根本情况：
1、管道中燃气的压力；
2、街道与其他地下管道的密集程度与布置情况；
3、街道交通量和路面结构情况，以与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；
5、与该管道相连接的用户数量与用气情况，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、运行和万一发生故障时，对交通和人民生活的影响。
在布线时，要决定燃气管道沿城市街道的平面与纵断面位置。
由于输配系统各级管网的输气压力不同，其设施和防火安全的要求也不同，而且各自的功能也有所区别，故应按各自的特点进展布置。
中压管网布置
中压管线的功能是输送燃气并向低压管网供气，一般按以下原如此布置：
1、中压管道应布置在城市用气区便于与低压管网相连的规划道路上，应尽量防止沿车辆来往频繁或闹市区的主要交通干线上，否如此对管道施工和维修造成困难。
2、中压管网应布置成环网，以提高其输配气的安全可靠性。
3、中压管道的布置，应考虑对大型用户直接供气的可能性，并应使管道通过这些地区时尽量靠近这类用户，以利于缩短连接支管的长度。
4、中压管线的布置应考虑调压室的布点位置，尽量管道靠近各调压室，以缩短连线支管的长度。
5、中压管道应尽量防止穿越铁路和河流以减少工程量与投资。
6、中压管道必须考虑近期建设与长期建设的关系，以延长已敷设管道的有效使用年限，尽量减少建成后改线、增大管径或增设双线的工程。
7、成环管网边长一般为2-3公里。
低压管网布置
低压管网的功能是直接向各类用户配气，是城市供气系统中最根本的管网。
根据此特点，低压管网的布置一般应考虑如下几点：
1、低压管道的输气压力低，沿程压力降的允许值也较低，故低压管网的成环边长宜控制在300-600米之间。
2、低压管道直接与用户相连。
而用户商量随城市开展而逐步增加，故低压管道除以环状管网为主布置外，也允许存在枝状管道。
3、为保证和提上下压管网的供气稳定性，给低压管网供气的相邻调压室之间的连通管道的管径，应大于相邻管网的低压管道管径。
4、有条件时低压管道宜尽可能布置在街坊兼做庭院管道，以节省投资。
5、低压管道可以沿街道的一侧敷设，也可双侧敷设。
在有轨电车通行的街道上，当街道宽度大于20米，横穿街道的支管过多，或输配气量大，而又限于条件不允许敷设大口径管道时，低压管道可采用双线敷设。
6、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，尽可能防止在高级路面的街道下敷设。
7、为了保证在施工和检修时互不影响，也为了防止由于漏出的燃气影响相邻管道的正常运行，甚至逸入建筑物，地下燃气管道与建筑物，构筑物以与其他各种管道之间保持必要的净距，
表3-1地下燃气管道与建筑物、构筑物之间的最小水平净距
项目
低压
中压
B
A
建筑物的根底
给水管
排水管
电力电缆
通讯电缆
直埋
在导管
其它燃气管道
Dg<300mm
Dg>300mm
热力管
直埋
在导管
电杆的根底
<35KV
>35KV
通讯照明电杆
铁路钢轨
有轨电车的钢轨
街树
表3-2地下燃气管道与建筑物或相邻管道之间的最小水平净距
项目
地下煤气管道
给水管或其他管道
热力管管沟
电缆
直埋
在导管
铁路轨底
有轨电车轨
管道的纵断面布置
在决定管道的纵断面布置时，要考虑以下几点：
1、地下燃气管道埋设深度，宜在土壤冰冻线以下。
管顶覆土厚度还应满足如下要求：
埋设在车行道下时，不得小于米；
埋设在非车行道下时，不得小于米；
随着干天然气的广泛使用以与管道材质的改良，埋设在人行道、次要街道、草地和公园的燃气管道可采用浅层敷设。
2、输送湿燃气的管道，不论是干管还是支管，其坡度一般不小于。
布线时，最好能使管道的坡度和地形相适应。
在管道的最低点应设排水器。
3、燃气管道不得在地下穿过房屋或其他建筑物，不得平行敷设在有轨电车轨道之下，也不得与其他地下设施上下并置。
4、在一般情况下，燃气管道不得穿过其他管道本身，如因特殊情况要穿过其他大断面管道〔污水干管、雨水干管、热力管沟等〕时，需征得有关方面同意，同时燃气管道必须安装在钢套管。
5、燃气管道与其他各种构筑物以与管道相交时，应按规规定保持一定的最小垂直净距。
室燃气管道敷设规定
在《城市燃气设计规》GB50028-2006中，对室燃气管道的附设作了详细的规定，主要规定如下：
〔1〕燃气引入管附设位置应符合如下规定：
①燃气引入管不得附设在卧室、卫生间、易燃或易爆品的仓库、有腐蚀性介质的房间、发电间、配电间、变电室、不使用燃气的空调机房、通风机房、计算机房、电缆沟、暖气构、烟道和进风道、垃圾道等地方。
②住宅燃气引入管宜设在厨房、外走廊、与厨房相连的阳台等便于检修的非居住房间。
当确有困难时，可从楼梯间引入〔高层建筑除外〕，但应采用金属管道且引入管阀门宜设在室外。
③燃气引入管宜沿外墙地面上穿墙引入。
但室外露明管段的上端弯曲处应加不小于DN15清扫用三通和丝堵，并作防腐处理。
寒冷地区输送湿燃气时还应做保温。
④引入管也可埋地穿过建筑物外墙或根底引入室，当引入管穿过墙或根底进入建筑物后应在短距离出室地面，不得在室地面下水平附设。
〔2〕建筑物设计沉降量大于50mm时，可对燃气引入管采取如下保护措施：
①加大引入管穿墙处的预留洞尺寸；
②引入管穿墙前水平或垂直弯曲2次以上；
③引入管穿墙前设置金属柔性管或波纹补偿器。
〔3〕燃气引入管的最小公称直径应满足以下要求：
①输送人工燃气和矿井气不应小于25mm；
②输送天然气不应小于20mm；
③输送气态液化石油气不应小于15mm。
〔4〕燃气引入管阀门应设在室，对重要用户还应在室外另设阀门。
〔5〕输送湿燃气的引入管，埋设深度应在土壤冰冻线以下，并宜有不小于坡向室外管道的坡度。
〔6〕燃气水平干管和立管不得穿过易燃易爆品仓库、配电间、变电室、电缆沟、烟道、进风道和电梯井等。
〔7〕室水平干管宜明设，当建筑设计有特殊美观要求时可附设在能安全操作，通风良好和检修方便的吊顶，并应符合规中相关的要求。
〔8〕燃气立管不得附设在卧室或卫生间。
立管穿过通风不良的吊顶时应设在套管。
〔9〕室立管应明设，也可设在便于安装和检修的管道竖井时，此时应符合规中相应的规定。
〔10〕高层建筑的燃气立管应有承受自重和热伸缩推力的固定支架和活动支架。
〔11〕燃气支管宜明设。
燃气支管不宜穿过起居室〔厅〕。
附设在起居室〔厅〕走到的燃气管道不宜有接头。
当穿过卫生间、阁楼或壁柜时，燃气管道应采用焊接连接〔金属软管不得有接头〕，并设在钢套管。
〔12〕输送干燃气的室燃气管道可不设坡度。
输送湿燃气〔包括气相液化石油气〕的管道，其附设坡度不宜小于。
燃气表前后的湿燃气水平支管分别坡向立管和燃具。
〔13〕室燃气管道不应敷设在潮湿或有腐蚀性介质的房间。
当必须敷设时，必须采取防腐蚀措施。
输送湿燃气的燃气管道附设在室温低于0℃或输送气相液化石油气管道处的环境温度低于其露点温度时，其管道应采取保温措施。
〔14〕室明设燃气管道与墙面的净距，当管径小于DN25时，不宜小于30mm；管径在DN25~DN40时，不宜小于50mm；管径等于DN50时，不宜小于60mm；管径大于DN50时，不宜小于90mm。
〔15〕室管道和电器设备、相邻管道之间的净距应符合表1-2的规定：
3室燃气管道的水力计算
一、根底数据：
天然气成分〔体积百分比〕
CH4
C2H4
C3H8
C4H10
N2
CO2
天然气低热值H=MJ/Nm³
密度ρ=0.872Kg/Nm³
运动粘度ν=×10-6m2/s
计算温度T=288K
管道计算方法确实定
由于该小区采用的是楼栋调压，户挂表方式，故其安装工艺流程如下：
中压管道→调压箱→低压管道→用户→燃气表→燃具
对于各楼栋调压箱后的低压庭院管段采用查表和利用公式计算校核相结合的方法确定各管段管径，具体计算步骤如下：
1）对管网的节点和管道编号；
2）确定气流方向，根据各管段下游的用户数，用同时工作系数法求出各条管段的计算流量；
表1-6居民生活用双眼灶或烤箱灶和热水器同时工作系数
设备类型
户数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
一个烤箱灶和一个热水器
一个双眼灶和一个热水器
设备类型
户数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
一个烤箱灶和一个热水器
一个双眼灶和一个热水器
3〕根据确定的允许压力降，计算管线单位长度的允许压力降。
4〕根据管段的计算流量与单位长度允许压力降查图预选管径。
5〕根据所选定的标准管径和计算流量，求出雷诺数判断流态，然后选择适宜的低压天然气管道压力降计算公式求出各管段实际压降，最后计算出总的压力降。
6〕检查校核计算的结果。
假如计算出的总的压力降超出允许的精度围，如此应适当变动管径，直至总压力降小于并趋近于规所允许的压力降为止。
小区低压管网水利计算：
计算结果列于下表中。
表-1
室外低压支路Ⅰ
管段号
户数
额定流量Qn（m3/h）
同时工作系数k
计算流量Q（m3/h）
管径d（mm）
实际单位压降（ρ=1）
实际单位压降（ρ=0.767）
管段长度L1（m）
局部阻力系数∑§
l2（m）
当量长度L2（m）
计算长度L（m）
管段压力损失△p
0-1
5
8.10
0.350
2.84
40
0.50
0.38
1.3
1.00
1.30
16.8
6.44
1-2
10
16.20
0.250
4.05
40
1.20
0.92
1.0
1.10
1.10
4.7
4.33
2-3
15
24.30
0.220
5.35
40
0.95
0.73
1.0
1.00
1.20
7.5
5.46
3-4
20
32.40
0.210
6.80
40
1.60
1.23
1.0
0.90
1.00
4.6
5.65
4-5
25
40.50
0.200
8.10
40
2.00
1.53
1.0
0.90
1.17
16.8
25.73
5-6
30
48.60
0.190
9.23
40
2.10
1.61
1.0
1.00
1.00
5.3
8.54
6-7
30
48.60
0.190
9.23
40
2.10
1.61
27
1.3
1.00
1.00
28.0
45.10
7-8
60
97.20
0.176
17.11
40
4.00
3.07
1.0
1.10
2.73
61.6
189.08
7-9
80
129.60
0.172
22.29
40
4.00
3.07
1.0
1.60
1.80
55.2
169.35
7-10
100
162.00
0.170
27.54
50
6.00
4.52
1.0
2.00
1.60
3.9
17.63
管道1-2-3-4-5-6-7-8-9-10，总压力降△
室外低压支路Ⅱ
管段号
户数
额定流量Qn（m3/h）
同时工作系数k
计算流量Q（m3/h）
管径d（mm）
实际单位压降（ρ=1）
实际单位压降（ρ=0.767）
管段长度L1（m）
局部阻力系数∑§
l2（m）
当量长度L2（m）
计算长度L（m）
管段压力损失△p
0-1
20
32.40
0.210
6.80
40
1.40
1.07
1.6
1.10
1.76
58.6
62.88
1-2
40
64.80
0.180
11.66
40
3.20
2.45
1.6
1.60
2.56
82.4
202.14
1-3
60
97.20
0.176
17.11
40
4.00
3.07
5
1.0
1.40
1.40
6.4
19.64
管道1-2-3，总压力降△p=284.66pa
室外低压支路Ⅲ
管段号
户数
额定流量Qn（m3/h）
同时工作系数k
计算流量Q（m3/h）
管径d（mm）
实际单位压降（ρ=1）
实际单位压降（ρ=0.767）
管段长度L1（m）
局部阻力系数∑§
l2（m）
当量长度L2（m）
计算长度L（m）
管段压力损失△p
0-1
20
32.40
0.210
6.80
40
1.40
1.07
1.6
1.10
1.76
58.6
62.88
1-2
40
64.80
0.180
11.66
40
3.20
2.45
51
1.6
1.60
2.56
53.6
131.46
1-3
60
97.20
0.176
17.11
40
4.00
3.07
6
1.0
1.40
1.40
7.4
22.70
管道1-2-3，总压力降△p=217.04pa
室外低压支路Ⅳ
管段号
户数
额定流量Qn（m3/h）
同时工作系数k
计算流量Q（m3/h）
管径d（mm）
实际单位压降（ρ=1）
实际单位压降（ρ=0.767）
管段长度L1（m）
局部阻力系数∑§
l2（m）
当量长度L2（m）
计算长度L（m）
管段压力损失△p
0-1
30
48.60
0.190
9.23
40
2.20
1.69
1.6
1.10
1.76
55.0
92.74
1-2
30
48.60
0.190
9.23
40
2.20
1.69
1.6
1.10
1.76
57.2
96.45
1-3
60
97.20
0.176
17.11
40
4.00
3.07
6
1.0
1.20
1.20
7.2
22.09
管道1-2-3，总压力降△
室外低压支路Ⅴ
管段号
户数
额定流量Qn（m3/h）
同时工作系数k
计算流量Q（m3/h）
管径d（mm）
实际单位压降（ρ=1）
实际单位压降（ρ=0.767）
管段长度L1（m）
局部阻力系数∑§
l2（m）
当量长度L2（m）
计算长度L（m）
管段压力损失△p
0-1
5
8.10
0.350
2.84
50
0.05
0.04
1.1
1.10
1.21
10.6
0.41
1-2
10
16.20
0.250
4.05
50
0.12
0.09
1.0
1.60
1.60
4.8
0.44
2-3
15
24.30
0.220
5.35
50
0.21
0.16
1.0
1.40
1.40
10.2
1.64
3-4
20
32.40
0.210
6.80
50
0.30
0.23
1.0
1.70
1.70
4.9
1.13
4-5
25
40.50
0.200
8.10
50
0.60
0.46
1.0
1.90
1.90
10.7
4.92
5-6
30
48.60
0.190
9.23
50
0.63
0.48
1.0
1.95
1.95
5.2
2.49
6-7
35
56.70
0.190
10.77
50
0.80
0.61
1.0
1.82
1.82
10.6
6.52
7-8
40
64.80
0.180
11.66
50
1.10
0.84
3.2
1.65
5.28
21.4
18.04
8-9
45
72.90
0.179
13.05
50
1.50
1.15
1.0
1.70
1.70
15.1
17.37
9-10
50
81.00
0.178
14.42
50
1.70
1.30
3
1.0
1.75
1.75
4.8
6.19
10-11
55
89.10
0.177
15.77
50
2.00
1.53
1.0
1.80
1.80
17.1
26.23
11-12
60
97.20
0.176
17.11
50
2.30
1.76
3
1.0
1.85
1.85
4.9
8.56
12-13
65
105.30
0.175
18.43
50
2.60
1.99
13
1.0
1.94
1.94
14.9
29.79
13-14
70
105.00
0.174
18.27
50
2.50
1.88
1.0
1.90
15.45
14-15
40
60.00
0.180
10.80
50
0.85
0.64
1.1
1.82
42.94
14-16
110
165.00
0.169
27.89
50
6.00
1.0
2.00
3
8.2
37.08
管道1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-13-14-15-16，总压力降△
小区室管道水力计算：
室燃气管道设计：
燃气管道见平面图与系统图，每家用户装燃气双眼灶和快速热水器，额定热负荷为〔5.8+10
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