Газопостачання району мiста
3.2 Гідравлічний розрахунок внутрішньобудинкових газопроводів
Розрахунок виконуємо в наступній послідовності:
Складаємо схему газопроводів і нумеруємо ділянки.
Визначаємо довжини ділянок l, (м).
Приймаємо процентні надбавки а, (%),по ділянках за [2].
Визначаємо розрахункові довжини lр, (м), ділянок за формулою
(3.4)
Визначаємо сумарну розрахункову довжину lр, (м).
Визначаємо середню питому втрату тиску hср, (Па/м), за формулою
hср=(Pприп-Рприл-Рлічил)/lр, (3.5)
де Pприп - припустимий перепад тиску в двірських і внутрішніх газопроводах [2], Па;
Рприл- утрати тиску в газовому приладі, Па;
Рлічил - утрати тиску в газовому лічильнику, Па.
По номограмі для розрахунку газопроводів низького тиску [1] підбираємо діаметр d, (мм), і визначаємо дійсні втрати тиску hд, (Па/м).
Визначаємо опір ділянок (Па) за формулою
Р=hд·lр. (3.6)
Визначаємо гідростатичний тиск Нд, (Па) за формулою
Hд=9,81·Z·(п-г), (3.7)
де Z - величина вертикальної ділянки, м;
п, г - густина повітря і газу, кг/м3.
Розрахунок зводимо до таблиці 3.2.
Таблиця 3.2 - Гідравлічний розрахунок внутрішньобудинкових газопроводів
№ ділянки
|
Qр,
м3/год
|
Довжина ділянки l, м
|
а, %
|
lр, м
|
hср, Па/м
|
dнxS, мм
|
hд, Па/м
|
hд·lр, Па
|
Hг, Па
|
Падіння тиску на ділянці Рзаг, Па
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
|
ВПГ-1
|
1,78
|
1,4
|
450
|
7,7
|
3,18
|
21,3х2,8
|
5,5
|
42,35
|
6,49
|
48,84
|
|
1-2
|
1,884
|
1,7
|
450
|
9,35
|
|
21,3х2,8
|
7,4
|
69,19
|
-
|
69,19
|
|
2-3
|
1,884
|
3,0
|
20
|
3,6
|
|
21,3х2,8
|
7,4
|
26,64
|
-13,92
|
12,72
|
|
3-4
|
3,215
|
3,0
|
20
|
3,6
|
|
26,8х2,8
|
4,5
|
16,2
|
-13,92
|
2,28
|
|
4-5
|
3,919
|
3,0
|
20
|
3,6
|
|
33,5х3,2
|
2,3
|
8,28
|
-13,92
|
-5,64
|
|
5-6
|
3,919
|
1,3
|
25
|
1,63
|
|
33,5х3,2
|
2,3
|
3,75
|
-
|
3,75
|
|
6-7
|
6,732
|
14,8
|
25
|
18,5
|
|
38х3
|
2,5
|
46,25
|
-
|
46,25
|
|
7-8
|
9,013
|
0,8
|
25
|
1,0
|
|
38х3
|
4,1
|
4,1
|
-
|
4,1
|
|
8-9
|
10,932
|
14,8
|
25
|
18,5
|
|
42,3х3,2
|
3,4
|
62,9
|
-
|
62,9
|
|
9-10
|
13,062
|
0,8
|
25
|
1,0
|
|
48х3,5
|
2,7
|
2,7
|
-
|
2,7
|
|
10-11
|
15,072
|
14,8
|
25
|
18,5
|
|
48х3,5
|
3,5
|
64,75
|
-
|
64,75
|
|
11-12
|
21,585
|
1,9
|
25
|
2,38
|
|
57х3
|
2,1
|
4,99
|
-8,82
|
-3,83
|
|
12-13
|
21,585
|
4,5
|
10
|
4,95
|
|
57х3
|
2,1
|
10,4
|
-20,88
|
-10,48
|
|
|
|
|
|
94,31
|
|
|
|
|
|
297,53
|
|
|
Перевіряємо виконання умови: 297,53<; 297,53<300 - умова виконана.
3.3 Розрахунок відводу продуктів згоряння
Продукти згоряння від кожного газового приладу відводять по окремому димоході в атмосферу.
При розрахунку димоходу визначаємо розмір поперечних перерізів димоходів і приєднувальної труби, а також вибираємо матеріал і товщину стінок димоходів, при яких розрідження перед газовим приладом буде не менше припустимого, а температура газів, що ідуть, буде вище точки роси.
Розміри димоходів (площі перетину, висоти димарів ) приймаємо з урахуванням вимог, а діаметр приєднувальної труби приймаємо рівним діаметру димовідводячого патрубка приладу. Приєднувальна труба повинна мати довжину не більш 3 м, а кількість поворотів - не більш трьох.
Вихідні дані:
- спалюється природний газ, для якого Qн=36395 кДж/м3;
- тип і потужність газового приладу - ВПГ-18, Qт=18 кВт;
- коефіцієнт витрати повітря - б=2,5;
- температура газів, що ідуть, у газових приладах - 190 0С;
- необхідне розрідження перед тягоперервачем приладу - 3 Па;
- температура точки роси в продуктах згоряння - 46 0С;
- барометричний тиск - 101000 Па.
Розрахунок комунікацій по видаленню продуктів згоряння газоподібного палива проводимо в наступній послідовності:
1) Визначаємо обсяги продуктів згоряння природного газу, що утворяться при спалюванні 1м3 газу:
- теоретично необхідна кількість повітря Vо, (м3/м3), розраховується за формулою
. (3.8)
- об'єм двоокисю вуглецю (вуглекислого газу) , (м3/м3), розраховується за формулою
. (3.9)
- об'єм азоту , (м3/м3), розраховується за формулою
(3.10)
- об'єм водяної пари , (м3/м3), розраховується за формулою
(3.11)
де d - вологовміст природного газу, г/кг. Якщо він невідомий приймають
d =10,1 г/кг.
- об'єм надлишкового кисню , (м3/м3), розраховується за формулою
(3.12)
- сумарний об'єм продуктів згорання , (м3/м3), розраховується за формулою
(3.13)
2) Визначається густина продуктів згорання природного газу при температурі 0 0С і тиску 101325 Па, , (кг/м3) за формулою
(3.14)
3) Витрата продуктів згоряння природного газу через димохід , (м3/год), визначається за формулою
(3.15)
4) Розраховуємо охолодження продуктів згоряння , (оС), за формулою
(3.16)
де tнi - температура газів, що ідуть, на початку ділянки, єС;
tов - температура повітря, що оточує димохід, єС;
Qпс - витрата продуктів згоряння через димохід, м3/год;
k - коефіцієнт теплопередачі стінок димоходу, Вт/(м2•К);
F - поверхня теплообміну, м2
F = ·d·l . (3.17)
На першій ділянці температуру tнi приймаємо рівній температурі газів, що ідуть. Значення k приймаємо за [1]. Температуру tов приймаємо рівній середній температурі приміщення, у якому встановлений газовий прилад (для кухні 20 єС).
Розрахунок ведеться у відповідності зі схемою, приведеної на рисунку 3.1.
Рисунок 3.1 - Схема відводу продуктів згоряння
Температуру газів, що ідуть, наприкінці ділянки , (oC), визначаємо за формулою
. (3.18)
Ділянка ВПГ-1
F= 3,14 · 0,14 · 0,5 = 0,22 м2;
Ділянка 1-2
F = 3,14 · 0,14 0,45 = 0,198 м2;
Ділянка 2-3
F = 0,14·0,14·0,61= 0,012 м2;
Ділянка 3-4
F = 0,14·0,14·1,235 = 0,024 м2;
Ділянка 4-5
F = 0,14·0,14·2= 0,039 м2;
Температура газів, що ідуть, більше точкики роси (171,74 єС > 46 єС), значить випадання конденсату на поверхні каналу не буде.
Тяга, створювана вертикальними ділянками ВПГ-1 і 2-5, Рiт, (Па), визначається за формулою
(3.19)
де Н - висота вертикальної ділянки, м;
- температура навколишнього повітря, єС;
- середня температура продуктів згоряння на ділянці, єС, розраховується за формулою
(3.20)
де tн і tк - температури газів, що ідуть, на початку і наприкінці ділянки, 0С.
- барометричний тиск, Па.
Сумарна тяга Рт, (Па), дорівнює
(3.21)
6) Визначаємо втрати на тертя по довжині ДСтр, (Па), за формулою
(3.22)
де ДСi - утрати на тертя по довжині на і-той ділянці, Па, які визначаються за формулою
(3.23)
де л - коефіцієнт тертя, прийнятий для цегельних каналів і металевих окислених труб - 0,04;
l - довжина ділянки, м;
d - діаметр ділянки, м. Якщо перетин прямокутний, то приймаємо еквівалентний діаметр dекв.
- швидкість руху продуктів згоряння, м/с; визначаємо за формулою
(3.24)
де f - площа перетину труби, м2;
- густина газів, що ідуть, кг/м3.
а) у приєднувальній трубі
б) у димоході
7) Визначаємо втрати на місцеві опори ДСм.с, (Па), за формулою
(3.25)
де ДСім.с. - утрати на місцеві опори на і-той ділянці, Па, які визначаються за формулою
(3.26)
де - сума коефіцієнтів місцевих опорів на ділянці.
а) у приєднувальній трубі:
Коефіцієнти місцевих опорів: при вході в тягопереривач 1 = 0,5; 2 поворота 2 = 0,9·2 = 1,8; на вході в цегельний димохід 3 = 1,2, = 3,5.
б) у димоході:
Коефіцієнт опору при виході = 1,5.
8) Визначаємо розрідження перед газовим приладом Рроз, (Па)
Рраз = Рт - ( Ртр + Рм.с.). (3.27)
Рроз = 18,03- (0,66+3,22) = 14,15 Па.
Розрідження перевищує мінімально необхідне (2 Па), отже, димохід забезпечить нормальну роботу водонагрівача.
4. Розрахунок інжекційного пальника середнього тиску
Вихідні дані для розрахунку:
- продуктивність пальника V = 5,5-8 м3/год;
- тиск перед пальником Р=25,7 кПа;
Розрахунок складається з визначення наступних конструктивних елементів пальника: сопла, горловини змішувача, конфузора і розмірів вогневих отворів.
Визначається теоретично необхідна кількість повітря для горіння газу Vт, м3/м3:
Vт = 0,0476? [0,5?Н2 + 0,5?СО + У(m +n/4)?CmHn - О2]. (4.1)
Дійсна кількість повітря при б=1,02, Vд, м3/м3, визначається за формулою
Vд = б·Vт. (4.2)
Vд = 1,02·9,624=9,82 м3/м3.
Задаємося швидкістю витікання газоповітряної суміші з пальника Wкр=10 м/с, температура суміші на виході з кратера tкр= 130 єС (кратер охолоджується повітрям) і знаходимо площу кратера fкр, м2 і діаметр кратера dкр, м, за формулами
(4.3)
(4.4)
Обчислюється перетин fд, м2, і діаметр вихідного кінця диффузора dд, м:
fд = (1,5ч2)·fкр; (4.5)
(4.6)
fд = 1,5·0,0024=0,0037 м2;
Діаметр горловини dг, м:
dг = 0,55·dд. (4.7)
dг = 0,55·0,068=0,038 м.
Робиться перевірка балансу енергії, кДж/м3, для того, щоб розташовувана енергія струменя газу, що випливає із сопла пальника, була більше усіх втрат енергії в пальнику і на виході з неї:
(4.8)
де Е - прихід енергії, кДж/м3;
Еп - витрати енергії на створення швидкості інжекційного повітря, кДж/м3;
Ег - витрати енергії на зміну швидкості струменя газу, кДж/м3;
Ед - витрати енергії в дифузорі, кДж/м3;
Ен - витрати енергії у насадці-кратері пальника, кДж/м3;
Екр - витрати енергії с вихідною швидкістю газоповітряної суміші з кратера пальника, кДж/м3.
Визначається швидкість газоповітряної суміші в горловині , м/с за формулою
(4.9)
де tсум - температура газоповітряної суміші на виході з отворів, приймається рівній температурі повітря в приміщенні 20 єС;
Швидкість виходу газу із сопла , м/с визначається за формулою
(4.10)
Визначається енергія струменя газу, що випливає із сопла , м/с за формулою
(4.11)
Визначаються витрати енергії на створення інжекційного повітря, , кДж/м3:
(4.12)
Визначаються витрати енергії на зміну швидкості струменя газу в горловині пальника , кДж/м3:
(4.13)
Швидкість руху газоповітряної суміші на виході з диффузора , м/с, визначається за формулою
(4.14)
де t - температура газоповітряної суміші в горловині пальника приймається рівної 20 0С.
Витрати енергії в дифузорі , кДж/м3 визначаються за формулою
(4.15)
де - коефіцієнт корисної дії дифузора; При приймається 0,8.
Визначається щільність газоповітряної суміші у вихідному перетині диффузора , кг/м3:
(4.16)
Визначаються витрати енергії в насадці , кДж/м3:
(4.17)
Визначаються витрати енергії в кратері пальника , кДж/м3, але для цього визначається густина газоповітряної суміші на виході з кратера , кг/м3:
(4.18)
(4.19)
Перевірка балансу енергії в пальнику:
Визначається необхідний тиск газу при мінімальному навантаженні , Па:
(4.20)
де - коефіцієнт витрати, приймається за табл. 1.1 [3].
Межа регулювання навантаження пальника , складе:
(4.21)
Визначається максимальна продуктивність пальника , м3/год, за формулою
(4.22)
м3/год, що більше 8 м3/год.
Визначаються діаметри сопла , мм і конфузора , мм:
(4.23)
(4.24)
де Wв - швидкість повітря в конфузорі, приймається рівною 1-2 м/с.
Визначаються довжини горловини, дифузора, конфузора, кратера і сопла:
(4.25)
, приймаємо 250 мм;
(4.26)
(4.27)
(4.28)
де б - кут розкриття дифузора, приймається щоб уникнути відриву струменя від стінок дифузора рівним 8 є;
в - кут розкриття конфузора, приймається 40 є;
в1 - кут розкриття кратера, приймається 30 є.
Довжина , мм і діаметр , мм тунелю:
(4.29)
(4.30)
Список використаних джерел
1. Ионин А.А. Газоснабжение - М.: Стройиздат, 1989. - 439 с.
2. ДБН В.2.5-20-2001. Газоснабжение. К.: Госстрой Украины, 2001.-252 с.
3. Методические указания к расчету газовых горелок в курсовом проекте " Газоснабжение района города"/ Макеевка, ДонГАСА, 1987, 20 с.
4. Методичні вказівки до виконання курсового проекту "Газопостачання району міста або селища" (для студентів спеціальності 6.092100 "Теплогазопостачання і вентиляція")/ Укл.: В.І. Захаров, З.В. Удовиченко, О.В. Захаров - Макіївка: ДонНАБА, 2009. - 33 с.
5. СНиП 2.01.01.-82 Стоительная климатология и геофизика. /Госстой СССР-М., Стройиздат, 1983 г., 136с.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
|
|