Определение характеристик газа

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Введение

В настоящее время добыча природного газа в России составляет около 600 млрд. м³ в год. Всего эксплуатируется около 200 месторождений газа. 90% природного газа добывается в западной Сибири. Потенциальные запасы природного газа на территории России в оцениваются 240 трлн. м³.

В российской федерации газоснабжение городов и населенных пунктов является одним из приоритетов государственной политики при очевидных результатах. Законодательной базой газификации является Федеральный закон «О газоснабжении в РФ» принятый 31.03.99 г. №69 ФЗ.

Широкая газификация страны обусловлена следующими преимуществами газового топлива в сравнении с другими видами топлива:

– низкая себестоимость добычи;

– высокое качество и эффективное сжигание;

– наиболее экономически чистое топливо;

– газосжигающие установки легче поддаются автоматизации;

– повышается санитарно-гигиенический уровень установок и помещений;

– улучшаются социально-экономические условия жизни населения и т.д.

В Пензенской области также активно сооружаются системы газоснабжения населённых пунктов. Ежегодно вводятся в эксплуатацию 700–900 км газовых сетей за счёт разных источников финансирования.

Цель данного проекта – разработка системы газоснабжения района города согласно заданию.

Исходные данные

1. Район строительства: г. Саратов.

2. Город снабжается природным газом месторождения Медвежье.

3. Давление газа в городской распределительной сети высокого давления 0,3 МПа (изб.).

4. Охват газоснабжением:

· жилых зданий при наличии только бытовых плит: 20%;

· жилых зданий при наличии бытовых плит и ЦГВС: 20%;

· жилых зданий при наличии бытовых плит и проточных водонагревателей: 60%;

· объектов отопления и вентиляции: 100%.

5. Горелка типа ЭНД с характеристиками:

· Qт = 80 кВт;

· ΔP = 2 кПа;

· α = 0,6.

Определение численности населения района города

Определяется количество населения, проживающего в каждом квартале газифицируемого населенного пункта, в зависимости от плотности жилищного фонда:

N=F·a, (10)

где F-площадь квартала в красных линиях, га;

a – плотность населения, чел./га;

N – количество населения в квартале, чел.

В площадь кварталов включаются площади школ, детских яслей и садов, предприятия торговли, питания и бытового обслуживания населения, внутриквартальные и микрорайонные зеленые насаждения; не включаются площади улиц, проспектов, площадей, садов, парков и участков, которые не являются обычными для жилых массивов.

Таблица 2 – Численность населения района города

Номер квартала	Площадь застройки, Га	Плотность нас, чел./га	Численность населения, чел.
1	16,4	110	1804
2	17,2	110	1892
3	15,6	110	1716
4	14,2	90	1278
5	8,3	90	747
6	22,4	110	2464
7	35,1	110	3861
8	16,9	90	1521
9	18,8	90	1692
10	18,5	90	1665
11	19,4	90	1746

Общее количество жителей в районе проектирования N=20386 жителей.

Расчёт на ПЭВМ

Гидравлический расчёт на ПЭВМ произведём при помощи программы «KOLTUP». Программа реализует методику, изложенную в [6] и позволяет оптимизировать подбор диаметров на участках сети так, чтобы гидравлические уклоны на участках были как можно ближе к среднему расчётному гидравлическому уклону. Результаты расчёта приведены в приложении А.

Подбор предохранительно-запорного клапана

ПЗК принимается по диаметру условного прохода регулятора давления. В сетевых ГРП в отдельно стоящих зданиях наибольшее распространение получили клапаны ПКН. Принимаем клапан ПКН-50

Подбор предохранительно – сбросного клапана

Кол-во газа, подлежащее сбросу определяется по формуле

(51)

Принимаем клапан типа ПСК-50Н.

Принятый клапан удовлетворяет требованиям по пропускной способности.

Обоснование диаметра обводного газопровода

Согласно [6] диаметр байпаса должен быть не менее седла клапана регулятора давления. Принимаем 50 мм.

Расчёт газовой горелки

Теоретические основы

Расчет горелок приходится выполнять как при проектировании новых конструкций (конструктивный расчет), так и в случае применения ранее разработанных горелок для новых условий работы (поверочный рас чет).

Сопловая часть. Подавляющее большинство горелок работает в условиях докритической скорости истечения газа, т.е. при его избыточном давлении не более 85 кПа. При давлении газа перед соплом более 85 кПа наступают критические условия истечения. В нерасширяющемся сопле скорость газа достигает скорости звука и дальнейшего увеличения ее не происходит. Для получения максимальной (сверхзвуковой) скорости следует применять сопло с расширяющимся насадком (сопло Лаваля).

Однако до избыточных давлений 100–150 кПа расширяющийся насадок сопла получается таким малым, что практически те же результаты дают обычные сопла, изготовление которых значительно проще.

Истечение газа из отверстия или сопла сопровождается двумя явлениями:

- снижением скорости струи из-за наличия сопротивления трения и потерь энергии за счет завихрения потока;

- сжатием струи, заключающимся в том, что минимальное сечение ее оказывается меньше, чем сечение отверстия или сопла. Это имеет место из-за наличия инерции газовых струй при входе в отверстие или сопловой канал.

Тракт воздуха и смеси. При расчете тракта движения воздуха и смеси в пределах горелки учитываются только местные сопротивления, вызываемые изменениями величины или направления скорости потока.

В горелках полного и частичного предварительного смешения кроме неизбежных изменений скорости и направлений потока воздуха и смеси, обусловленных конструкцией горелки, имеют место значительные потери давления в смесителе, так как наиболее эффективное смешение происходит при больших скоростях взаимодействующих струй газа и воздуха.

Как правило, наибольшая потеря давления в кинетических горелках связана с необходимостью создания такой выходной скорости, которая может обеспечить устойчивую работу горелки без проскоков пламени при заданных минимальных нагрузках.

Для диффузионных горелок и горелок с частичным предварительным смешением, если смесь лежит вне концентрационных пределов воспламенения, выходная скорость может быть значительно ниже. В-этом случае она определяется требованиями процесса турбулентной диффузии в топке или условиями стабилизации факела

Рисунок 9 – Схема газовой горелки

Введение

– низкая себестоимость добычи;

– высокое качество и эффективное сжигание;

– наиболее экономически чистое топливо;

– газосжигающие установки легче поддаются автоматизации;

– повышается санитарно-гигиенический уровень установок и помещений;

– улучшаются социально-экономические условия жизни населения и т.д.

Цель данного проекта – разработка системы газоснабжения района города согласно заданию.

Исходные данные

1. Район строительства: г. Саратов.

2. Город снабжается природным газом месторождения Медвежье.

3. Давление газа в городской распределительной сети высокого давления 0,3 МПа (изб.).

4. Охват газоснабжением:

· жилых зданий при наличии только бытовых плит: 20%;

· жилых зданий при наличии бытовых плит и ЦГВС: 20%;

· жилых зданий при наличии бытовых плит и проточных водонагревателей: 60%;

· объектов отопления и вентиляции: 100%.

5. Горелка типа ЭНД с характеристиками:

· Qт = 80 кВт;

· ΔP = 2 кПа;

· α = 0,6.

Определение характеристик газа

Согласно задания район города снабжается природным газом месторождения Медвежье. Состав газа приведён в таблице 1.

Таблица 1 – Состав природного газа месторождения

Компонент	Химическая формула	Количество компонента, % по объему	Плотность компонента, кг/м³	Низшая теплота сгорания, кДж/м³	Высшая теплота сгорания, кДж/м³
Метан	СН₄	99	0,7168	35840	39860
Этан	С₂Н₆	0,1	1,3566	36730	70420
Пропан	С₃Н₈	0,005	2,019	93370	101740
Н-бутан	С₄Н₁₀	-	2,703	123770	133980
Пентан	С₅Н₁₂	-	3,221	146340	158480
Диоксид углерода	СО₂	0,095	1,9768
Азот + редкие газы	N₂+…	0,8	1,2505

Определение плотности газа

Плотность газа определяется по формуле

(1)

где r_i – плотность компонента входящего в смесь, кг/н.м³;

V_i – доля i-того компонента в газе в% об.

Относительная плотность газа по воздуху определяется по формуле

(2)

Определение теплоты сгорания

Теплота сгорания газообразного топлива данного состава определяется по формуле

(3)

(4)

где Q_н^с – низшая теплота сгорания горючих компонентов, кДж/н. м³;

Q_в^с – высшая теплота сгорания горючих компонентов, кДж/н. м³;

Для полного сгорания органического топлива требуется определённое количество воздуха, определяемое по процентному содержанию горючих элементов в его составе. Это количество воздуха называется теоретическим и необходимым. Коэффициент избытка воздуха α =1. Необходимое количество воздуха определяем по следующей формуле:

(5)