燃气输配专业课程设计.doc

目录目录2第一章 、管道设计基本资料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其她地下管道布置规划图和现状图21.7燃气成分及物性参数31.7.1基本气体性质31.7.2混合物容积构成、质量构成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供气区域顾客、用气量资料81.8.1拟定顾客燃具81.8.2每户用气量拟定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水力图122.2拟定各管段计算流量122.3容许压力降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、拟定压力级制、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20参照文献21第一章 、管道设计基本资料1.1现状管道接口位置管道接入处如图所示，依照导师设计规定，选取A处接入1.2燃气压力接入点市政燃气管网压力级别为中压，设计压力均为0.2MPa，社区内末端压力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；灶前额定燃气压力规定：R2燃料Pa1.3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：国内华北地区土壤普通为中碱性土壤。土壤pH值普通为7.08.5;SO42-含量占土壤重量0.005%0.045%;Cl-含量占土壤重量0.002%0.012%;Mg2+含量占土壤重量0.001%0.002%。1.4气候条件社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）CAD图见附录1.6其她地下管道布置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规定，选用石油伴气愤：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 0.030240.015120.013490.014670.013720.250.024891.7.2混合物容积构成、质量构成（1）容积构成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）质量构成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（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=9.10-6 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=9.10-6 m2/s考虑到抱负气体与实际气体差别，将运动粘度调节为软件计算10.673910-6 m2/s手算误差为6.87%计算软件 基于REFPROP模型 1.7.7热值计算得到：HH=49.845617 MJ/m3 HL=45.343649 MJ/m3 1.7.8爆炸极限爆炸上限：3.%爆炸下限：13.95575413%1.8供气区域顾客、用气量资料该社区内地势平坦，本设计范畴仅涉及社区平面图中划定区域内1#8#楼房，共8栋，各栋楼房居民户数分派方案如下表所示： 共计220 单位（户）1.8.1拟定顾客燃具 各户居民均选用海尔公司产YZ12T-2 型双眼灶具，不考虑其她燃气具，燃具额定热负荷：4.1kW，灶前额定燃气压力规定：R2燃料Pa；1.8.2每户用气量拟定 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步工作系数，运用公式计算出每一栋计算流量方案1#楼2#楼3#楼4#楼5#楼6#楼7#楼8#楼共计H2（户数）2224182030244042220同步工作系数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 第二章 、水力计算2.0燃气管网布线社区内燃气管道采用地下敷设，地下燃气管道宜沿城乡道路敷设，普通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，由社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）管道中燃气压力；（2）街道地下其她管网密集限度与布置状况；（3）接到交通量和路面构造状况，以及运送干线分布状况；（4）所输送燃气含湿量，输送是燃气要考虑必要管道坡度，而输送干燃气则不用考虑管道坡度；（5）与该管道相连接顾客数量及用气量状况，该管道是重要管道还是次要管道；（6）线路上所遇到障碍物状况；（7）土壤性质、腐蚀性能和冰冻线深度；（8）该管道在施工、运营和发生故障时，对城乡交通和人民生活影响。（二）低压管网燃气布置低压管网重要功能是直接向各类顾客配气，低压管网布置普通应考虑：（1）燃气管网输气压力低，沿程压力降容许值也较低，故低压管网成环时变长普通应控制在300600m之间。（2）为保证和提高抵押管网供气可靠性，给低压管网供气相邻调压站之间管道应成环布置。（3）有条件时低压管网应尽量布置在街坊内兼作庭院管道，以节约投资。（4）低压管道应按规划道路布线，并应与道路轴线或建筑物前沿相平行，尽量避免在高档路面下敷设。（5）低压管道仅在调压室出口设立阀门，别的普通不设阀门。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燃气影响相邻管道正常运营，甚至逸入建筑物内，地下燃气管道与建筑物、构筑物以及其她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建筑物基本外墙面0.71.01.54.56.5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电杆基本35kV35kV1.02.01.02.01.02.01.05.01.05.0通讯照明电杆1.01.01.01.01.5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。其她应遵从低压管线布线原则。2.1水力图2.2拟定各管段计算流量以6-5为例：计算流量为5#楼计算流量3.906立方米/小时。进而拟定每一管段计算流量见附表2.3容许压力降灶前额定燃气压力规定：R2燃料Pa因此 =0.75+150=1650 pa 错误：（入户管压降分派未分派）0-1-7-8-9-17为最长管线，长度为200米因此单位长度与容许压降为8.25pa/m2.4预选管径依照管段计算流量及单位长度容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单位长度与容许压降为8.25pa/m，计算流量为3.9立方米/小时得到初选原则管径为：25mm其她管段见附表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阐明设计压力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判断公式与否可用Do/6mmP/t腐蚀裕量mm依照设计需要填写壁厚负偏差mm参照厂家数据加工减薄量mm附加裕量Cmm涉及腐蚀裕量、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-)工业金属管道设计规范(GB50316-)()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 因此附加裕量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mmDN250.43751.501.93750.012510010.40.001249951.93874995DN320.43751.501.93750.013210010.40.1.DN400.51.5020.014010010.40.001999922.00199992DN500.43751.501.93750.015010010.40.00249991.9399999依照国标与钢管生产公司产品规格，选用所有管道壁厚为3.0mm2.6计算内径依照预选原则管径，与原则管径外径、选用管道壁厚计算管道内径查附表 DN25原则外径为32mm，计算得到内径为26mm DN32 原则外径为38mm，计算得到内径为32mm DN40 原则外径为45mm，计算得到内径为39mm DN50 原则外径为57mm，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其她管段见附表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 ，其她见附表2.9附加压头2.10校核、拟定压力级制、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 不大于并趋近于容许压降1650Pa，因此通过校核。压力级制为低压，调压方式为一级调压。管材为无缝钢管第三章 、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旋塞阀调压箱重要技术参数：进口压力范畴 P1：0.02-0.4MPa出口压力范畴 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阀门井质量保证办法1.测量放线实行放线复测制，以保证放线精确。2.混凝土浇筑严格执行混凝土灌溉申请单制度，隐蔽工程必要通过验收签字后方可进行下道工序。3.设立能独立行使权力专职质检员，同步班组设立兼职质检员。实验人员按照国家规范规定对原材取样实验，按规定留置砼试块。第四章 、管道防腐设计参照文献燃气输配 （第五版）段常贵主编工业金属管道设计规范 GB 50316- () 流体输送用无缝钢管 GB-T8163-1999城乡燃气设计规范 GB50028-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原则 CJJ/T 130燃气管道工程技术手册 ()石油化工管道设计器材选用通则 (SH3059-)工业金属管道设计规范 (GB50316-)()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