Теплота згоряння газу

Густина сухого газу при нормальних та стандартних умовах

Густина сухого газу при нормальних (0⁰С, 760 мм.рт.ст) та стандартних умовах (20⁰С, 760 мм.рт.ст) визначається окремо:

, кг/м³ (1.2)

де та - густина компоненту при нормальних та відповідно стандартних умовах (додаток 1, табл.1.2).

Теплота згоряння газу

Нижча теплота згоряння сухого газоподібного палива (газу) визначається за формулою:

, кДж/м³ (1.3)

де - теплота згоряння сухого газу, кДж/м³;

- теплота згоряння компонентів, які складають газоподібне паливо, кДж/м³ (додаток 1, табл.1.2);

- об’ємні долі компонентів, що складають газоподібне паливо, % (додаток 1, табл.1.1).

Відношення теплоти згоряння (вищої або нижчої) газоподібного палива до його відносної щільності називається числом Воббе:

, кДж/м³ (1.4)

де - відносна густина газу за повітрям;

(1.5)

де - густина газу при нормальних умовах, кг/м³;

- густина повітря при нормальних умовах, кг/м³, кг/м³.

Допустиме відхилення числа Воббе від номінального значення (39400-52000 кДж/м³) повинно бути не більше 5 %.

Визначення концентраційної межі спалахування

Газоповітряні суміші спалахують при визначених концентраціях горючих газів в газоповітряній суміші. Зі зменшенням або збільшенням вмісту горючих газів горіння зупиняється.

Мінімальний вміст горючого газу в газоповітряній суміші, при який ще розповсюджується полум’я, має назву нижча межа спалахування горючого газу.

Максимальний вміст горючого газу в газоповітряній суміші, при який ще розповсюджується полум’я, має назву вища межа спалахування горючого газу.

Межи спалахування визначаються за формулою, окремо для кожної:

(1.6)

де - нижча або вища межа спалахування, %;

- межа спалахування компонентів, % (додаток 1, табл.1.2).

В висновку по першому розділу необхідно вказати отримані фізико-хімічні та теплофізичні характеристики газу.

1.2 Розрахунок споживання природного газу в місті

Газопостачання міста відбувається від газорозподільної станції (ГРС), що розміщена за межами міста. За допомогою обладнання ГРС газ, що надходить відгалуженнями з магістрального трубопроводу, очищують, знижують його тиск до високого (від 0,3 до 1,2 МПа) або середнього (0,005 до 0,003 МПа). Від ГРС до споживачів газ високого або середнього тиску транспортується міською газовою мережею.

Споживання газу в містах відбувається за такими напрямками: побутове споживання (для приготування їжі й гарячого водопостачання), для теплопостачання міста, для комунально-побутових закладів, для промислових підприємств.

Розрахункові річні витрати газу для споживачів визначають згідно з нормами споживання за додатками 2, 3, враховуючи розмірності величин.

Річні витрати газу на побутові потреби визначають для міста залежно від кількості мешканців :

, м³/рік, (1.7)

де – норма витрат теплоти на одну людину в залежності від споживача газу (додаток 2), МДж/(рік на одну людину);

– теплота згоряння газу, кДж/м³ (визначалась у розділі 1).

Річні витрати газу для комунально-побутових та промислових підприємств визначати згідно з даними додатків 2, 4.

Річні потреби для лікарні розраховують за формулою:

, м³/рік, (1.8)

де - норма витрати теплоти для лікарні, МДж/(на 1 ліжко), (додаток 2);

- кількість ліжок в лікарні, шт., (додаток 4).

Річні потреби для лазні розраховують за формулою:

, м³/рік, (1.9)

де - норма витрати теплоти для лазні, МДж/(на 1 відвідування), (додаток 2);

- кількість відвідувачів, чол., (додаток 4).

Річні потреби для пральні розраховують за формулою:

, м³/рік, (1.10)

де – кількість білизни за рік (з врахуванням 100 кг білизни на одну людину на рік) (додаток 4);

– норма витрати теплоти для пралень, МДж/(на 1 т сухої білизни), (додаток 2).

Річні потреби для закладів громадського харчування розраховують за формулою:

, м³/рік, (1.11)

де – норма витрати теплоти для закладів громадського харчування, МДж/(на 1 обід, сніданок чи вечерю), (додаток 2);

- кількість відвідувачів, чол., (додаток 4).

Річні потреби для хлібозаводу розраховують за формулою:

, м³/рік, (1.12)

де – норма витрати газу для хлібозаводів, МДж/(на 1 т виробів) (додаток 2);

- кількість продукції, що виробляється, т/добу (додаток 4).

Годинні витрати газу, м³/год, які потрібні для гідравлічного розрахунку газових мереж, визначають окремо для всіх видів споживачів залежно від відповідних річних витрат газу та коефіцієнта годинного максимуму за формулою:

(1.13)

Для житлових мікрорайонів коефіцієнт обирають залежно від кількості мешканців у мікрорайоні за додатком 5, табл.5.1, для інших споживачів – за додатком 5, табл. 5.2.

Зробити висновок на які потреби споживається найбільша кількість газу.

1.3 Визначення оптимальної кількості газорозподільних пунктів

Оптимальна кількість газорозподільних пунктів (ГРП) визначається:

, шт. (1.14)

где - годинна витрата газу на всі потреби населеного пункту, м³/год.;

- оптимальна витрата газу через ГРП, м³/год.

Для визначення необхідно визначити оптимальний радіус дії ГРП, якій повинен знаходиться в межах 400÷1000 метров. Цей радіус визначається за формулою:

, м (1.15)

где - розрахунковий перепад в межах низького тиску (1000 ÷ 1200 Па);

- коефіцієнт щільності мереж низького тиску, 1/м;

, 1/м (1.16)

- щільність населення по району дії ГРП, чол/га;

- питома годинна витрата газу на одну людину, м³/(чол.*год), яка визначається:

, м³/(чол.*год) (1.17)

де - кількість газу, що споживається населенням за одну годину, м³/год.

Оптимальна витрата газу через ГРП визначається з відношення:

(1.18)

Отриману кількість ГРП використовують при конструюванні газових мереж низького тиску.

Зробити висновок про оптимальну кількість ГРП для заданого населеного пункту.

1.4 Розрахунок внутрішньобудинкового газопроводу

Завданням розрахунку є визначення діаметрів окремих ділянок внутрішньобудинкового газопроводу, трасування якого проводиться відповідно до плану будівлі, який приведено в додатку 1, згідно завдання.

Приклад плану з трасуванням мережі газопостачання наведено на рис. 2.1.

Аксонометрична схема внутрішньої газової мережі виконується без масштабу. Необхідно накреслити повну схему стояка починаючі з верхнього поверху дома. Зовнішній газопровід (ЗГ) прокладається в землі, на відстані 2 м від будівлі. Приклад схеми наведено на рис. 2.2.

Рис. 2.1. – Приклад трасування мережі на плані секції будівлі

Рис. 2.2. – Приклад мережі з розділенням на розрахункові ділянки.

Далі треба обрати диктуючи точку. Вона обирається з таких міркувань:

· найбільш віддалена від точки вводу;

· найбільш навантажена тобто до неї приєднується споживач з великою витратою).

Нумерацію розрахункових ділянок при трасуванні також починають з верхнього поверху, встановлюючи точку 1 в місці приєднання приладу до внутрішньоквартирної мережі. Наступні вузли встановлюють в місцях, де відбувається зміна витрати, або мережа приєднується до відповідного стояка. Кількість газових приладів та їх тип, що встановлюються в кожній квартирі будівлі та яку треба відобразити на плані та аксонометричній схемі, приймаються за завданням (приклад наведено на рис. 2.1 та 2.2). На плані (рис.2.1.) та на аксонометричній схемі (рис.2.2) показано розташування в кожній квартири чотирьохповерхової будівлі водонагрівача та 2-х комфорочної газової плити.

Гідравлічний розрахунок починають з найбільш віддаленого від розподільчого (дворового) газопроводу стояка. Він ведеться в напрямі від диктуючої точки до точки вводу (приєднання до ЗГ). Для наведеного приклада (рис.2.2.) розрахунок треба проводити від точки 1. Довжини ділянок обирають в залежності від їхнього розташування на плані будівлі в межах заданих розмірів секції будівлі (згідно завдання). Так, наприклад, якщо довжина секції будівлі дорівнює 16 м, то довжина ділянки 7-8 (згідно плану рис.2.1, де точка 8 співпадає з стояком Ст.Г-1) приймається рівною 6 м.

Гідравлічний розрахунок внутрішньобудинкового газопроводу проводять в наступній послідовності, звертаючи увагу на розмірність всіх складових:

1. Визначення витрат газу починають з ділянки, що забезпечує газом прилади квартири верхнього поверху (на рис.2.2 це ділянка 1-2).

Витрати газу газовими приладами розраховують за формулою:

, м³/год, (1.19)

де – теплове навантаження газового приладу (додаток 3), яке переведено в кДж/год.;

2. Витрати газу по розрахунковій ділянці визначають:

(1.20)

де – кількість квартир на ділянці, що газифіковані (наприклад, для ділянки 1-2 ‑ це 1 квартира, для ділянки 2-3 – також 1 квартира, для ділянки 3-4 ‑2 квартири); тобто треба визначити до скількох квартир подається газ з ділянки, яка розглядається;

– витрати газу газовими приладами, м³/год, що встановлені на ділянці;

– коефіцієнт одночасності роботи газових приладів, , приймається за додатком 7 (проміжні значення приймають за допомогою інтерполяції).

3. Задаємося діаметром ділянки розрахункової гилки газопроводу, виходячи з того, що за вимогами ДСТУ 2204-93 діаметр вхідного газового патрубку до газової плити складає 15 мм, тобто, наприклад, діаметр ділянки 1-2 (рис.2.2.) спочатку задаємо рівним 15 мм, коригуючи його при необхідності.

4. Визначаємо швидкість руху газу в трубопроводі:

, м/с (1.21)

де - діаметр трубопроводу, м.

Швидкість руху газу не повинна перебільшувати нормативну м/с. Бажано приймати мінімальну швидкість газу не менш ніж 2,5 м/с, але на деяких ділянках вона може бути меншою.

5. Лінійні втрати тиску газу на 1 м газопроводу на ділянці визначають за додатком 6.

6. Лінійні втрати тиску на всій ділянці визначають за формулою:

, м (1.22)

7. Втрати тиску на місцеві опори враховують таким чином:

- на ділянці вводу до стояка – 25 % лінійних втрат;

- на стояках – 20 % лінійних втрат;

- на внутрішньоквартирній розводці (довжина розводки 5-7 м) – 120 % лінійних втрат.

8. Загальні втрати тиску визначають додаванням лінійних втрат тиску на всій ділянці та втрат тиску на ділянці на місцеві опори .

Всі отримані значення заносять до таблиці 1.2.

Розрахунок вважається завершеним, якщо (сума значень колонки 13) мм вод. ст. – нормативні втрати тиску на вводі газопроводу та внутрішній системі газопостачання будинку.

Якщо мм вод. ст., необхідно на одній або декількох ділянках збільшити діаметр газопроводу.

Таблиця 1.2. Гідравлічний розрахунок внутрішнього газопроводу житлового будинку

№ ділянки

Кількість квартир n

Витрата газу газовими приладами, Qпр м3/год

Коефіцієнт одночасності Кsim

Розрахункова витрата газу QP, м3/год

Довжина ділянки, l, м

Діаметр газопроводу d, мм

Швидкість руху газу, м/с

Лінійні втрати тиску

Втрати тиску на місцеві опори

Загальні втрати тиску

на 1 м ділянки

на всю ділянку,

%

мм вод. ст.

1-2

2-3

=

Після закінчення розрахунків визначені діаметри трубопроводів необхідно нанести на аксонометричну схему та зробити висновок про вірність прийнятих діаметрів трубопроводів, пояснивши чому розрахунок можна вважати вірним.