КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по предмету: «Газоснабжение»
Вариант №18
Выполнил студент гр. ТГВу-3
Логинова Елена Олеговна
Проверил преподаватель:
Комина Галина Павловна
Санкт-Петербург
Содержание
I. Расчет основных физико-химических свойств природного газа.
II. Расчет основных физико-химических свойств сжиженного газа.
III. Определение расходов газа.
IV. Гидравлический расчет газопровода жилого дома
V. Список использованной литературы.
VI.
I. Расчет основных физико-химических свойств природного газа.
Исходные данные:
| Месторождение: | СН4 | С2Н6 | С3Н8 | С4Н10 | С5Н12 | СО2 | Н2S | N2 |
| Бовиненковское | 98,1 | 0,15 | 0,08 | 0,75 | 0,02 | 0,9 |
Расчет:
1. Определяем низшую теплоту сгорания заданной смеси газов по формуле:
Qн = 0,01 (ΣQнi · CmHn) = 0,01 (35880 · 98,1 + 64360 · 0,15 + 93180 · 0,08 + 123600 · 0,02 + 156630 · 0) = 35394, 09 кДж/м3,
где Qнi - низшая теплота сгорания каждого компонента, принятая по справочной таблице;
CmHn – процентное содержание каждого компонента в смеси.
2. Определяем теоретический расход сухого воздуха, необходимого для полного сгорания 1 м3 смеси, по формуле:
cm = 
cm = 
3. Определяем теоретический расход влажного воздуха, необходимого для полного сгорания 1 м3 смеси, по формуле:
= 
+0,00124 · dв · = 9,39+0,00124 · 10 ·9,39= 9,51 м3/м3
где dв = 10 г – количество водяных паров в воздухе, принятое согласно рекомендациям справочной литературы.
4. Определяем действительный расход влажного воздуха, необходимого для полного сгорания 1 м3 смеси, по формуле:
9,51 ·1,10 = 9,71·1,10 = 10,47 м3/м3,
где коэффициент α = 1,10.
5. Определяем плотность смеси по формуле:
ρсм = 0,01 (Σρi · ri) = 0,01 (0,72 · 98,1 + 1,35 · 0,15+ 2,01 · 0,08 + 2,71 · 0,02 + 1,977 · 1,73 +
+ 0,5 · 4,77) = 0,73 кг/м3,
где ρi – плотности газов, входящих в смесь;
ri – процентные содержания газов, входящих в смесь.
6. Определяем относительную плотность смеси по формуле:
d = 
= 0,57
где ρвоз = 1,29 кг/м3 – плотность воздуха.
Полученный результат означает, что заданная смесь легче воздуха.
7. Определяем объем влажных продуктов сгорания смеси по формуле:
где 
0,01 (0,1 + (98,1 + 2 · 0,15+ 3 · 0,08 + 4 · 0,02)) = 0,99 м3/м3 – объем углекислого газа;
0,01 (2 · 98,1 + 3 · 0,15+ 4 · 0,08 + 5 · 0,02)+ 0,00124 (10 + 10 + 1 · 9,39) = 2,01 м3/м3 – объем водяного пара;
кДж/м3 – теоретический расход воздуха;
0,79 · 9,39 + 0,01· 0,9 = 7,43 м3/м3 – объем азота.
Подставим и вычислим:
м3/м3
8. Определяем давление при взрыве смеси по формуле:
Pвзр = P0 (1+β·tк) · 
= 101325 (1+ 
· 2000) · 
= 0,83 МПа
где Р0 = 101325 Па – нормальное атмосферное давление;
β = 1/273 – коэффициент объемного расширения;
tк = 2000 °С – максимальная температура при взрыве;
α = 1 – коэффициент избытка воздуха.
9. Определяем суммарный процентный состав горючих газов и балласта в смеси:
| СН4 | 98,1 % | 93,49 % | Горючие газы |
| С2Н6 | 0,15 % | ||
| С3Н8 | 0,08 % | ||
| С4Н10 | 0,02 % | ||
| С5Н12 | |||
| СО2 | 0,5 % | 6,51 % | Балласт |
| N2 | 0,9 % |
10. Определяем относительное процентное содержание горючих газов в смеси по формулам:
СН4 =  ·100 = 99,75 %
|
С2Н6 =  ·100 = 0,153 %
|
С3Н8 =  ·100 = 0,081 %
|
С4Н10 =  ·100 = 0,02 %
|
С5Н12 =  ·100 = 0%
|
11. Определяем нижний и верхний пределы воспламеняемости смеси по формулам:
где r1, r2,…rn - относительное процентное содержание горючих газов в смеси;
соответственно нижний и верхний пределы воспламенения горючих газов, принятые по справочной таблице.
Определяем нижний предел воспламеняемости смеси с поправкой на балласт по формуле:
где б = 
- содержание балласта (азота и углекислого газа) в смеси.
12. Определяем время загазованности по формуле:
где 
15 · 5,06 = 0,75 м3 – объем загазованности;
Vпом = 15 м3 – объем помещения (задаемся самостоятельно);
Vу = 0,2 м3/ч – объем утечки (задаемся самостоятельно);
А = 2 – часовая кратность воздухообмена (задаемся самостоятельно).
II. Расчет основных физико-химических свойств сжиженного газа.
Исходные данные:
| Марка сжиженного газа | С2Н6 | С3Н8 | С4Н10 | С5Н12 | |
| БТ – бутан технический |
Расчет:
1. Определяем низшую теплоту сгорания заданной смеси газов по формуле:
Qн = 0,01 (ΣQнi · CmHn) = 0,01 (64360 ·6 + 93180 · 32 + 123600 · 60 + 156630 · 2) = 110972 кДж/м3,
где Qнi - низшая теплота сгорания каждого компонента, принятая по справочной таблице;
CmHn – процентное содержание каждого компонента в смеси.
2. Определяем плотность смеси по формуле:
ρсм = 0,01 (Σρi · ri) = 0,01 (0,72 · 6+ 1,35 · 32+ 2,01 · 2 + 2,71 · 60) = 2,42 кг/м3,
где ρi – плотности газов, входящих в смесь;
ri – процентные содержания газов, входящих в смесь.
3. Определяем относительную плотность смеси по формуле:
d = 
= 1,88
где ρвоз = 1,29 кг/м3 – плотность воздуха.
Полученный результат означает, что заданная смесь легче воздуха.
4. Определяем объем влажных продуктов сгорания смеси по формуле:
где 0,01 (0,1 + (2·6+ 3 ·32+ 4 · 60+ 5 · 2)) = 3,58 м3/м3 – объем углекислого газа;
0,01 (2 · 6+ 3 · 32+ 4 · 60+ 5 · 2)+ 0,00124 (10 + 10 + 1 · 29,44) = 4,65 м3/м3 – объем водяного пара;
кДж/м3 – теоретический расход воздуха;
0,79 · 29,44 + 0 = 23,26 м3/м3 – объем азота.
Подставим и вычислим:
м3/м3
5. Определяем давление при взрыве смеси по формуле:
Pвзр = P0 (1+β·tк) · = 101325 (1+ · 2000) · 
= 0,9 МПа
где Р0 = 101325 Па – нормальное атмосферное давление;
β = 1/273 – коэффициент объемного расширения;
tк = 2000 °С – максимальная температура при взрыве;
α = 1 – коэффициент избытка воздуха.
6. Определяем нижний и верхний пределы воспламеняемости смеси по формулам:
где r1, r2,…rn - относительное процентное содержание горючих газов в смеси;
соответственно нижний и верхний пределы воспламенения горючих газов, принятые по справочной таблице.
7. Определяем время загазованности по формуле:
где 
= Vпом · 
= 15 · 0,0274 = 0,31 м3 – объем загазованности;
Vпом = 15 м3 – объем помещения (задаемся самостоятельно);
Vу = 0,2 м3/ч – объем утечки (задаемся самостоятельно);
А = 2 – часовая кратность воздухообмена (задаемся самостоятельно).
ВЫВОД
Проведенные расчеты свидетельствуют, что сжиженный газ опаснее природного, так как у сжиженного газа нижний предел воспламенения (
= 2,074 %) ниже, чем у природного ( = 4,99 %), и поэтому взрывоопасная смесь сжиженного газа с воздухом возникает быстрее. Взрывоопасная ситуация на кухне при утечке сжиженного газа (за 3,1 часа) наступает быстрее, чем при утечке природного газа (за 7,5 часов).
Относительная плотность сжиженного газа (1,88) больше единицы, следовательно, сжиженный газ будет скапливаться в нижней зоне помещения, откуда производят отбор проб на загазованность. Относительная плотность природного газа (0,57) меньше единицы, следовательно, природный газ будет скапливаться в верхней зоне помещения, откуда производят отбор проб на загазованность.