Курсовое проектирование по газоснабжению «Газоснабжение Коттеджного поселка» (стр. 5 )

Участки 5–4 и 4–3.

Удельные потери давления составляют:

∆Р4 = (∆Р/1,10*(L5-4 + L4-3) = (1200/1,10*(450+700)) = 0,95 Па, м

Участок 4–9.

Удельные потери давления составляют:

∆Р5 = (∆Р–(∆Р4*L5-4))/1,10*L4-9 =(1200–(0,95*450))/1,10*700=1,003 Па, м

Участки 5–8 и 8–9.

Удельные потери давления составляют:

∆Р6 =(∆Р/1,10*(L5-8+L8-9) = (1200/1,10*(700+450)) = 0,95 Па, м

Участок 8–7.

Удельные потери давления составляют:

∆Р7 =(∆Р–(∆Р*L5-8))/1,10*L8-7 =(1200–(0,95*700))/1,10*400=1,22 Па, м

Участок 6–7.

Удельные потери давления составляют:

∆Р8 =(∆Р–(∆Р*L5-6))/1,10*L6-7 = (1200–(0,*400))/1,10*700 =1,04 Па, м

Результаты вычислений сведены в таблицу 9.4

Таблица 9.4 – Расчетные удельные потери давления по участкам

Продолжение таблицы 9.4

Далее по расчетным удельным потерям давления и расходам газа по участкам определяем по номограмме, рис. 6.4 [2] диаметры системы газора-спределения и фактические удельные потери давления (ПА, м). Затем по принятым потерям давления определяем фактические потери давления на каждом из участков с учетом местных сопротивлений.

Таблица 11. Расчет выполнен в табличной форме

Для обеспечения гидравлической устойчивости работы кольцевой системы газораспределения и газопотребления (рис.3) в расчете принята максимально допустимая невязка колец 5%. Из расчетной табл. 11, видно что максимальная невязка составляет 3,7% (кольцо IV). В остальных трех кольцах невязка не превышает 1,5%, что является хорошим достижением в инженерных расчетах.

10 Расчет регулятора давления газорегуляторного пункта

10.1 Теоретичсекие основы расчета регуляторов давления

Управление гидравлическим режимом работы системы газораспределе-ния и газопотребления осуществляют с помощью регуляторов давления, которые автоматически поддерживают постоянное давление в точке отбора импульса независимо от интенсивности потребления газа. При регулировании давления происходит снижение начального, более высокого давления, на конечное (более низкое).

Конструкция регулятора давления включает в себя регулирующий и реагирующий органы, которые обеспечивают устойчивую производитель-ность газа, а при прекращении потребления газа перекрывается поток через основной клапан. Основной частью регулирующего устройства является чувствительный элемент (мембрана), а основной частью регулирующего устройства – регулирующий орган (у регулятора давления дроссельный орган). Чувствительный элемент и регулирующий орган соединяются между собой исполнительной связью.

Активная сила привода – это усилие, которое воспринимает мембрана от давления газа Р2, передаваемое по импульсом (по трубке). Далее усилие мембраны передается на шток клапана. Эту силу принято называть перестановочной Nпер, она определяется по следующей формуле (25):

Nпер = Р2*Fакт , (25)

где: Fакт – активная поверхность мембраны, м2.

Активную силу уравновешивает пружина Nпр. На клапан также действует масса подвижных частей Nп. ч и односторонняя нагрузка Nкл, которую, пренебрегая поперечным сечением штока, определяют по формуле (26):

Nкл = fс *(P1 – P2) , (26)

где: fс – площадь седла клапана, м2;

Р1 и Р2 – давления газа до и после клапана, МПа.

Баланс сил действующих на клапан регулятора давления имеет следующий вид:

Nпер. – Nпруж – Nп. ч + Nкл. = 0 , (27)

От величины регулируемого давления зависит перестановочная сила. Если величина Р2 станет больше или меньше величины, на которую настроен регулятор давления, тогда баланс сил нарушится и регулятор придет в действие. Произойдет процесс регулирования давления, т. е. регулирование пропускной способности регулятора давления.

Пропускная способность регулятора давления зависит от площади клапанных отверстий (седла), разности давлений до и после клапанов и физических свойств газа. В практических расчетах разность давлений до и после клапана обычно принимают как разность давления до регулятора и после него. В общем случае количество газа, проходящего через клапанные отверстия, определяются по формуле (28):

V =α*F*ω, (28)

где: V – пропускная способность клапана, м3/сек;

α – коэффициент, учитывающий потерю энергии и сужение струи в

клапанных отверстиях;

F – площадь клапанных отверстий, м2;

ω – скорость прохода газа через клапанные отверстия, м/сек.

В зависимости от величины отношения давления газа после регулятора к давлению до регулятора скорость (ω) имеет различные выражения. Для отношений давлений, близких к единице (при перепаде давления в преде5лах до 10 кПа), газ рассматривают, как несжимающуюся жидкость. В этом случае для определения пропускной способности регулятора пользуются следующей формулой [Учебное пособие Чеботарев и др. ]:

Vг = 0.0125*(1/√ξ)*d2*√∆P/ρг (29)

где: Vг – производительность регулятора давления, м3/час;

ξ – коэффициент гидравлического сопротивления регулятора давления;

d – диаметр проходного сечения седла клапана, мм;

∆P – перепад давлений до и после регулятора, кг/м2;

ρг – плотность газа (удельный вес), кг/м3, при давлении Р1 и Т1.

(Т1=273,16+ tг).

10.2 Методика расчета регулятора давления газа

Регуляторы давления независимо от принципа действия должны обеспечивать высокую устойчивость регулирования, под которой понимается такая работа регулятора, при которой конечное давление совершает затухание или гармоничное незатухание колебаний с постоянной амплитудой малой величины. Если колебания конечного давления протекает с возрастанием амплитуды, то процесс регулирования давления является неустойчивым.

В зависимости от величины отношения после регулятора к давлению ло регулятора, скорость газа при выходе из дроссельного органа имеет различные значения, При малых перепадах давления в регуляторах газ рассматривают как не сжимаемый, т. е. можно пренебречь сжимаемостью газа.

Например: Если ∆Р/Р1 ≤ 0.08, то ошибка не превышает 2.50%

При ∆Р/Р1 > 0.08, следует учитывать сжимаемость газа.

где ∆Р – перепад давления в регуляторе на дроссельном органе (клапане);

Р1 – давление перед клапаном регулятора, ата.

При условии ∆Р/Р1 ≤ 0.08, пропускную способность (производитель-ность) регулятора давления определяют по следующей формуле:

Vг = 0.00125*(1/√ξ)*d2 *(√ ∆P/ρг) (30)

где √ - символ корень квадратный; ξ – коэффициент гидравлического сопротивления клана регулятора давления, принимается в пределах 1.6 – 2. ρг – плотность газа, кг/м3.

При отношении давлений ∆Р/Р1 > 0.08, то в формулу (30) вводится коэффициент расширения, учитывающий расширение газа при снижении давления.

ε = 1 – (0.46*(∆Р/Р

Vг = 0.00125*ε*(1/√ξ)*d2*(√∆P/ρг) (32)

При критическом или большем давлений, т. е. когда не соблюдается равенство.

Р2/Р1 ≤ (Р2/Р1)кр (33)

В этом случае пропускная способность регулятора давления определяется

По следующей формуле:

Vг =20.3*(1/√ξ)*ε*d2*P1*(√ ((∆P/P1)кр)/Т*ρг (34)

Отношение давлений Р2/Р1, при котором расход газа становится максимальным и при дальнейшем понижении давления Р2 почти не изменяется, называется критическим отношением давлений. Следовательно, при отношении давлений газа Р2/Р1, равном критическому, как показывает опыт, скорость достигает своего максимума – скорости звука в данной среде и остается постоянной при дальнейшем уменьшении отношений Р2/Р1.

Критическое отношение давлений определяется по уравнению.

(Р2/Р1)кр= 0.91*(2/К+1)κ/κ-1 , (35)

где К = Ср/Сv – показатель адиабаты (отношение теплоемкости при постоянном давлении к теплоемкости при постоянном объеме)

Например, для двухатомных газов, имеющих κ = 1,4 критическое отно-шение давлений будет равно:

(Р2/Р1)кр =0.91*(2/1.4+1)1,4/1,4-1 = 0.482

Это значит, что для двухатомных газов, имеющих к=1,4, критическая скорость будет при отношении давлений газа Р2/Р1 =0.482 и что дальнейшее уменьшение отношения Р2/Р1 не приведет к увеличению скорости.

Р е ш е н и е. Определим критическое отношение давлений для исходного газа.

(Р2/Р1)кр =0.91*( 2/1.4+1)1,4/(1,4-1) = 0.482

Фактическое отношение давлений для первого случая. Расчет выполнен в единицах измерения – ата. Р1 = 1 + 1 = 6 ата; Р2 = 0.03 + 1 = 1.03 ата.

Р2/Р1 = 1.03/2 = 0.515 > 0.482

Следовательно, в данном случае применима формула (34).

Таким образом, для первого случая будем иметь значение φ = 0,486 (приложение 5), а плотность газа (удельный вес) при давлении Р1 и температуре Т1, будет равен:

ρ1 = ρ*(Р1Т1/Р2Т1) = 0.73* [2*(273.16+20)/1.03*(273.16+20)] = 1.42 кг/м3

ε = 1 – (0.46*(0.97/2)) =0.777

Пропускная способность для принятого регулятора давления

Vг = 20.3*(1/√2.6)*0.777*(50)*2*(√(0.97/2)/(273.16+20)= 1990 м3/час

Принятый в расчете регулятор давления с диаметром клапана 50 мм обеспечивает при Р1=1 кг/см2 (0.10 МПа) и Р2 = 0.03 кг/см2 (0.003 МПа) производительность 1990 м3/час. Запас по производительности составляет:

δ =100*(1990 – 1968)/1968= 1.12%

Запас производительности регулятора давления отнесенный к расчетному расходу газа поселка составляет:

δ =100*(1990 – 1640)/1640 =22%, что находится в пределах допустимых значений.

11 Гидравлический расчет газоснабжения жилых домов

Газоснабжению подлежат два одноэтажных жилых дома расположенных на небольшом расстоянии друг от друга. План и аксонометрическая схема газовой сети представлены на рис. . При этом, в жилых домах установлены газовые приборы (ПГ-4; ВПГ-29 и АОГВ-23). Все расчеты выполняются в табличной форме (табл. ) в определенной последовательности:

а) на аксонометрической схеме наносят (фиксируют) номера участков;

б) определяют расчетные расходы газа по участкам;

в) принимают диаметры газопроводов по участкам;

г) определяют сумму коэффициентов местных сопротивлений (для каждого участка значения коэффициентов ζ выбирают по табл. , приложение );

а)

б)

Рис. а) План газоснабжения жилых домов; б) Аксонометрическая схема

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10