燃气输配课程设计指导书

燃气输配课程设计指导书

一、课程设计目的

课程设计是“燃气输配”课程的主要教学环节之一。通过课程设计了解燃气输配环节中部分设计内容、燃气工程设计的一般程序与方法；学习燃气性质计算方法和步骤；学习水力计算的方法和步骤；提高运算和制图能力。同时，通过设计巩固所学的理论知识和实际知识，并学习运用这些知识解决工程问题。

二、设计内容和要求

主要包括：燃气性质的计算；小区燃气用气量的计算和计算流量的确定；庭院燃气管道水力计算；小区燃气管道的布线及调压设计的选型与安装。

三、设计步骤与方法

（一）燃气性质的计算

对于选择的气源，明确其组分，对其密度、热值、爆炸极限等参数进行计算，具体如下： （1） 平均分子量

混合气体的平均分子量按下式计算：

1122n n 1

()100M y M y M y M =

⨯+++L

（3.1） ()116.04390.544.0970 2.844.0098 2.458.1240 1.528.0134 2.8100

=⨯⨯+⨯+⨯+⨯+⨯ =18.64

式中 M ——混合气体平均分子量； 12n y y y L 、——各单一气体容积成分（%）；

12n M M M L 、 ——各单一气体分子量。

（2） 平均密度

混合气体的平均密度按下式计算：

1122n n 1

()100y y y ρρρρ=

⨯+++L (3.2) 1= (90.50.7174+2.8 1.9136+2.4 1.977+1.5 2.703+2.8 1.2504) 100

⨯⨯⨯⨯⨯

3=0.83kg/m

式中 ρ——混合气体平均密度（3kg/m ）;

12n ρρρL 、——标准状态下各单一气体密度（3kg/m ）；

（3）相对密度

0.83

=

0.641.293 1.293

S ρ

=

= (3.3)

式中 S ——混合气体相对密度（空气为1）；

1.293——标准状态下空气的密度。

（4）动力粘度

100i i

i i i

y m g y m =

⨯∑ （3.4） 式中 12n y y y L 、——各单一气体容积成分（%）；

12n m m m L 、——相应各组分在0℃时的动力粘度（Pa •s ）。

则可求得设计中所用燃气中各组分的质量成分。

各成分的质量分数计算如下：

6.781001846

043

.165.90g 4=⨯⨯=

CH

6.610018460970

.448.2g 83=⨯⨯=

H C

2.131001846124

.585.1g 104=⨯⨯=H C

72.510018460098

.444.2g 2CO =⨯⨯=

24.41001846

0134

.288.2g 2=⨯⨯=N

动力粘度按照式（3.5）计算

-6

12n

12n

10010=

g g g μμμμ⨯++⋅⋅⋅+

（3.5） =671

.1624

.4835.62.13023.1472.5502.76.6395.106.78101006

+

+++⨯-

-6= 9.0610 Pa s ⨯⋅

式中 μ——混合气体动力粘度（a s ⋅P ）；

12n g g g L 、——各组分的质量成分（%）；

12n μμμL 、——相应各组分的动力粘度（a s ⋅P ）。

（5）运动粘度

运动粘度按照式（3.6）计算

6

69.99810 =12.5100.8

μνρ--⨯==⨯ （3.6）

式中 ν——混合气体的运动粘度（2m /s ）；

μ——混合气体动力粘度（a s ⋅P ）

； ρ——混合气体平均密度（3kg/m ）

（6）平均临界压力

)Pc y Pc y Pc y (0.01Pm .c n n 2211Λ++⨯=

式中 Pm.c ——混合气体的临界压力； 1Pc 、2Pc …n Pc ——各组分的临界压力。 （7）平均临界温度

)c y c y c y (0.01m .c n n 2211T +T +T ⨯=T Λ

式中 m.c T ——混合气体的临界温度； 1c T 、2c T …n c T ——各组分的临界温度。 （8）高发热值

∑=i i Hs y Hs

()886.1135.1266.1018.25.90842.39100

1

⨯+⨯+⨯=

340.6/MJ m =

式中 Hs ——混合气体的高发热值；

i Hs ——混合气体中单一组分的高发热值。 （9）低发热值

∑=i i Ht y Ht

()649.1235.124.938.2902.355.90100

1

⨯+⨯+⨯=

336.96/MJ m =

式中 Ht ——混合气体的低发热值；

i Ht ——混合气体中单一组分的低发热值。

（10）爆炸极限

可燃气体与空气的混合物遇明火而引起爆炸时的可燃气体浓度范围称为爆炸极限。其有爆炸上限和爆炸下限之分。

其计算公式如下：

121212

1

2100

n n n n L y y y y y y L L L L L L =

⎛⎫'''

⎛⎫++++++ ⎪ ⎪

⎪'''⎝⎭⎝⎭L L （3.7）

式中 L ——含有惰性气体的混合气体的爆炸下(上)限(体积％)；

12n y y y '''L 、——由某一可燃气体成分与某一惰性气体成分组成的混合组分在混合

气体中的容积成分(％)；

12n L L L '''L 、——由某一可燃气体成分与某一惰性气体成分组成的混合组分在该混

合比时的爆炸极限(％)；

12n y y y L 、——未与惰性气体组合的可燃气体成分在混合气体中的容积成分(％)； 12n L L L L 、——未与惰性气体组合的可燃气体成分的爆炸极限(体积％)。

将组分中的惰性气体按要求与可燃气体进行组合，即：

2490.5% 2.8%93.3%N CH y y +=+=

2.8

0.0390.5

==惰性气体可燃气体

%9.3%4.2%5.110

24=+=+H C CO y y 6.15.14

.2==可燃气体惰性气体

由图查得混合组分在上述混合比时的爆炸极限相应为5%—16%和4%—16%

按下式计算该天然气的爆炸极限为：