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燃气计算说明书

《燃气供应课程设计》

任务书

题目上海华诚小区燃气工程设计及预算

学院：

嘉兴学院南湖学院

专业：

建筑环境与能源应用

班级：

建环N121

学号：

201245679302

学生姓名：

吴英华

指导教师：

罗玉英

嘉兴学院建筑工程学院

2015年11月

一、课程设计目的

课程设计是专业课教学的重要组成部分，是理论学习的深化和应用。

通过课程设计，使学生自觉地树立工程意识和工程设计的思想理念，理论联系实际的学风，掌握—般区域燃气管网、或民用建筑室内燃气供应系统的设计程序、方法和步骤。

了解和熟悉本领域的新材料、新设备、新方法和新技术。

熟悉国家和地方的有关规定和技术措施，学会使用有关技术手册和设计资料，提高计算和绘图技能，提高对实际工程问题的分析和解决能力。

二、工程概况

1.根据有关规划上海华诚小区配套建设燃气供应基础设施，供给区域内居民用户和商用用户。

2.气源选用天然气，小区内设置一座中低压调压箱。

调压箱进口与小区外中压燃气管道相连，供气压力为0.15MPa，出口压力为3000Pa。

居民住宅楼内设燃气室内供应管道。

3.居民住宅楼5层，层高2.8m，室内首层地面标高±0.000m，室外地坪标高-0.30m。

居民用户安装燃气表、燃气双眼灶和燃气热水器各一台。

4.供气规模和居民用气户数详见住宅建筑图。

三、气源资料

1.轮南首站天然气组成

气源为西气东输天然气，来至新疆轮南的天然气。

具体成分见下表。

表1轮南首站天然气组成

项目

参数取值%

组分，

体积百分比（％）

C1

96.22

C2

1.07

C3

0.30

C4

0.40

CO2

1.04

H2S

0.01

N2

0.96

合计

100.000

2.燃气需用量计算相关数据

（1）小区燃气管道室外布置图

（2）住宅楼一层平面图、标准层平面图详见建筑图

（3）双眼灶额定流量为0.9m3/h，热水器额定流量为2.0m3/h。

（4）室内燃气管道允许压力降（不含燃气表阻力）：

150Pa。

四、流量计算

1.燃气的基本性质

燃气是由多种可燃与不可燃成分组成的混合物!

主要包括以下成分：

（1）碳氢化合物---如甲烷、乙烷、乙烯、丙烯等，其中甲烷常温下为气体，无色、无味，比空气轻，可燃易爆，烷烃和烯烃在空气中能完全燃烧生成二氧化碳和水；

（2）氢气---无色无味"很轻"可燃"易爆!

燃烧产物为水；

（3）一氧化碳---无色无味、有剧毒、比空气轻、可燃，燃烧产物为二氧化碳；

（4）二氧化碳"氮气"氧气等不可燃成分。

（5）燃气是一种混合气体，其基本性质取决于组成燃气的各单一成分的性质，因此，单一气体的特性是计算燃气特性的基础数据。

表1-2和1-3给出了一些组成燃气的单一气体的基本性质参数。

2.燃气的物理化学性质

1.燃气的组成

表1-1中燃气的组分用的是各组分的容积成分（体积百分比%）来表示，混合气体的组分有三种表示方法'：

（1）容积成分yi，指混合气体中各组分的分容积与混合气体的总容积之比，即yi=

；

（2）质量成分gi，指混合气体中各组分的质量与混合气体总质量之比，即gi=

；

（3）分子成分xi，指混合气体中各组分的摩尔数与混合气体的总摩尔数之比，即xi=

混合液体组分的表示方法与混合气体相同，也采用容积成分"质量成分和分子

成分三种方法表示。

2.平均分子量

燃气是多组分的混合物，不能用一个分子式来表示，其分子量可按混合气体或混合液体来计算。

混合气体的平均分子来那个可按下士计算：

M=

（y1M1+y2M2+y3M3+y4M4+……+ynMn）

式中M——混合气体平均分子量；

y1、y2、y3、y4…yn——个单一气体容积成分，%；

M1、M2、…Mn——个单一气体分子量。

解：

M（燃气平均分子量）=（16.043*0.9622+30.07*0.0107+44.097*0.003+58.124*0.004+44.0098*0.0104+34.076*0.0001+28.0134*0.0096）=16.88

3.燃气的平均密度和相对密度

燃气的密度可按混合气体的平均密度计算，公式如下：

ρ=

（y1ρ1+y2ρ2+y3ρ3+y4ρ4+……+ynρn）=

∑yiρi

式中ρ——混合气体的平均密度；

y1、y2…yn——个单一气体容积成分，%；

ρ1、ρ2、ρ3…ρn——各单一气体在标准状态下的密度，kg/m3

解：

ρ（燃气平均密度）=（0.9622*0.7174+0.0107*1.3553+0.003*2.0101+0.004*2.703+0.0104*1.9771+0.0001*1.5363+0.0096*1.2504）=0.75

燃气的相对密度即为燃气的密度与详图状态的空气密度的比值，可按下式计算：

S=

式中S——混合气体相对密度，空气为1；

1.293——标准状态下空气的密度，kg/m3。

得：

S=0.58

表1-4给出了中几种燃气的密度和相对密度。

由表可见，天然气和人工燃气密度小于空气!

液化石油气的密度大于空气，一旦泄漏，液化石油气就会向低洼、沟槽处积聚。

3.燃气的热力与燃烧特性

1.燃气的热值

燃气的热值是指单位数量的燃气完全燃烧时所放出的全部热量!

燃气的热值分为以下两种：

（1）高热值，是指在单位数量的燃气完全燃烧后!

其燃烧产物与周围环境恢复到燃烧前的原始温度，烟气凝结成同温度的水后所放出的全部热量。

（2）低热值，是指在上述条件，!

烟气中的水蒸气仍以蒸气状态存在时，所获得的全部热量。

在工程实际中一般以燃气的低热值作为计算依据。

干燃气的热值可用下式计算：

解：

（高热值）Hh=0.9622*39.842+0.017*70.351+0.003*101.266+0.004*113.886+0.0104*0+0.0001*25.348+0.0096*0=40.29MJ/m3

（低热值）Hl=0.9622*35.902+0.017*64.397+0.003*93.240+0.004*123.649+0.0104*0+0.0001*23.368+0.0096*0=36.42MJ/m3

2.爆炸极限

可燃气体和空气的混合物遇明火而引起爆炸时的可燃气体浓度范围称为爆炸极限；在这种混合物中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，称为可燃气体的爆炸下限；在这种混合物中当可燃气体含量一直增加到不能形成爆炸混合物时的含量，称为可燃气体的爆炸上限。

对于不含氧气及惰性气体的燃气，其爆炸极限可按下式估算：

解：

得：

不含惰性气体的混合气体爆炸上限L上=15.21%

爆炸下限L下=4.99%

应为不含惰性气体，所以这里不做计算。

4.居民小区燃气管道小时流量计算

为居民小区进行燃气供应工程设计时，首先也需要确定小区的燃气负荷和小区燃气管道的小时计算流量。

小区燃气管网流量是非均匀的，存在着高峰和低谷。

燃气管网建设既要保证供气的安全，不能脱气脱压，又要强调燃气管网的经济性，因此，管道设计也按最大小时流量设计。

确定小区燃气管道的小时计算流量用同时工作系数法，即室内和小区燃气管道的计算流量按燃气用具的数量，额定耗气量和同时工作系数来确定，一般小区规模2000户以下的燃气流量最大小时流量计算公式如下：

小区燃气小时计算流量使用同时工作系数法的原因是，在现实生活中，小区的所有用户不可能同时使用同一类燃具。

如果把计算流量定为所有用户燃具的额定流量之和，那么小区小时计算流量就偏高，管道和设备的选型就偏大。

根据统计，小区的住户越多，同时使用同一类燃具的用户占总用户的百分比就越小。

在同一时间使用该类燃具的用户占总用户的百分比称为同时工作系数。

同时，工作系数k反映了燃具集中使用的程度，与设计用户数目有关，也与燃气用具种类，用户生活规律有关。

根据多年统计资料，获得各种燃具的同时工作系数，为小区燃气工程设计提供了计算基础。

其中，双眼灶的同时工作系数见下表

五、流量计算

小区外中压燃气庭院管道采用无缝钢管，平行或横穿马路，敷设人行道下。

与其他管道和建、构筑物距离满足《城镇燃气设计规范》等规定。

管道敷设安全等均符合国家相关规范要求。

埋地燃气管道管顶覆土厚度均为1m。

天然气为干天然气，管道不设坡度。

小区内低压燃气庭院管道采用中密度聚乙烯管，平行或垂直道路布置，敷设在道路或绿化带下。

与其他管道和建、构筑物距离满足《城镇燃气设计规范》等规定。

管道敷设安全等均符合国家相关规范要求。

埋地燃气管道管顶覆土厚度均为0.6m。

天然气为干天然气，管道不设坡度。

室内燃气管道采用镀锌钢管，管材符合《低压流体焊接用钢管》GB/T3091。

室外埋地燃气聚乙烯管通过钢塑转换接头接到室内燃气引入管，引入管沿建筑物外墙引入室内，引入管穿墙部分用镀锌钢套管保护，燃气管道与套管之间用油麻沥青封堵密封。

室内燃气管道均采用明设。

燃气立管设于厨房内，每隔2米及转弯处设支架。

六、燃气管网水力计算和水力工况

燃气管道水力计算的目的在于研究一定的输气管道流量与压力之间的关系。

水力计算的任务是

已知最大小时计算流量和管道允许压降，确定管径。

已知管段的管径和该管段的允许压降，确定通过该管段的流量。

正确地进行水力计算关系到输配系统经济性和可靠性的问题，是城镇燃气规划与设计中的一项重要工作。

燃气管网的流量和压力是波动的。

当用户直接与低压用户直接连接时，管网的波动会直接影响用户燃具前的压力。

为了满足燃具燃烧的稳定性和良好的运行工况，要对燃气管网的水力工况进行分析，控制燃具前压力波动范围，并给城市燃气管网设计人员提供管道允许压降。

小区层数5层，每层4户人家，每户人家装有一个燃气双眼灶、一个热水器，双眼灶额定流量为0.9m3/h，热水器额定流量为2.0m3/h，室内燃气管道允许压力降（不含燃气表阻力）：

150Pa。

解：

室内燃气水力计算表

管段号

额定流量Qn（m3/h）

同时工作系数K

计算流量Q（m3/h）

管段长度L1（米）

管径d（mm）

局部阻力系数∑ζ

修正后压降△P/L

当量长度L2（m）

计算长度L（m）

压力损失△P（Pa）

附加压头损失△H（Pa）

管段实际压力损失（Pa）

1-3

2.90

1.00

2.90

0.35

DN25

6.60

1.80

4.75

5.10

6.89

0.38

6.51

3-4

2.90

1.00

2.90

0.37

DN25

7.20

1.80

5.18

5.55

7.50

-0.38

7.88

4-5

2.90

1.00

2.90

2.80

DN25

1.00

1.80

0.72

3.52

4.75

15.20

-10.45

5-6

5.80

0.56

6.50

2.80

DN25

1.00

8.10

0.75

3.55

21.57

15.20

6.37

6-7

8.70

0.44

11.48

2.80

DN30

1.00

8.20

0.81

3.61

22.20

15.20

7.00

7-8

11.60

0.38

17.63

2.80

DN40

1.00

2.70

0.92

3.72

7.53

15.20

-7.67

七、个人小结

通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关燃气方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。

实践出真知，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。

我认为，在这学期的实验中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。

而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。

要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。

这对于我们的将来也有很大的帮助。

以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。

就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。

实验过程中，也对团队精神的进行了考察，让我们在合作起来更加默契，在成功后一起体会喜悦的心情。

果然是团结就是力量，只有互相之间默契融洽的配合才能换来最终完美的结果。

此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。

八、参考资料

1.GB50028-2006，城镇燃气设计规范[S].北京：

中国建筑工业出版社

2.GB50016-2006,建筑设计防火规范[S].北京：

中国计划出版社

3.詹淑慧.燃气供应[M].北京：

中国建筑工业出版社,2004

4.段常贵.燃气输配[M].北京：

中国建筑工业出版社,2002

5.邓渊.煤气规划设计手册[M].北京：

中国建筑工业出版社,1994

6.燃气工程定额