燃氣輸配課程設計65592

1、目錄目錄2第一章 、管道設計基礎資料11.1現狀管道接口位置11.2燃氣壓力11.3土壤性質及腐蝕性能11.4氣候條件21.5供氣區(qū)域規(guī)劃平面圖和現狀平面圖（管線綜合圖）21.6其他地下管道布置的規(guī)劃圖和現狀圖21.7燃氣成分及物性參數31.7.1基本氣體性質31.7.2混合物容積組成、質量組成41.7.3平均分子量41.7.4平均密度和相對密度51.7.5虛擬臨界壓力、虛擬臨界溫度51.7.6粘度61.7.7熱值71.7.8爆炸極限71.8供氣區(qū)域用戶、用氣量資料81.8.1確定用戶燃具81.8.2每戶用氣量的確定81.8.3每棟用氣量9第二章 、水力計算102.0燃氣管網布線102.1水力

2、圖122.2確定各管段計算流量122.3允許壓力降122.4預選管徑132.5管道壁厚計算132.6計算內徑142.7摩擦阻力損失152.8局部阻力損失172.9附加壓頭172.10校核、確定壓力級制、調壓方式17第三章 、管材與設備選型18第四章 、管道防腐設計20參考文獻21第1章 、管道設計基礎資料1.1現狀管道接口位置管道接入處如圖所示，根據導師設計要求，選擇A處接入1.2燃氣壓力接入點市政燃氣管網的壓力等級為中壓，設計壓力均為0.2MPa，小區(qū)內末端壓力0.15MPa，低壓管網設計壓力為0.01MPa，煤氣表前壓力3000Pa。管道坡度0.3；灶前額定燃氣壓力要求：R2燃料2000P

3、a1.3土壤性質及腐蝕性能土壤性質：華北平原地帶性土壤為棕壤或褐色土。腐蝕性能：我國華北地區(qū)的土壤一般為中堿性土壤。土壤pH值一般為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氣候條件小區(qū)位于華東某平原區(qū)域，屬亞熱帶南緣季風氣候區(qū)，冬夏長春秋短，溫暖潮濕，雨量充沛。氣溫： 年平均氣溫16度；地溫： 數據缺失；地下水位線：26.55米 （以2016年6月30日北京市885個地下水位監(jiān)測點數據為例）極限凍土深度0.3m；1.5供氣區(qū)域規(guī)劃平面圖和現狀平面圖（管線綜合圖）C

4、AD圖見附錄1.6其他地下管道布置的規(guī)劃圖和現狀圖數據缺失1.7燃氣成分及物性參數1.7.1基本氣體性質按任務書要求，選用石油伴生氣：甲烷丙烷正丁烷按丙烯二氧化碳氧氣氮氣體積分數（%）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摩爾容積VM 22.362121.936221.503621.9922.260122.392322.403密度0.71742.01022.7031.91361.97711.42911.2504相對

5、密度S（空氣=1）0.55481.5542.091.479氣體常數R517.1184.5137.2193.8188.74259.585296.66臨界參數 臨界溫度TC191.05368.85425.95364.75304.2154.8126.2 臨界壓力PC4.64074.39753.61734.76237.38665.07643.3944 臨界密度C162226225232468.19430.09310.91熱值 高熱值Hh39.842101.266133.88693.667 低熱值HL35.90293.24123.64987.667爆炸極限 爆炸上限Lh（體積%）52.11.52 爆炸下

6、限LL（體積%）159.58.511.7粘度 動力粘度 10.3937.5026.8357.64914.02319.41716.671 運動粘度 14.53.812.533.997.0913.613.3無因次系數C164278377321266131112沸點t（）-161.49-42.05-0.5-47.72-78.2-182.98-195.78定壓比熱CP1.5452.964.132.6751.621.3151.302絕熱指數K1.3091.161101441.171.3041.41.402導熱系數 0.030240.015120.013490.014670.013720.250.0248

7、91.7.2混合物容積組成、質量組成（1）容積組成r序號名稱甲烷丙烷正丁烷按丙烯二氧化碳氧氣氮氣體積分數（%）r81.7 %6.20%4.80%4.90%0.30%0.20%1.90%（2）質量組成g序號名稱甲烷丙烷正丁烷按丙烯二氧化碳氧氣氮氣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平均密度和相對密度（1）平均密度=0.9668057（2） 相對密度 混合氣體相對密度計算公式S=0.747722891.7.5虛擬臨界壓力、虛擬臨界溫度（1） 虛擬臨界壓力PCm=4.5678862（M

8、pa）（2） 虛擬臨界溫度TCm=220.8949（K）1.7.6粘度混合氣體動力粘度計算公式=9.1232887666×10-6 m2/st=20混合氣體動力粘度T=273.15+20=293.15Kt=9.72684688×10-6 m2/s計算密度=0.97847073 kg/立方米運動粘度=9.940866477×10-6 m2/s考慮到理想氣體與實際氣體的差異，將運動粘度調整為軟件計算的10.6739×10-6 m2/s手算誤差為6.87%計算軟件 基于REFPROP模型 1.7.7熱值計算得到：HH=49.845617 MJ/m3 HL=45

9、.343649 MJ/m3 1.7.8爆炸極限爆炸上限：3.968768355%爆炸下限：13.95575413%1.8供氣區(qū)域用戶、用氣量資料該小區(qū)內地勢平坦，本設計的范圍僅包括小區(qū)平面圖中劃定區(qū)域內的1#8#樓房，共8棟，各棟樓房居民戶數分配方案如下表所示： 合計220 單位（戶）1.8.1確定用戶燃具 各戶居民均選用海爾公司產YZ12T-2 型雙眼灶具，不考慮其他燃氣具，燃具額定熱負荷：4.1kW，灶前額定燃氣壓力要求：R2燃料2000Pa；1.8.2每戶用氣量的確定 燃氣額定熱負荷：4.1kW； 式中： -灶具額定用氣流量（） -為本設計所用天燃氣的低熱值（）每戶用氣量：Qn=4.1*

10、3600/45.344=0.3255m³/h1.8.3每棟用氣量查表得同時工作系數，利用公式計算出每一棟的計算流量方案1#樓2#樓3#樓4#樓5#樓6#樓7#樓8#樓合計H2（戶數）2224182030244042220同時工作系數0.4420.4340.4620.450.40.4340.390.388每棟用氣量3.165 3.390 2.707 2.930 3.906 3.390 5.078 5.304 29.870 第2章 、水力計算2.0燃氣管網布線小區(qū)內燃氣管道采用地下敷設，地下燃氣管道宜沿城鎮(zhèn)道路敷設，一般敷設在人行便道或綠化帶內。本設計為八棟居民樓供應燃氣，由小區(qū)平面圖可

11、以確認管線采用枝狀布置。（一）布線原則應考慮：（1）管道中燃氣的壓力；（2）街道地下其他管網的密集程度與布置情況；（3）接到交通量和路面結構情況，以及運輸干線的分布情況；（4）所輸送燃氣的含濕量，輸送是燃氣要考慮必要的管道坡度，而輸送干燃氣則不用考慮管道坡度；（5）與該管道相連接的用戶數量及用氣量情況，該管道是主要管道還是次要管道；（6）線路上所遇到的障礙物情況；（7）土壤性質、腐蝕性能和冰凍線深度；（8）該管道在施工、運行和發(fā)生故障時，對城鎮(zhèn)交通和人民生活的影響。（二）低壓管網的燃氣布置低壓管網的主要功能是直接向各類用戶配氣，低壓管網的布置一般應考慮：（1）燃氣管網的輸氣壓力低，沿程壓力降的

12、允許值也較低，故低壓管網成環(huán)時變長一般應控制在300600m之間。（2）為保證和提高抵押管網的供氣可靠性，給低壓管網供氣的相鄰調壓站之間的管道應成環(huán)布置。（3）有條件時低壓管網應盡可能布置在街坊內兼作庭院管道，以節(jié)省投資。（4）低壓管道應按規(guī)劃道路布線，并應與道路軸線或建筑物的前沿相平行，盡可能避免在高級路面下敷設。（5）低壓管道僅在調壓室出口設置閥門，其余一般不設閥門。為了保證在施工和檢修時互不影響，也為了避免由于泄漏出的燃氣影響相鄰管道的正常運行，甚至逸入建筑物內，地下燃氣管道與建筑物、構筑物以及其他各種管道之間應保持必要水平凈距。見下表。表3.3 地下燃氣管道與建筑物，構筑物或相鄰管道之

13、間的水平凈距表（m）項目地下燃氣管道低壓中壓B中壓A次高壓B次高壓A建筑物的基礎外墻面0.71.01.54.56.5給水管0.50.50.51.01.5污水、雨水排水管1.01.21.21.52.0電力電纜直埋在導管內0.51.00.51.00.51.01.01.01.51.5通訊電纜直埋在導管內0.51.00.51.00.51.01.01.01.51.5燃氣管道DN300mmDN300mm0.40.50.40.50.40.50.40.50.40.5熱力管直埋熱水蒸汽1.01.01.02.01.02.01.02.01.53.0在管溝內1.01.01.51.52.0電桿基礎35kV35kV1.0

14、2.01.02.01.02.01.05.01.05.0通訊照明電桿1.01.01.01.01.5鐵路路堤坡腳5.05.05.05.05.0有軌電車鋼軌2.02.02.02.02.0街樹0.750.750.751.21.2在本設計中，地下管道與各樓水平凈距均保持3m。其他應遵從低壓管線的布線原則。2.1水力圖2.2確定各管段計算流量以6-5為例：計算流量為5#樓的計算流量3.906立方米/小時。進而確定每一管段計算流量見附表2.3允許壓力降灶前額定燃氣壓力要求：R2燃料2000Pa所以 =0.75×2000+150=1650 pa 錯誤：（入戶管壓降分配未分配）0-1-7-8-9-17

15、為最長管線，長度為200米所以單位長度與允許壓降為8.25pa/m2.4預選管徑根據管段的計算流量及單位長度的允許壓力降預選管徑以14-6管段為例：查燃氣工程設計手冊圖11-1-1單位長度與允許壓降為8.25pa/m，計算流量為3.9立方米/小時得到初選標準管徑為：25mm其他管段見附表2.5管道壁厚計算使用公式：求直管壁厚名稱符號單位數值說明設計壓力PMPa0.01管子外徑Domm許用應力tMPa查附表焊縫系數無縫鋼管取1，焊接鋼管查表修正系數Y查附表計算壁厚Somm判斷公式是否可用Do/6mmP/t腐蝕裕量mm根據設計需要填寫壁厚負偏差mm參考廠家數據加工減薄量mm附加裕量Cmm包括腐蝕裕

16、量、壁厚負偏差和加工減薄量選用壁厚SmmSSoC石油化工管道設計器材選用通則(SH3059-2001)工業(yè)金屬管道設計規(guī)范(GB50316-2000)(2008年版)許用應力查石油化工裝置工藝管道安裝設計手冊(第一篇)(第三版)P654以14-6為例計算壁厚：選管徑為DN25壁厚負偏差0.4375 腐蝕裕量1.5 加工減薄量0 所以附加裕量C為1.9375設計壓力為0.01MPa，許用應力100 修正系數Y=0.4計算得到S=1.93874995取壁厚2mm公稱直徑壁厚負偏差腐蝕裕量加工減薄量附加裕量CPD0許用應力焊縫系數修正系數計算壁厚S0選用壁厚mmDN250.43751.501.937

17、50.012510010.40.001249951.93874995DN320.43751.501.93750.013210010.40.0015999361.939099936DN400.51.5020.014010010.40.001999922.00199992DN500.43751.501.93750.015010010.40.00249991.9399999根據國家標準與鋼管生產企業(yè)產品規(guī)格，選取所有管道壁厚為3.0mm2.6計算內徑根據預選的標準管徑，與標準管徑的外徑、選取的管道壁厚計算管道內徑查附表 DN25標準外徑為32mm，計算得到內徑為26mm DN32 標準外徑為38mm

18、，計算得到內徑為32mm DN40 標準外徑為45mm，計算得到內徑為39mm DN50 標準外徑為57mm，計算得到內徑為51mm2.7摩擦阻力損失注意：此處鋼管公式錯誤 ?。哼\動粘度為10.6739×10-6 m2/s 絕對粗糙度為0.15 絕對溫度293.15k 燃氣密度0.9668kg/Nm3以管段12-4為例流速 阻摩系數=1.66其他管段見附表2.8局部阻力損失以管段14-6為例：有1個旋塞=2 =2L2=2×26/0.0411=1.2662m ，其他見附表2.9附加壓頭2.10校核、確定壓力級制、調壓方式計算管路總壓降0-1-2-3-4-5-6-14 1487.296 Pa 0-1-7-8-9-17 1620.822 Pa 小于并趨近于允許壓降1650Pa，所以通過校核。壓力級制為低壓，調壓方式為一級調壓。管材為無縫鋼管第3章 、管材與設備選型無縫鋼管DN25、DN32、DN40、DN50GB/T8163-1999（輸送流體用無縫鋼管）。材質（牌號）為10、三通DN25、DN32、DN40、DN50直角彎頭DN25旋塞閥調壓箱主要技術參數