燃氣輸配課程設計

目錄TOC\o"1-3"\h\u11985目錄 214411第一章、管道設計基礎資料 1295091.1現(xiàn)狀管道接口位置 1309301.2燃氣壓力 1202311.3土壤性質及腐蝕性能 1153001.4氣候條件 25051.5供氣區(qū)域規(guī)劃平面圖和現(xiàn)狀平面圖（管線綜合圖） 2150071.6其他地下管道布置的規(guī)劃圖和現(xiàn)狀圖 250701.7燃氣成分及物性參數(shù) 3204891.7.1基本氣體性質 342081.7.2混合物容積組成、質量組成 4191101.7.3平均分子量 4229621.7.4平均密度和相對密度 591391.7.5虛擬臨界壓力、虛擬臨界溫度 540161.7.6粘度 680401.7.7熱值 782311.7.8爆炸極限 7198161.8供氣區(qū)域用戶、用氣量資料 8147451.8.1擬定用戶燃具 8209471.8.2每戶用氣量的擬定 822231.8.3每棟用氣量 925518第二章、水力計算 1065072.0燃氣管網布線 1050492.1水力圖 12171932.2擬定各管段計算流量 12181722.3允許壓力降 12321372.4預選管徑 13272652.5管道壁厚計算 13116942.6計算內徑 14210152.7摩擦阻力損失 15139492.8局部阻力損失 175412.9附加壓頭 17111942.10校核、擬定壓力級制、調壓方式 1725756第三章、管材與設備選型 1818235第四章、管道防腐設計 2011324參考文獻 21、管道設計基礎資料1.1現(xiàn)狀管道接口位置管道接入處如圖所示，根據導師設計規(guī)定，選擇A處接入1.2燃氣壓力接入點市政燃氣管網的壓力等級為中壓，設計壓力均為0.2MPa，社區(qū)內末端壓力≮0.15MPa，低壓管網設計壓力為0.01MPa，煤氣表前壓力≮3000Pa。管道坡度≮0.3‰；

灶前額定燃氣壓力規(guī)定：R2燃料2023Pa1.3土壤性質及腐蝕性能土壤性質：華北平原地帶性土壤為棕壤或褐色土。腐蝕性能：我國華北地區(qū)的土壤一般為中堿性土壤。土壤pH值一般為7.0～8.5;SO42-含量占土壤重量的0.005%～0.045%;Cl-的含量占土壤重量的0.002%～0.012%;Mg2+含量占土壤重量的0.001%～0.002%。1.4氣候條件社區(qū)位于華東某平原區(qū)域，屬亞熱帶南緣季風氣候區(qū)，冬夏長春秋短，溫暖潮濕，雨量充沛。氣溫：年平均氣溫16度；地溫：數(shù)據缺失；地下水位線：26.55米（以2023年6月30日北京市885個地下水位監(jiān)測點數(shù)據為例）極限凍土深度≯0.3m；1.5供氣區(qū)域規(guī)劃平面圖和現(xiàn)狀平面圖（管線綜合圖）CAD圖見附錄1.6其他地下管道布置的規(guī)劃圖和現(xiàn)狀圖數(shù)據缺失1.7燃氣成分及物性參數(shù) 1.7.1基本氣體性質按任務書規(guī)定，選用石油伴氣憤：甲烷①丙烷②正丁烷③按丙烯④二氧化碳⑤氧氣⑥氮氣⑦體積分數(shù)（%）81.7%6.20%4.80%4.90%0.30%0.20%1.90%分子式CH4C3H8C4H10CmHnCO2O2N2分子量M16.04344.09758.12442.08144.009831.998828.014摩爾容積VM22.362121.936221.503621.9922.260122.392322.403密度ρ0.71742.01022.7031.91361.97711.42911.2504相對密度S（空氣=1）0.55481.5542.091.479——————氣體常數(shù)R517.1184.5137.2193.8188.74259.585296.66臨界參數(shù)臨界溫度TC191.05368.85425.95364.75304.2154.8126.2臨界壓力PC4.64074.39753.61734.76237.38665.07643.3944臨界密度ρC

162226225232468.19430.09310.91熱值高熱值Hh39.842101.266133.88693.667——————低熱值HL35.90293.24123.64987.667——————爆炸極限爆炸上限Lh（體積%）52.11.52——————爆炸下限LL（體積%）159.58.511.7——————粘度動力粘度10.3937.5026.8357.64914.02319.41716.671運動粘度14.53.812.533.997.0913.613.3無因次系數(shù)C164278377321266131112沸點t（℃）-161.49-42.05-0.5-47.72-78.2-182.98-195.78定壓比熱CP1.5452.964.132.6751.621.3151.302絕熱指數(shù)K1.3091.161101441.171.3041.41.402導熱系數(shù)0.030240.015120.013490.014670.013720.250.024891.7.2混合物容積組成、質量組成（1）容積組成r序號①②③④⑤⑥⑦名稱甲烷丙烷正丁烷按丙烯二氧化碳氧氣氮氣體積分數(shù)（%）r81.7%6.20%4.80%4.90%0.30%0.20%1.90%（2）質量組成g序號①②③④⑤⑥⑦名稱甲烷丙烷正丁烷按丙烯二氧化碳氧氣氮氣g0.61190.12760.13020.09630.00620.00300.02481.7.3平均分子量M=21.4213591.7.4平均密度和相對密度（1）平均密度ρ=0.9668057相對密度混合氣體相對密度計算公式S=0.747722891.7.5虛擬臨界壓力、虛擬臨界溫度虛擬臨界壓力PCm=4.5678862（Mpa）虛擬臨界溫度TCm=220.8949（K）1.7.6粘度混合氣體動力粘度計算公式μ=9.×10^-6m2/st=20℃混合氣體動力粘度T=273.15+20=293.15Kμt=9.72684688×10^-6m2/s計算密度ρ=0.97847073kg/立方米運動粘度=9.×10^-6m2/s考慮到抱負氣體與實際氣體的差異，將運動粘度調整為軟件計算的10.6739×10^-6m2/s手算誤差為6.87%計算軟件基于REFPROP模型1.7.7熱值計算得到：HH=49.845617MJ/m3HL=45.343649MJ/m31.7.8爆炸極限爆炸上限：3.%爆炸下限：13.95575413%1.8供氣區(qū)域用戶、用氣量資料該社區(qū)內地勢平坦，本設計的范圍僅涉及社區(qū)平面圖中劃定區(qū)域內的1#~8#樓房，共8棟，各棟樓房居民戶數(shù)分派方案如下表所示：合計220單位（戶）1.8.1擬定用戶燃具各戶居民均選用海爾公司產YZ12T-2型雙眼灶具，不考慮其他燃氣具，燃具額定熱負荷：4.1kW，灶前額定燃氣壓力規(guī)定：R2燃料2023Pa；1.8.2每戶用氣量的擬定燃氣額定熱負荷：4.1kW；式中：灶具額定用氣流量（）為本設計所用天燃氣的低熱值（）每戶用氣量：Qn=4.1*3600/45.344=0.3255m3/h1.8.3每棟用氣量查表得同時工作系數(shù)，運用公式計算出每一棟的計算流量方案1#樓2#樓3#樓4#樓5#樓6#樓7#樓8#樓合計H2（戶數(shù)）2224182030244042220同時工作系數(shù)0.4420.4340.4620.450.40.4340.390.388每棟用氣量3.1653.3902.7072.9303.9063.3905.0785.30429.870 、水力計算2.0燃氣管網布線社區(qū)內燃氣管道采用地下敷設，地下燃氣管道宜沿城鄉(xiāng)道路敷設，一般敷設在人行便道或綠化帶內。本設計為八棟居民樓供應燃氣，由社區(qū)平面圖可以確認管線采用枝狀布置。（一）布線原則應考慮：（1）管道中燃氣的壓力；（2）街道地下其他管網的密集限度與布置情況；（3）接到交通量和路面結構情況，以及運送干線的分布情況；（4）所輸送燃氣的含濕量，輸送是燃氣要考慮必要的管道坡度，而輸送干燃氣則不用考慮管道坡度；（5）與該管道相連接的用戶數(shù)量及用氣量情況，該管道是重要管道還是次要管道；（6）線路上所碰到的障礙物情況；（7）土壤性質、腐蝕性能和冰凍線深度；（8）該管道在施工、運營和發(fā)生故障時，對城鄉(xiāng)交通和人民生活的影響。（二）低壓管網的燃氣布置低壓管網的重要功能是直接向各類用戶配氣，低壓管網的布置一般應考慮：（1）燃氣管網的輸氣壓力低，沿程壓力降的允許值也較低，故低壓管網成環(huán)時變長一般應控制在300～600m之間。（2）為保證和提高抵押管網的供氣可靠性，給低壓管網供氣的相鄰調壓站之間的管道應成環(huán)布置。（3）有條件時低壓管網應盡也許布置在街坊內兼作庭院管道，以節(jié)省投資。（4）低壓管道應按規(guī)劃道路布線，并應與道路軸線或建筑物的前沿相平行，盡也許避免在高級路面下敷設。（5）低壓管道僅在調壓室出口設立閥門，其余一般不設閥門。為了保證在施工和檢修時互不影響，也為了避免由于泄漏出的燃氣影響相鄰管道的正常運營，甚至逸入建筑物內，地下燃氣管道與建筑物、構筑物以及其他各種管道之間應保持必要水平凈距。見下表。表3.3地下燃氣管道與建筑物，構筑物或相鄰管道之間的水平凈距表（m）項目地下燃氣管道低壓中壓B中壓A次高壓B次高壓A建筑物的基礎外墻面0.7—1.0—1.5——4.5—6.5給水管0.50.50.51.01.5污水、雨水排水管1.01.21.21.52.0電力電纜直埋在導管內0.51.00.51.00.51.01.01.01.51.5通訊電纜直埋在導管內0.51.00.51.00.51.01.01.01.51.5燃氣管道DN≤300mmDN＞300mm0.40.50.40.50.40.50.40.50.40.5熱力管直埋熱水蒸汽1.01.01.02.01.02.01.02.01.53.0在管溝內1.01.01.51.52.0電桿基礎≤35kV＞35kV1.02.01.02.01.02.01.05.01.05.0通訊照明電桿1.01.01.01.01.5鐵路路堤坡腳5.05.05.05.05.0有軌電車鋼軌2.02.02.02.02.0街樹0.750.750.751.21.2在本設計中，地下管道與各樓水平凈距均保持≥3m。其他應遵從低壓管線的布線原則。2.1水力圖2.2擬定各管段計算流量以6-5為例：計算流量為5#樓的計算流量3.906立方米/小時。進而擬定每一管段計算流量見附表2.3允許壓力降灶前額定燃氣壓力規(guī)定：R2燃料2023Pa所以=0.75×2023+150=1650pa錯誤：（入戶管壓降分派未分派）0-1-7-8-9-17為最長管線，長度為200米所以單位長度與允許壓降為8.25pa/m2.4預選管徑根據管段的計算流量及單位長度的允許壓力降預選管徑以14-6管段為例：查《燃氣工程設計手冊》圖11-1-1單位長度與允許壓降為8.25pa/m，計算流量為3.9立方米/小時得到初選標準管徑為：25mm其他管段見附表2.5管道壁厚計算使用公式：求直管壁厚名稱符號單位數(shù)值說明設計壓力PMPa0.01管子外徑Domm許用應力[σ]tMPa查附表焊縫系數(shù)φ無縫鋼管取1，焊接鋼管查表修正系數(shù)Y查附表計算壁厚Somm判斷公式

是否可用Do/6mmP/[σ]t腐蝕裕量mm根據設計需要填寫壁厚負偏差mm參考廠家數(shù)據加工減薄量mm附加裕量Cmm涉及腐蝕裕量、壁厚負偏差和加工減薄量選用壁厚SmmS＝So＋C《石油化工管道設計器材選用通則》(SH3059-2023)《工業(yè)金屬管道設計規(guī)范》(GB50316-2023)(2023年版)許用應力查《石油化工裝置工藝管道安裝設計手冊》(第一篇)(第三版)P654以14-6為例計算壁厚：選管徑為DN25壁厚負偏差0.4375腐蝕裕量1.5加工減薄量0所以 附加裕量C為1.9375設計壓力為0.01MPa，許用應力100修正系數(shù)Y=0.4計算得到S=1.93874995取壁厚2mm公稱直徑壁厚負偏差腐蝕裕量加工減薄量附加裕量

CPD0許用應力焊縫系數(shù)修正系數(shù)計算壁厚

S0選用壁厚

mmDN250.43751.501.93750.012510010.40.001249951.93874995DN320.43751.501.93750.013210010.40.1.DN400.51.5020.014010010.40.001999922.00199992DN500.43751.501.93750.015010010.40.00249991.9399999根據國家標準與鋼管生產公司產品規(guī)格，選取所有管道壁厚為3.0mm2.6計算內徑根據預選的標準管徑，與標準管徑的外徑、選取的管道壁厚計算管道內徑查附表DN25標準外徑為32mm，計算得到內徑為26mmDN32標準外徑為38mm，計算得到內徑為32mmDN40標準外徑為45mm，計算得到內徑為39mmDN50標準外徑為57mm，計算得到內徑為51mm2.7摩擦阻力損失注意：此處鋼管公式錯誤?。哼\動粘度為10.6739×10^-6m2/s絕對粗糙度為0.15絕對溫度293.15k燃氣密度0.9668kg/Nm3以管段12-4為例流速阻摩系數(shù)=1.66其他管段見附表2.8局部阻力損失以管段14-6為例：有1個旋塞ζ=2Σζ=2L2=2×26/0.0411=1.2662m，其他見附表2.9附加壓頭2.10校核、擬定壓力級制、調壓方式計算管路總壓降0-1-2-3-4-5-6-141487.296Pa0-1-7-8-9-171620.822Pa小于并趨近于允許壓降1650Pa，所以通過校核。壓力級制為低壓，調壓方式為一級調壓。管材為無縫鋼管、管材與設備選型無縫鋼管DN25、DN32、DN40、DN50GB/T8163-1999（輸送流體用無縫鋼管）。材質（牌號）為10、三通DN25、DN32、DN40、DN50直角彎頭DN25旋塞閥調壓箱重要技術參數(shù)：進口壓力范圍P1：0.02-0.4MPa出口壓力范圍