精品燃气输配课程设计9993266.docx
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精品燃气输配课程设计9993266
河南城建学院
《燃气输配》课程设计
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%.
纯天然气各成分的基本性质如下表：
气体
甲烷
乙烷
丙烷
正丁烷
异丁烷
正戊烷
氮
分子式
分子量
密度ρ（kg/m3）
发热值:
高发热值：
HS（MJ/m3）低发热值：
Ht（MJ/m3）
爆炸极限
爆炸下限Ls（体积%）
爆炸上限Lt（体积%）
粘度
动力粘度
10-6（Pa.s）
运动粘度
10-6（Pa.s）
CH4
16.0430
0.717439.84235.902
5.015.0
10.39514.50
C2H6
30.0700
1.355370.35164.397
2.913.0
8.6006.41
C3H8
44.0970
2.0102101.26693.240
2.19.5
7.5023.81
C4H10
58.1240
2.7030113.886123.649
1.58.5
6.8352.53
C4H10
58.1240
2.6912113.048112.853
1.88.5
C5H12
72.1510
3.4537169.377156.733
1.38.3
6.3551.85
N2
28.0134
1.250416.67113.30
1.2燃气成分的基本性质：
1.2.1平均分子量
M=
（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=（
+
+…+
）/100
=（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
式中
—混合气体的平均分子密度
—各单一气体容积成分（%）
—标准状态下各单一气体的密度
相对密度：
S=ρ/1.293=0.8038/1.293=0.57
式中
—混合气体的平均分子密度
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
1.2．3粘度
1．将容积成分换算成质量成分
质量成分：
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%
g=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：
=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。
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%
—含有惰性气体的混合气体的爆炸下（上）限（体积％）；
、
……
—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（％）；
、
……
—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（％）；
、
……
—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+0.54×112.853+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。
1.3.2天然气的质量指标应符合下列规定：
1）天然气发热量、总硫和硫化氢含量、水露点指标应符合现行国家标准《天然气》GB17820的一类气或二类气的规定；
2）在天然气交接点的压力和温度条件下；
天然气的烃露点应比最低环境温度低5℃；
天然气中不应有固态、液态或胶状物质。
1.3.3城镇燃气应具有可以察觉的臭味，燃气中加臭剂的最小量应符合下列规定：
1）无毒燃气泄漏到空气中，达到爆炸下限的20%时，应能察觉；
2）有毒燃气泄漏到空气中，达到对人体允许的有害浓度时，应能察觉；
对于以一氧化碳为有毒成分的燃气，空气中一氧化碳含量达至0.02%（体积分数）时，应能察觉。
1.3.4城镇燃气加臭剂应符合下列要求：
1）加臭剂和燃气混合在一起后应具有特殊的臭味。
2）加臭剂不应对人体、管道或与其接触的材料有害。
3）加臭剂的燃烧产物不应对人体呼吸有害，并不应腐蚀或伤害与此燃烧产物经常接触的材料。
4）加臭剂溶解于水的程度不应大于2.5%（质量分数）。
5）加臭剂应有在空气中应能察觉的加臭剂含量指标。
二、燃气需用量及供需平衡
2.1设计原始资料
2.1.1城镇说明计算：
本设计为小区天然气居民用户，居民户数为180。
燃气表均为G1.6.燃气表安装在户外。
小区燃气平面图的比例为1：
400。
城市气化率：
气化率为90％。
2.1.2燃气用户
燃气用户，分别为居民用户，商业用户，不考虑采暖通风和空调用气量，燃气汽车用气量及其他气量。
居民用户：
人口气化率为90％。
商业用户：
与居民用户比例：
20％。
根据本设计实际情况，综合考虑各种因素，决定采用纯天然气为气源
在设计燃气输配系统时，需要首先确定燃气管网的计算流量，而计算流量的大小又取决于燃气需用量和需用的不均匀情况。
城市燃气需用量取决于用户类型、数量和用气量指标。
2.2用户类型及供气原则
设计城镇燃气用户包括以下几种类型：
1）居民生活用户；居民生活使用的各类用气设备应采用低压燃气，用气设备前（灶前）的燃气压力应在0.75~1.5Pn的范围内。
居民生活用气设备严禁安装在卧室内。
居民住宅厨房内宜设置排气扇和可燃气体报警器。
2）商业用户；商业用气设备宜采用
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