南阳市幸福小区燃气工程设计毕业设计论文.docx

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河南城建学院

《燃气输配》课程设计

班级 0414121 专业建筑环境与设备工程学号 0414121 姓名 课程名称 燃气输配 指导教师

建筑环境与能源工程系

2015年6月

21

目录

设计任务 3

一、燃气的性质计算 4

1.1燃气成分 4

1.2燃气成分的基本性质 4

1.3燃气质量要求 9

二、燃气需用量及供需平衡 10

2.1设计原始资料 10

2.2用户类型及供气原则 10

2.3城镇用气量 11

2.4小时计算流量 12

2.5供需平衡 12

三、燃气输配系统的设计 13

3.1燃气输配系统的组成 13

3.2燃气管网的分类及选择 13

3.3布线依据 15

3.4中压管道布置 15

3.5低压管网的平面布置 16

3.6管道纵断面布置 17

3.7小区管道布置内容 18

四、燃气管道水力计算及压降的确定 20

4.1低压管网水力计算 20

4.2中压管网水力计算 23

五、室内燃气管道设计 25

5.1室内管道水力计算 25

5.2室内燃气管道设计说明 28

六、燃气灶的安装要求 30

参考文献 31

设计任务：

一、设计题目：

本设计为南阳市幸福小区燃气工程设计，该小区共九栋，每栋五层，每层两单元四户

二、设计原始资料：

1、气源 可选用西气东输一线、二线等气源

2、燃气用户 居民用户 商业用户

3、某小区及某住宅平面图

4、某道路平面图及标高三、设计任务：

1、设计合理的燃气输配管网系统；

2、选择并设计合理的调压设施；

3、设计某栋楼的室内管网系统；

4、室内外燃气管网水力计算；

5、绘制设计图纸。

四、设计要求：

1、根据设计原始资料，使用有关设计手册，完成设计任务书中的各项要求。

2、正确使用专业理论进行各部分设计计算，采用的公式应该正确，采用的数据应该可靠，计算应该准确。

3、设计说明书的编写，既要简单明了，又要全面系统，文理要通顺，装订要整齐。

一、燃气的性质计算

1.1燃气的成分

本设计气源采用天然气，天然气容积成分为：

CH4:

91.46%;C2H6:

4.74%;C3H8:

2.59%;iC4H10:

0.54%;nC4H10:

0.57%;nC5H12:

0.01%N2:

0.09%.

气体

甲烷

乙烷

丙烷

正丁烷

异丁烷

正戊烷

氮

分子式

CH4

C2H6

C3H8

C4H10

C4H10

C5H12

N2

分子量

16.0430

30.0700

44.0970

58.1240

58.1240

72.1510

28.0134

密度

0.7174

1.3553

2.0102

2.7030

2.6912

3.4537

1.2504

ρ（kg/m3）

发热值:

高发热值：

HS（MJ/m3）

39.842

70.351

101.266

113.886

113.048

169.377

低发热值：

35.902

64.397

93.240

123.649

112.853

156.733

Ht（MJ/m3）

爆炸极限

爆炸下限

5.0

2.9

2.1

1.5

1.8

1.3

Ls（体积%

）

15.0

13.0

9.5

8.5

8.5

8.3

爆炸上限

Lt（体积%

）

10.395

8.600

7.502

6.835

6.355

16.671

粘度

动力粘度

14.50

6.41

3.81

2.53

1.85

13.30

10-6（Pa.s）

运动粘度

10-6（Pa.s）

纯天然气各成分的基本性质如下表：

1.2燃气成分的基本性质：

1.2.1平均分子量

M=1

100

（x1M1+x2M2+……+xnMn）

=（91.461×16.0430+4.74×30.070+2.59×44.0970+0.57×58.124+0.54×58.124+0.01×72.151+0.09×28.0134）/100

=17.941

式中 M—混合液体平均分子量；

x1x2……xn—各单一液体分子成分（％）；M1、M2……Mn—各单一液体分子量。

1.2.2平均密度和相对密度

平均密度：

ρ=（y1r1+y2r2+…+ynrn）/100

=1（yr+yr+L+yr）

100 1 1 2 2 n n

=（91.46×0.7174+4.74×1.3553+2.59×2.0102+0.57×2.7030+0.54×2.6912+0.01×3.4537+0.09×1.2504）/100

=0.8038（kg/Nm3）

式中 r—混合气体的平均分子密度（kg/Nm3）

y1,y2LLyn—各单一气体容积成分（%）

r,r,LLr—标准状态下各单一气体的密度（kg/Nm3）

1 2 n

相对密度：

S=ρ/1.293=0.8038/1.293=0.57

式中 r—混合气体的平均分子密度（kg/Nm3）

S—混合气体相对密度（空气为1）

1.293—为标准状态下空气的密度（kg/Nm3）

1.2.3粘度

1.将容积成分换算成质量成分

i

i

yiMi

质量成分：

gi=åyM

´100

由表1-4、表1-5查得各组分的分子量，根据已知的各组分容积成分，通过计

算得到

gi=（91.461×16.0430+4.74×30.070+2.59×44.0970+0.57×58.124+0.54×8.124+0.01×72.151+0.09×28.0134）=1794.1

按换算公式，各组分的质量成分为

g1=91.461×16.0430/1794.1×100%

=81.79%

g2=4.74×30.070/1794.1×100%

=8.11%g3=2.59×44.0970/1794.1×100%

=6.37%g4=0.57×58.124/1794.1×100%

=1.85%g5=0.54×58.124/1794.1×100%

=1.75%g6=0.01×72.151/1794.1×100%

=0.04%g7=0.09×28.0134/1794.1×100%

=0.14%

2.混合气体的动力粘度

气态碳氢化合物的动力粘度随分子量的增加而减小，随温度的上升而上升。

液态碳氢化合物的动力粘度则相反，分子量越大，动力粘度越大，温度越上升，动力粘度急剧减小。

动力粘度：

i

m=åg

m

ågi

i

=100/（81.79/10.395+8.11/8.6+6.37/9.316+1.85/7.502+1.75/6.835+0+0.14

/6.355）×10-6=9.98×10-6㎡/s

混合气体的运动粘度为

v=u/p=9.98×10-6/0.8038=12.42×10-6m2/s

1.2.4爆炸极限：

可燃气体和空气的混合物遇到明火而引起爆炸的可燃气体浓度范围称为爆炸极限。

在这种混合物中，当可燃气体的含量减少到不能形成爆炸混合物时的那一含量，称为爆炸下限，而当可燃气体的含量一直增加到不能形成爆炸混合物时的含量，称为爆炸上限。

L=100

æy' y'

y'ö æy y yö

ç1+2+L+n÷+ç1+2+L+n÷

ç ' '

'÷ ç ÷

è

ø

çL1 L2

Ln÷

èL1 L2

Lnø

将组分中的惰性气体按照图1-12与可燃气体进行组合，即

yCH4+yN2=91.46%+0.09%=91.55%,惰性气体/可燃气体=0.09/91.46=0.00098

由图1-12查得各混合组分在上述混合比时的爆炸极限相应为5.0％～15.35％。

由表1-4查得未与惰性气体组合的乙烷的爆炸极限是2.9%～13.0%，丙烷的爆炸极限是2.1%～9.5%，正丁烷的爆炸极限是1.5%～8.5%，异丁烷的爆炸极限是1.8%～8.5%，正戊烷的爆炸极限是1.4%～8.3%。

按上式，天然气的爆炸极限为

Ll==4.57%

Lh==14.85%

故天然气的爆炸极限为4.57%～14.85%

L—含有惰性气体的混合气体的爆炸下（上）限（体积％）；

y1¢、y2¢……yn¢—由某一可燃气体成分与某一惰性气体成分组成的混合组分在混合气体中的容积成分（％）；

L1¢、L2¢……Ln¢—由某一可燃气体成分与某一惰性气体成分组成的混合组分在该混合比时的爆炸极限（％）；

y1 、y2……yn—未与惰性气体组合的可燃气体成分在混合气体中的容积成

分（％）；

L1、L2……Ln—未与惰性气体组合的可燃气体成分的爆炸极限（体积％）。

1.2.5热值：

QH=0.01×（91.46×39.842+4.74×70.351+2.59×101.266+0.57×113.886+0.

54×113.048+0.01×169.377）=43.673MJ/m3

QL=

0.01×（91.46×35.902+4.74×64.397+2.59×93.240+0.57×123.649+0.54×11

2.853+0.01×156.733）=39.63MJ/m3

1.2.6华白数：

燃气性质中影响燃烧特性的参数主要有燃气的热值H、相对密度s及火焰传播速度（即燃烧速度）。

为此导出与热值和相对密度有关的综合系数，即华白指数W

W==57.85MJ/m3

则天然气特性参数如下表所示：

表

（一） 天然气特性参数

项目

参数取值

组分，

体积百分比（％）

CH4

91.46

C2H6

4.74

C3H8

2.59

iC4H10

0.54

nC4H10

0.57

nC5H12

0.01

N2

0.09

分子量，kg/kmol

17.941

气化温度，℃（常压）

-162

气态密度，kg/m3

0.804

低热值，MJ/m3

39.63

高热值，MJ/m3

43.67

运动粘度，m2/s

13.42×10－6

华白指数，MJ/m3

57.85

爆炸极限

4.57％～14.85％

1.3燃气质量要求：

1.3.1城镇燃气质量指标应符合下列要求：

1）城镇燃气（应按基准气分类）的发热量和组分的波动应符合城镇燃气互换的要求：

2）城镇燃气偏离基准气的波动范围宜按现行的国家标准《城市燃气分类》GB/T13611的规定采用，并应适当留有余地。