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燃气输配课程设计的
《燃气供应工程》
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）：
城市建设与安全工程学院
专业：
建筑环境与设备工程
姓名：
林乐
班级学号：
环设090124
指导教师：
魏玲
城市建设与安全工程学院
2012年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管道布置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管道附属设备6
2.4.1管材选用6
2.4.2附属设备7
2.5引入管的设计7
三、室内管道水力计算8
3.1管道系统图布置、绘制及编号8
3.2确定管道的计算流量10
3.3计算步骤10
3.4各幢室内管网水力计算11
四、室内燃气管道的防腐、附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
本工程位于江苏省南京市。
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。
用户分布如下表：
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》GB50028-93
3．《燃气输配》中国建筑工业出版社
4设计参数
天然气，其设计基本参数如下：
燃气密度ρ：
0.75kg/Nm3，燃气运动粘度ν：
1.38×10-5m2/s，燃气低发热值：
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：
双眼灶选用西门子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。
热水器选用万和JSQ20-16JP，额定热负荷：
20kw；即额定流量：
20×3600÷36220=2Nm³/h
二、庭院管道设计及计算
2.1管道布置
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的问题，但同样，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的普及率，埋地深度都在0.9m及以上。
2.1.2地下燃气管道穿越城镇主要干道时，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，也不得与其它地下设施上下并置。
2.2绘制管道水力计算图
水力计算图包括以下内容：
●庭院管道布置；
●管段编号；
●计算流量；
●管段长度；
●管径。
2.3庭院管道流量计算
城市燃气输配系统的管径及设备通过能力应按燃气计算月的小时最大流量进行计算。
小时计算流量的确定，关系着燃气输配的经济性和可靠性。
小时计算流量定得偏高，将会增加输配系统的金属用量和基建资金，定得偏低，又会影响用户得正常用气。
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。
由于居民住宅使用燃气的数量和使用时间变化较大，故室内和庭院燃气管道的计算流量一般按燃气用具的额定耗气量和同时工作系数K0来确定。
根据城镇燃气设计规范规定，庭院燃气管道的计算流量一般按燃具的额定耗气量和同时工作系数确定，计算流量公式如下：
（2-1）
式中Q—计算流量；
Kt—不同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的额定流量（Nm3/h）。
根据下表2-2可查得居民生活用燃具的同时工作系数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
2000
0.24
0.12
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
其他管段计算方法相同，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）将各管段按顺序编号，凡是管径变化或流量变化处均应编号。
2）求出各管段额定流量，根据管段供气的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）由文献查得低压天然气管道允许压力降,本设计中：
△P=1380pa.选取主干管道，计算求得总长l，考虑局部阻力为沿程阻力的10%。
计算△P/l,又由于密度不同，需进行修正。
4）根据流量和（△p/l）ρ=1在图6-5中查得管径。
5）根据流量和查得的管径，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的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。
管道允许总压力降为△P=1380pa.选取主干管道，计算求得总长l=363m，考虑局部阻力为沿程阻力的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1kg/Nm3，本设计中所用燃气密度为0.75kg/Nm3，所以，
（△p/l）（ρ=1）=△p/（l*ρ）=3.456÷0.75=4.608
（5）确定管径。
根据流量Q=7.515m3/h和△p/l（ρ=0.75）=4.608，查图确定管径d=32mm。
（6）根据管径d=32mm和Q=7.515m³/h，查得单位长度摩擦损失△p/l=2.625.
（7）对应实际密度下的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的10%，所以总阻力P=△P×1.1=9.529pa.
其余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
由于支管24-25与干管并联，其允许压力降△p1=△p1-23=1285.5Pa，单位长度摩擦阻力损失△p/l=2.7Pa/m。
仿照干管的水力计算，得管径d=50mm，实际摩擦阻力损失△p=33.75Pa，小于允许压降。
2.4管道附属设备
2.4.1管材选用
现有管材主要有钢管、铸铁管和PE管。
钢管承载应力大、可塑性好、便于焊接，与其他管材相比，壁厚较薄、节省金属用量，但耐腐蚀性较差，必须采取可靠的防腐措施；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管具有良好的柔韧性且具有良好的耐腐蚀性，埋地敷设不需要做防腐和阴极保护，弥补了钢管的最大缺点。
除此之外，PE管具有良好的气密性，严密性优于钢管；管内壁平滑，提高介质流速，提高输气能力，较之相同的金属管能输送更多的燃气；成本低，材质轻且卫生无毒。
综合以上的比较，本设计的庭院管道采用PE管以提高输送效率以及节省防腐投入。
聚乙烯燃气管道分为SDR11和SDR17.6两个系列。
SDR为公称外径与壁厚之比。
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。
由于本工程原本输送的是人工煤气，现在用天然气替代。
因此选用SDR11系列的聚乙烯燃气管材。
又管道的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的价格远比管道价格高，所以尽量在选择管径的时候采用三种左右的规格。
例如：
计算出的管材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附属设备
（1）护罩
护罩用于保护引至地面的检查管、凝水缸引来的凝水排放管。
小型护罩（直径100mm），适合用于检查管及低压凝水缸上。
所以本设计采用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；距管顶不小于300mm处应埋设警示带，警示带上应标出醒目的提示字样。
（3）阀门井
选用单阀门井结构。
阀门宜采用闸阀，其型号为Z44W——10或Z41W——10。
2.5引入管的设计
引入管是指室外燃气管道与室内燃气管道的连接管。
无论是低压还是中压（即自设调压箱的用户）燃气引入管，其布置原则基本相同，一般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）结合主要的设计原则，说明本设计的方案：
●燃气引入管应设在厨房或走廊等便于检修的非居住房间内。
如确有困难，可以从楼梯间引入，此时阀门井宜设在室外。
本设计将引入管设在厨房；
●输送湿燃气的引入管，埋设深度应在土壤冰冻线以下，并有不低于0.01的或燃气分配管的坡度。
本工程引入管均有0.01的燃气分配管的坡度。
●燃气引入管穿过建筑物基础、墙或管沟时，均应设在套管内，并考虑沉降的影响，必要时采取补偿措施。
本设计考虑到软土地基燃气支管进户时，由于建筑物的沉降往往会造成低（高）立管下端的弯管处破裂，进户管上设置挠性补偿器。
设置方式见各楼栋的系统图。
安装图参考文献[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）本工程位于江南没有冰冻期的地方，无法从地下引入时，常用地上引入法。
本工程采用地上引入法，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）在新建小区的燃气工程通常考虑到建筑的整体美观，采用低立管入户；但在改造工程中，为了给住户带来尽肯能少的施工不便，通常采用高立管入户。
在本工程中，采用低立管入户。
（4）本设计中引入管选用无缝钢管，套管选用普通钢管。
外墙至室内地面之间的管段采用加强防腐层绝缘。
软性地基，燃气管在穿墙处预留管洞或凿洞管洞与燃气管顶的间隙不小于建筑的最大沉降量两侧保留一定的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与庭院相似，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管道系统图布置、绘制及编号
在进行计算前先布置管道水力计算图，如图3-1，并进行编号。
居民用户室内燃气管道的计算流量，应按同时工作系数法进行计算。
自引入管到各燃具之间的压降，其最大值为系统的压力降。
室内燃气管道是指从引入管到管道末端燃具前的管道，其阻力损失应不大于表4-6的规定。
低压燃气管道允许的阻力损失表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：
阻力损失包括燃气计量装置的损失。
在水力计算前，必须根据燃气用具的数量和布置的位置，画出管道平面图和系统图，以后的步骤与室外枝状管网基本相同。
室内管道部件较多，局部阻力要一一计算，由于高程变化大，管道的附加压头也要计算在内。
3.2确定管道的计算流量
计算流量公式如下：
（3-1）
式中Q—计算流量；
Kt—不同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的额定流量（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，取室内管段允许总压力△P=250pa，计算（△p/l）（ρ=1），并根据计算流量在低压钢管燃气管道水力计算图图表中选取管径。
2、管段计算长度。
L=L1+L2。
L1为管段长度，L2为当量长度，L2为局部阻力之和与l2的乘积。
l2为根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
不同直径（mm）的ξ值
15
20
25
32
40
≥50
管径相差一级的
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根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的标高差△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、以总压力降与允许计算压力降相比较，如不合适，则可改变个别管段的管径。
估计室内管道的局部阻力为摩擦阻力的50%，根据允许压力降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附近查得管径d=15mm（天然气支管管径不得小于15mm），
Pa/m；对应实际密度下的
Pa/m。
采用当量长度法计算局部阻力损失：
。
表3-2ζ=1时各种直径管子的当量长度
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时的当量长度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（与0’-1管段并联的0-1管段
Pa，故只考虑0-1管段的压力损失），最后计算表明，13-12-11-10-9-8-7-6-5-4-3-2-1-0’管段的总压力损失为124.264Pa。
小于系统总压力降趋近允许压力降250Pa。
否则，否则要适当调整个别管段的管径。
全部计算列表于表4-7（其它未计算管段均与所对应的计算管段相同）。
很多城市将燃气表出户安装。
由于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。
这样的管道布置及水力计算就更简单了。
3.424252627282930幢室内管网水力计算
其计算方法与31幢室内管网水力计算相同，数据记录于附录4附录5附录6附录7附录8附录9。
四、室内燃气管道的防腐、附属设备及其安装设计
●由于钢塑弯头连接室内管道前有埋地的镀锌钢管管段，所以需要采用一定的防腐措施。
对于埋地管道，针对土壤腐蚀性的特点，可以通过多种途径来防止腐蚀的发生和降低腐蚀的程度。
在参观的工地中，防腐的做法都是采用绝缘层防腐法。
目前常用的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：
有稳定的防腐性能，取材容易，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，适合于小管径管道的防腐，但在螺旋焊缝管上缠绕效果较差。
熔结环氧粉末与管道表面黏结力非常强，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，在搬运与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），具有优良的机械性能和极低的水汽渗透性，耐化学介质侵蚀能力强，绝缘电阻大，特别是挤塑聚乙烯三层结构防腐，弥补了两层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，把两者的优势结合在一起，通过互补防腐性能更加优越，能适合于各种土壤条件下使用。
通过对各类防腐层的比较，可以挤塑聚乙烯防腐层具有明显的优越性，并且直接由工厂流水线生产避免了人为施工质量的因素，而三层结构更是结合了环氧粉末与聚乙烯两种防腐层的优点是目前较为完善的外防腐层体系，适合于在江南水网密集人口稠密的地区使用，因此，地处南京的本设计推荐使用挤塑聚乙烯三层结构防腐层。
●套管
立管通过各层楼板处应设套管。
套管高出地面至少50mm，套管与燃气管道之间的间隙应用沥青和油麻填料。
●阀门
不同类型的阀门有不同的适用场合。
在本设计中，采用旋塞阀，该种阀门动作灵活，阀杆转90°即可达到启闭的要求。
杂质沉积造成的影响比闸阀小，所以广泛应用在燃气管道上。
●支承的间距要求及固定方法选择。
钢管的支承最大间距参见文献[5]表2.2.15-2，燃气管道采用的支承固定方法参见文献[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的管道，其支承最大间距为3.5m。
而各层层高大都为2.9m，所以在本设计中，采用每层设置一个管卡的方案，以达到支承的作用。
●补偿器
为防止沉降，在立管进户前的水平段设置挠性补偿器，与管道用法兰连接。
五、小结
通过本次南京康盛花园小区的燃气管道设计，掌握了庭院管道以及室内管道的设计与水力计算，对《燃气输配》这门课程有了一个形象的认识，理解了本课程的相关知识。
课程设计是一个很好的学习方法，是自我发现问题、解决问题的过程，是我们巩固、加深课堂学习的一个很好的途径，同时还能锻炼自己对CAD的操作，增强自主查找资料、阅读文献，真正做到了自主学习，体会到了学习的乐趣。
这几天的设计生活虽然很累，但很值得，回报当然是有的，我不仅对燃气输配这门课有了更深入的了解，更让我看到了自己的潜力，信心倍增
6、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
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