燃气输配优秀课程设计.doc

《燃气供给工程》
课程设计说明书

题 目：
南京市某某花园三期工程燃气设计
院 （系）：
城市建设和安全工程学院
专 业：
建筑环境和设备工程
姓 名：
林乐
班级学号：
环设0901 24
指导老师：
魏 玲

城市建设和安全工程学院
5月31日

目录

一、建筑概况及基础资料 2
1 工程名称 2
2 建筑概况 2
3 设计依据 2
4 设计参数 2
5 用户灶具级热水器设置 2
二、庭院管道设计及计算 3
2.1管道部署 3
2.2绘制管道水力计算图 3
2.3 庭院管道流量计算 3

2.3.1同时工作系数法计算步骤 4
2.3.2水力计算举例 5
2.4管道隶属设备 6
2.4.1管材选择 6
2.4.2隶属设备 7
2.5引入管设计 7
三、室内管道水力计算 8
3.1 管道系统图部署、绘制及编号 8
3.2 确定管道计算流量 10
3.3 计算步骤 10
3.4 各幢室内管网水力计算 11
四、室内燃气管道防腐、隶属设备及其安装设计 11
五、小结 13
六、附录 13
附录一 庭院燃气管道水力计算表 13
附录二 各栋楼引入管管径计算表 13
附录三 24幢室内管网水力计算表 13
附录四 25幢室内管网水力计算表 13
附录五 26幢室内管网水力计算表 13
附录六 27幢室内管网水力计算表 13
附录七 28幢室内管网水力计算表 13
附录八 29幢室内管网水力计算表 13
附录九 30幢室内管网水力计算表 13
附录六 31幢室内管网水力计算表 13

一 、建筑概况及基础资料
1 工程名称
南京市康盛花园三期工程燃气设计
2 建筑概况
本工程在江苏省南京市。23号楼为四期工程这里不考虑。小区三期工程共有8幢住宅楼。总用户数为368户。燃气接入管为低压管道。用户分布以下表：
用户分布 表1-1
楼号
用户数
楼号
用户数
24
63
28
32
25
42
29
30
26
44
30
63
27
42
31
52
3 设计依据
1．《建筑燃气设计手册》 袁国汀 主编
2．《城镇燃气设计规范》 GB 50028-93Error! No bookmark name given.
3．《燃气输配》 中国建筑工业出版社
4 设计参数
天然气，其设计基础参数以下：燃气密度ρ：0.75kg/Nm3，燃气运动粘度ν：1.38×10-5m2/s，燃气低发烧值：36220kJ/Nm3，调压站进口压力：3150Pa。
5 用户灶具级热水器设置
假设100%居民同时安装双眼灶和快速热水器。
经过市场调研：双眼灶选择西门子ER38943MX双眼灶，额定热负荷：4Kw；额定流量Q=W/Ht,即Q=4×3600÷36220×2=0.8Nm³/h。
热水器选择万和JSQ20-16JP ，额定热负荷：20kw；即额定流量：20×3600÷36220=2 Nm³/h
二、庭院管道设计及计算
2.1管道部署
2.1.1 地下燃气管道应埋设在冰冻线以下，本设计不存在冰冻线问题，但一样，有最小覆土深度（路面至管顶）应符合下列要求：埋设在车行道下时，不得小于0.8m；埋设在非车行道（含人行道）下时，不得小于0.6m；埋设在庭院（指绿化地及货载汽车不能进入之地）内时，不得小于0.3m。
在本设计中，考虑到现在小区内车辆普及率，埋地深度全部在0.9m及以上。
2.1.2 地下燃气管道穿越城镇关键干道时，应敷设在套管内，并应符合一定要求。
2.1.3 燃气管道不得在地下穿过房屋及其它建筑物，不得平行敷设在电车轨道之下，也不得和其它地下设施上下并置。
2.2绘制管道水力计算图
水力计算图包含以下内容：
l 庭院管道部署；
l 管段编号；
l 计算流量；
l 管段长度；
l 管径。
2.3 庭院管道流量计算
城市燃气输配系统管径及设备经过能力应按燃气计算月小时最大流量进行计算。小时计算流量确实定，关系着燃气输配经济性和可靠性。小时计算流量定得偏高，将会增加输配系统金属用量和基建资金，定得偏低，又会影响用户得正常见气。
确定燃气小时计算流量得方法有两种，不均匀系数法和同时工作系数法。这两种方法各有其特点和使用范围。因为居民住宅使用燃气数量和使用时间改变较大，故室内和庭院燃气管道计算流量通常按燃气用具额定耗气量和同时工作系数K0来确定。
依据城镇燃气设计规范要求，庭院燃气管道计算流量通常按燃具额定耗气量和同时工作系数确定，计算流量公式以下：
（2-1）
式中Q—计算流量；
Kt—不一样类型用户同时工作系数，取Kt=1；
K0—相同燃具或相同燃具组合工作系数，由《建筑燃气设计手册》表2-13得到；
N—相同燃具或相同组合燃具数；
Q0—相同燃具或相同组合燃具额定流量(Nm3/h)。

依据下表2-2可查得居民生活用燃具同时工作系数K0。
表2-1
同类型燃具数目N
燃气双眼灶
燃气双眼灶和快速热水器
同类型燃具数目N
燃气双眼灶
燃气双眼灶和快速热水器
1
1.00
1.00
40
0.39
0.18
2
1.00
0.56
50
0.38
0.178
3
0.85
0.44
60
0.37
0.176
4
0.75
0.38
70
0.36
0.174
5
0.68
0.35
80
0.35
0.172
6
0.64
0.31
90
0.345
0.171
7
0.60
0.29
100
0.34
0.17
8
0.58
0.27
200
0.31
0.16
9
0.56
0.26
300
0.30
0.15
10
0.54
0.25
400
0.29
0.14
15
0.48
0.22
500
0.28
0.138
20
0.45
0.21
700
0.26
0.134
25
0.43
0.20
1000
0.25
0.13
30
0.40
0.19

0.24
012

计算示例：管段21-20：
100%双眼灶+热水器11户，同时工作系数：0.244。
=0.244×（2+0.8）×11=7.515m3/h
其它管段计算方法相同，将上述结果列于庭院燃气管道水利计算表（附表1）中。
2.3.1同时工作系数法计算步骤
1） 将各管段按次序编号，通常管径改变或流量改变处均应编号。
2）求出各管段额定流量，依据管段供气用具数查得同时工作系数值。按50%居民只安装双眼灶；50%居民同时安装双眼灶和快速热水器计算各管段计算流量。
3）由文件查得低压天然气管道许可压力降,本设计中：△P=1380pa.选择主干管道，计算求得总长l，考虑局部阻力为沿程阻力10%。计算△P/l,又因为密度不一样，需进行修正。
4)依据流量和(△p/l) ρ=1在图6-5中查得管径。
5）依据流量和查得管径，查得实际△p/l。
6）然后利用公式求摩擦阻力损失△P1。
7）因为局部阻力为沿程阻力10%，所以总阻力P=△P*1.1求得。

2.3.2 水力计算举例。

图2-1庭院管道系统图
干管水力计算
如系统图所表示，从最不利点开始节点编号1-48。在此水力计算不全部列出，以22-23管段为例。
管段23-22：
（1）管长L=4.3m
（2）确定流量：26号楼有44户居民，100%居民同时安装双眼灶和快速热水器计算，
由式（2-1），Kt=1，双眼灶和燃气热水器同时工作系数。Ko =0.244
Qh= 0.244×（2+0.8）×11=7.515m3/h
（3）确定管道单位长度摩擦损失。管道许可总压力降为△P=1380pa.选择主干管道，计算求得总长l=363m，考虑局部阻力为沿程阻力10%。单位长度摩擦损失为：
P/l=1380÷363÷1.1=3.456
（4）密度修正。
图6-5中密度为1 kg/Nm3，本设计中所用燃气密度为0.75 kg/Nm3，所以，
(△p/l)（ ρ=1）=△p/（l*ρ）=3.456÷0.75=4.608
（5）确定管径。依据流量Q7.515 m3/h和△p/l（ρ=0.75）=4.608，查图确定管径d=32mm。
（6）依据管径d=32mm和Q=7.515m³/h，查得单位长度摩擦损失△p/l=2.625.
（7）对应实际密度下单位长度摩擦阻力损失△p/l =2.625×0.75=1.969Pa/m
(8)求得摩擦阻力损失△P1=1.969×4.4=8.663pa
(9) 因为局部阻力为沿程阻力10%，所以总阻力P=△P×1.1 =9.529pa.
其它管段水利计算数据见 附表1
支管水力计算
以管段24—25为例
因为支管24-25和干管并联，其许可压力降△p 1=△p 1-23=1285.5Pa，单位长度摩擦阻力损失△p/l =2.7Pa/m。仿照干管水力计算，得管径d=50mm，实际摩擦阻力损失△p=33.75 Pa，小于许可压降。
2.4管道隶属设备
2.4.1 管材选择
现有管材关键有钢管、铸铁管和PE管。
钢管承载应力大、可塑性好、便于焊接，和其它管材相比，壁厚较薄、节省金属用量，但耐腐蚀性较差，必需采取可靠防腐方法；铸铁管抗腐蚀性能很强，但抗拉强度、抗弯曲、抗冲击能力和焊接性能均不如钢管好；PE管含有良好柔韧性且含有良好耐腐蚀性，埋地敷设不需要做防腐和阴极保护，填补了钢管最大缺点。除此之外，PE管含有良好气密性，严密性优于钢管；管内壁平滑，提升介质流速，提升输气能力，较之相同金属管能输送更多燃气；成本低，材质轻且卫生无毒。
综合以上比较，本设计庭院管道采取PE管以提升输送效率和节省防腐投入。
聚乙烯燃气管道分为SDR11和SDR17.6两个系列。SDR为公称外径和壁厚之比。SDR11系列宜用于输送人工煤气、天然气、气态液化石油气；SDR17.6系列宜用于输送天然气。因为本工程原本输送是人工煤气，现在用天然气替换。
所以选择SDR11系列聚乙烯燃气管材。
又管道管径规格过多会给施工带来不便，且增加管道附件（如变径接头等）。从经济方面考虑管道附件价格远比管道价格高，所以尽可能在选择管径时候采取三种左右规格。比如：计算出管材De32、De40、De50均改用De63，De75和De90均改用De110。最终管道管径有De63、De90和De110。

2.4.2隶属设备
(1) 护罩
护罩用于保护引至地面检验管、凝水缸引来凝水排放管。小型护罩（直径100mm），适适用于检验管及低压凝水缸上。所以本设计采取小型护罩来保护凝水排放管。
护罩可用铸铁或钢板制造。
(2) 金属示踪线和警示带
聚乙烯燃气管道敷设时，宜随管走向埋设金属示踪线；距管顶大于300mm处应埋设警示带，警示带上应标出醒目标提醒字样。
（3）阀门井
选择单阀门井结构。阀门宜采取闸阀，其型号为Z44 W——10或Z41W——10。

2.5引入管设计
引入管是指室外燃气管道和室内燃气管道连接管。不管是低压还是中压（即自设调压箱用户）燃气引入管，其部署标准基础相同，通常可分为地下引入法和地上引入法两种，地上引入法又分为低立管入户和高立管入户。
(1) 结合关键设计标准，说明本设计方案：
l 燃气引入管应设在厨房或走廊等便于检修非居住房间内。如确有困难，能够从楼梯间引入，此时阀门井宜设在室外。本设计将引入管设在厨房；
l 输送湿燃气引入管，埋设深度应在土壤冰冻线以下，并有不低于0.01或燃气分配管坡度。本工程引入管全部有0.01燃气分配管坡度。
l 燃气引入管穿过建筑物基础、墙或管沟时，均应设在套管内，并考虑沉降影响，必需时采取赔偿方法。本设计考虑到软土地基燃气支管进户时，因为建筑物沉降往往会造成低（高）立管下端弯管处破裂，进户管上设置挠性赔偿器。设置方法见各楼栋系统图。安装图参考文件[3]图5－2～5－5。
输送天然气时，最小公称直径为15mm；输送人工煤气时，引入管最小公称直径为25mm。
(2) 本工程在江南没有冰冻期地方，无法从地下引入时，常见地上引入法。本工程采取地上引入法，燃气管道穿过室外地面，沿外墙敷设到一定高度，然后穿建筑物外墙进入厨房。
(3) 在新建小区燃气工程通常考虑到建筑整体美观，采取低立管入户；但在改造工程中，为了给住户带来尽肯能少施工不便，通常采取高立管入户。在本工程中采取低立管入户。
（4）本设计中引入管选择无缝钢管，套管选择一般钢管。外墙至室内地面之间管段采取加强防腐层绝缘。软性地基，燃气管在穿墙处预留管洞或凿洞管洞和燃气管顶间隙大于建筑最大沉降量两侧保留一定间隙并用沥青麻油堵严。
引入管水力计算见附录2

三、室内管道水力计算
室内管道设计及水力计算和庭院相同，100%室内双眼灶及快速热水器。
以31栋楼立管2为例进行以下计算。
3.1管道系统图部署、绘制及编号
在进行计算前先部署管道水力计算图，图3-1，并进行编号。

居民用户室内燃气管道计算流量，应按同时工作系数法进行计算。自引入管到各燃具之间压降，其最大值为系统压力降。
室内燃气管道是指从引入管到管道末端燃具前管道，其阻力损失应小于表4-6要求。
低压燃气管道许可阻力损失 表4-6
燃气种类
从建筑物引入管至管道末端阻力损失（Pa）
单层建筑
多层建筑
天然气、油田伴生气
250
350
注：阻力损失包含燃气计量装置损失。

在水力计算前，必需依据燃气用具数量和部署位置，画出管道平面图和系统图，以后步骤和室外枝状管网基础相同。室内管道部件较多，局部阻力要一一计算，因为高程改变大，管道附加压头也要计算在内。
3.2 确定管道计算流量
计算流量公式以下：
（3-1）
式中Q—计算流量；
Kt—不一样类型用户同时工作系数，取Kt=1；
K0——相同燃具或相同燃具组合工作系数；
N—相同燃具或相同组合燃具数；
Q0——相同燃具或相同组合燃具额定流量(Nm3/h)。
3.3计算步骤
1、预选管径。由系统图求得各管段长度，求得总长L，取室内管段许可总压力△P=250pa，计算(△p/l)（ ρ=1），并依据计算流量在低压钢管燃气管道水力计算图图表中选择管径。
2、管段计算长度。L=L1+L2。L1为管段长度，L2为当量长度，L2为局部阻力之和和l2乘积。l2为依据流量和管径在图天然气当量长度计算图中查得。
表3-1局部阻力系数表
局部阻力名称
ξ
局部阻力名称
不一样直径（mm）ξ值
15
20
25
32
40
≥50
管径相差一级
减缩变径管
三流直通
三流分通
四通直流
四通分流
90°光滑弯头

0.35
1.0
1.5
2.0
3.0
0.3
90°直角弯头
旋塞
截止阀
2.2
4
11
2.1
2
7
2
2
6
1.8
2
6
1.6
2
6
1.1
2
5

闸板阀
d=50~100
d=175~200
d≥300
0.5
0.25
0.15
3、求管段阻力损失。在天然气低压钢管燃气管道水力计算图中依据流量及管径查得实际(△p/l)（ ρ=1），并进行修正。
4、计算管段附加压头。每米管段附加压头值为：g(1.293-ρ)，乘以该管段终端及始端标高差△H，可得该管段附加压头。
5、 计算各管段实际压力损失。△P-△H * g(1.293-ρ)
6、 求室内燃气管道总压力降。
7、 以总压力降和许可计算压力降相比较，如不适宜，则可改变部分管段管径。
估量室内管道局部阻力为摩擦阻力50%，依据许可压力降250Pa和最不利管线长44.1m，得单位长度平均摩擦损失为：
Pa/m

取0'-13为计算管段（最不利管线）。以0'-1管段为例：热水器额定流量q=2.0m3/h，对一户而言，同时工作系数k=1.00，计算流量为Q=2.0m3/h，为了利用图4-2进行水力计算，要进行密度修正：
Pa/m
由Q=2.0m3/h，在Pa/m周围查得管径d=15mm（天然气支管管径不得小于15mm），Pa/m；对应实际密度下Pa/m。
采取当量长度法计算局部阻力损失：。

表3-2 ζ=1时多种直径管子当量长度
管径（mm）
15
20
25
32
38
50
75
100
150
200
250
当量长度l2（m）
0.4
0.6
0.8
1.0
1.5
2.5
4.0
5.0
8.0
12.0
16.0

查表4-3知，d=15mm、ζ=1时当量长度l2=0.4m，则当量长度m，管段计算长度m，管段压降Pa。
高程差（沿流动方向）ΔH=-0.7m，附加压头
Pa
该管段实际压力损失Pa（和0’-1管段并联0-1管段Pa，故只考虑0-1管段压力损失），最终计算表明，13-12-11-10-9-8-7-6-5-4-3-2-1-0’管段总压力损失为124.264Pa。
小于系统总压力降趋近许可压力降250Pa。不然，不然要合适调整部分管段管径。
全部计算列表于表4-7（其它未计算管段均和所对应计算管段相同）。
很多城市将燃气表出户安装。因为天然气管道不需要保温，对多层建筑（高层建筑除外），引入管可直接进入户外集中表箱，从各燃气表引出管线，分别从外墙进入各户厨房。这么管道部署及水力计算就更简单了。
3.4 24 25 26 27 28 29 30幢室内管网水力计算
其计算方法和31幢室内管网水力计算相同，数据统计于附录4附录5附录6附录7附录8附录9。
四、室内燃气管道防腐、隶属设备及其安装设计
l 因为钢塑弯头连接室内管道前有埋地镀锌钢管管段，所以需要采取一定防腐方法。
对于埋地管道，针对土壤腐蚀性特点，能够经过多个路径来预防腐蚀发生和降低腐蚀程度。在参观工地中，防腐做法全部是采取绝缘层防腐法。现在常见埋地钢管外防腐材料有石油沥青、煤焦油瓷漆、聚乙烯粘胶带、熔结环氧、挤塑聚乙烯（二层、三层结构）。
石油沥青：有稳定防腐性能，取材轻易，价格较低，但其吸水率高易老化，耐热稳定性差，在熬制时对环境有污染；
聚乙烯粘胶带：施工方便，可机械也可手工缠绕，吸水率较小，易补口补伤，对环境无污染，适合于小管径管道防腐，但在螺旋焊缝管上缠绕效果较差。
熔结环氧粉末和管道表面黏结力很强，耐化学腐蚀性能好，硬度高，使用温度范围宽，绝缘 较高，但其韧性较差，在搬运和施工中易发生机械损伤，且补口较麻烦。
挤塑聚乙烯（两层和三层结构）含有优良机械性能和极低水汽渗透性，耐化学介质侵蚀能力强，绝缘电阻大，尤其是挤塑聚乙烯三层结构防腐，填补了两层PE黏结性能不足及环氧粉末涂层耐机械撞击能力不足等缺点，把二者优势结合在一起，经过互补防腐性能愈加优越，能适合于多种土壤条件下使用。
经过对各类防腐层比较，能够挤塑聚乙烯防腐层含有显著优越性，而且直接由工厂流水线生产避免了人为施工质量原因，而三层结构更是结合了环氧粉末和聚乙烯两种防腐层优点是现在较为完善外防腐层体系，适合于在江南水网密集人口稠密地域使用，所以，地处南京本设计推荐使用挤塑聚乙烯三层结构防腐层。
l 套管
立管经过各层楼板处应设套管。套管高出地面最少50mm，套管和燃气管道之间间隙应用沥青和油麻填料。
l 阀门
不一样类型阀门有不一样适用场所。
在本设计中，采取旋塞阀，该种阀门动作灵活，阀杆转90°即可达成启闭要求。杂质沉积造成影响比闸阀小，所以广泛应用在燃气管道上。
l 支承间距要求及固定方法选择。
钢管支承最大间距参见文件[5]表2.2.15-2，燃气管道采取支承固定方法参见文件[5]表2.2.16。本设计中管道直径均在DN15~32之间，且墙面均为砖砌墙壁。如DN25管道，其支承最大间距为3.5m。而各层层高大全部为2.9m，所以在本设计中，采取每层设置一个管卡方案，以达成支承作用。
l 赔偿器
为预防沉降，在立管进户前水平段设置挠性赔偿器，和管道使用方法兰连接。
五、小结
经过此次南京康盛花园小区燃气管道设计，掌握了庭院管道和室内管道设计和水力计算，对《燃气输配》这门课程有了一个形象认识，了解了本课程相关知识。
课程设计是一个很好学习方法，是自我发觉问题、处理问题过程，是我们巩固、加深课堂学习一个很好路径，同时还能锻炼自己对CAD操作，增强自主查找资料、阅读文件，真正做到了自主学习，体会到了学习乐趣。这几天设计生活即使很累，但很值得，回报当然是有，我不仅对燃气输配这门课有了更深入了解，更让我看到了自己潜力，信心倍增
六、 附录
附录一：庭院燃气管道水力计算表
附录二：各栋楼引入管管径计算表
附录三：24幢室内管网水力计算表
附录四：25幢室内管网水力计算表
附录五：26幢室内管网水力计算表
附录六：27幢室内管网水力计算表
附录七：28幢室内管网水力计算表
附录八：29幢室内管网水力计算表
附录九：30幢室内管网水力计算表
附录十：31幢室内管网水力计算表