No Image

Формула расхода природного газа

СОДЕРЖАНИЕ
0 просмотров
10 марта 2020

Общие положения

В курсовой работе необходимо произвести расчет теплоты сгорания и плотности природного газа подведенного к пяти производственным цехам завода, которые работают в три смены и будут питаться газом от центрального заводского газорегуляторного пункта (ГРП). В систему газоснабжения входит также обеспечение газом от ГРП коммунально-бытовых потребителей и подача газа среднего давления с отводом перед регулятором давления, обще заводского ГРП на отопительную котельную.

В соответствии с ситуационным планом на каждом расчетном участке задано число поворотов трубы газопровода, число задвижек и конденсатоотводчиков, а также начальное давление газа и давление его в месте отвода к наиболее удаленному цеху.

Расчет теплоты сгорания и плотности газообразного топлива

Предприятие снабжается природным газом, в состав которого входят следующие компоненты:

СH4-93.75% C2H6-3.02% C3H8-0.95% C4H10-0.32% C5H12-0.24% CO2-1.5% N2-0.22% QH1-35.760 мДж/м 3 QH2-63.650 мДж/м 3 QH3-91.140 мДж/м 3 QH4-118.530 мДж/м 3 QH5-146.180 мДж/м 3 r1-0.72 кг/м 3 r2-1.36 кг/м 3 r3-2 кг/м 3 r4-2.7 кг/м 3 r5-3.4 кг/м 3 r6-1.98 кг/м 3 r7-1.25 кг/м 3

В соответствии с заданием все необходимые данные по составу газа, в зависимости от конкретного газового или газоконденсатного месторождения, принимаются в соответствии с табличными данными (Приложение А).

Теплота сгорания газа Qн, мДж/м 3 определяется по формуле:

QH=0.01∙(93.75∙35.760+3.02∙63.650+0.95∙91.140+0.32∙118.530+0.24∙146.180)= 37.04 мДж/м3

где у12,у3– объемная доля компонентов в смеси газов;

Плотность газа r, кг/м 3 , определяется по формуле:

Подставляем данные в формулу (2)

rг=0,01∙(93,75∙0,72+3,02∙1,36+0,95∙2+0,32∙2,7+0,24∙3,4+1,5∙1,25+0,22∙1,98)=0,774978 кг∕м 3

Определение расхода природного газа на нужды предприятия

Массовый расход топлива на нужды предприятия (В, кг/ч) определяется с учетом низшей те­плоты сго­рания объ­ема природного газа при нормальных усло­виях

, (3)

где Q – годовой расход теплоты на нужды предприятия,Q=1.29∙10 11 кДж/год (по заданию)

Величину B рассчитываем отдельно для отопления и коммунально-бытовых нужд пологая, что расход теплоты на отопление и к.н одинаковQO=Qбн=1,29∙10 11 кДж/год. После расчета величины B переводим данный показатель в единицы измерения, приемлемые для газообразного топлива (нм 3 ), используя выражение

(4)

Переводим велечины в единицы измерения применяемые для газообразного топлива.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Увлечёшься девушкой-вырастут хвосты, займёшься учебой-вырастут рога 9990 – | 7784 – или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Так или иначе вы сталкивались с вопросом экономии и мощности бытовых приборов. Будь то на этапе первого ремонта или при замене устаревшей техники. Рассчитать расход газа или потребность в нем бывает полезно перед покупкой плиты или котла, выбором газового счетчика, его возможной заменой. Если у вас есть вопросы по начислениям за газ, если поиск новой техники для вас — дело ближайших недель, вам облегчит жизнь точная методика определения расхода газа и формулы для расчета.

Цены на газ постепенно растут, а приборы становятся все мощнее, так что вам не помешает придумать собственную стратегию по оптимизации расходов. Наша статья вам в этом поможет. О настоящем уровне потребления газа в вашем жилье вы не сможете узнать из разговоров с соседями, вам нужна точная информация.

Расход природного газа в быту

В расчете объемов потребляемого газа нуждаются владельцы всех квартир и домов, многие предприятия. Данные по потребности в топливных ресурсах включают в проекты индивидуальных домов и их частей. Чтобы платить по действительным цифрам, используют газовые счетчики.

Уровень потребления зависит от оборудования, теплоизоляции здания, времени года. В квартирах без централизованного отопления и горячего водоснабжения нагрузка уходит на водонагревательный бойлер. Прибор потребляет до 3—8 раз больше газа, чем плита.

Максимальный расход плитой зависит от количества конфорок и мощности каждой из них:

  • пониженная — менее 0,6 кВт;
  • обычная — около 1,7 кВт;
  • повышенная — более 2,6 кВт.

По другой классификации, низкая мощность у горелок соответствует 0,21—1,05 кВт, нормальная — 1,05—2,09, повышенная — 2,09—3,14, а высокая — более 3,14 кВт.

Обычная современная плита использует по меньшей мере 40 литров газа в час во включенном состоянии. Обычно плита расходует около 4 м³ в месяц на 1 жильца, и примерно такую же цифру потребитель увидит, если пользуется счетчиком. Сжатого газа в баллонах в плане объема требуется намного меньше. Семье из 3 человек емкости на 50 литров хватит примерно на 3 месяца.

В квартире с плитой на 4 конфорки и без водонагревателя можно поставить счетчик маркировки G1,6. Прибор с типоразмером G2,5 используют, если есть также бойлер. Для измерения расхода газа устанавливают и большие газомеры, на G4, G6, G10 и G16. Счетчик с параметром G4 справится с расчетом потребления газа 2 плитами.

Водонагреватели бывают 1- и 2-контурными. Для котла на 2 ветки и мощной газовой плиты есть смысл ставить 2 счетчика. Одна из причин состоит в том, что бытовые газомеры плохо справляются с большой разницей между мощностью оборудования. Слабая плита на минимальных оборотах использует во много раз меньше топлива, чем водонагреватель на максимуме.

Абоненты без счетчиков платят за объем, исходя из потребления на 1 жителя, умноженного на их количество, и расхода на 1 м², умноженного на отапливаемую площадь. Нормативы действуют круглый год — в них заложили усредненный показатель на разные периоды.

Читайте также:  Марки пропиток для дерева

Норма на 1 человека:

  1. Расход газа на приготовление пищи и нагрев воды с помощью плиты при наличии централизованного горячего водоснабжения (ГВС) и центрального отопления — около 10 м³/месяц на человека.
  2. Применение одной только плиты без бойлера, централизованного ГВС и отопления — примерно 11 м³/месяц на человека.
  3. Использование плиты и водонагревателя без централизованного отопления и ГВС — около 23 м³/месяц на человека.
  4. Нагрев воды водонагревателем — около 13 м³/месяц на человека.

В разных регионах точные параметры расхода не совпадают. Индивидуальное отопление с помощью водонагревателя обходится примерно в 7 м³/м² для отапливаемых жилых помещений и около 26 м³/м² для технических.

Зависимость в потреблении газа указали в СНиП 2.04.08-87. Пропорции и показатели там другие:

  • плита, центральное ГВС — 660 тыс. ккал на человека в год;
  • есть плита, нет ГВС — 1100 тыс. ккал на человека в год;
  • есть плита, водонагреватель и нет ГВС — 1900 тыс. ккал на человека в год.

На потребление по нормативам влияет площадь, количество жильцов, уровень благоустроенности бытовыми коммуникациями, наличие скота и его поголовье.

Параметры дифференцируют исходя из года постройки (до 1985 и после), привлечения энергосберегающих мероприятий, в том числе утепления фасадов и других наружных стен.

Подробнее о нормах потребления газа на одного человека можно прочесть в этом материале.

Расчет газа на отопление, ГВС, плиту

Необходимое количество топлива для обогрева помещений узнают по квадратуре или кубатуре помещения. В случае с комнатами 3-метровой высоты и меньше достаточно определить площадь. На 1 кв. метр таких помещений в среднем понадобится 100 Вт.

В южных районах страны удельных параметр на 1 м² снижают до 80 Вт, в условиях крайнего севера — повышают до 200 Вт на м². Водонагреватель подбирают с запасом выше максимальной нагрузки.

При объемном методе подсчета на кубометр отводят от 30 до 40 Вт, с уменьшением числа для южных областей. Все методики хорошо работают зимой, но показатели на 1 м² снижают по мере того, как разница внешней температуры и комнатной опускается с 40 градусов до 10.

Максимальный расход газа котлом рассчитывают по формуле V = Q/(q×КПД/100), где:

  • V — объем топлива, м³;
  • Q — мощность отопительной системы и теплопотери, кВт;
  • q — низшая удельная калорийность топлива, кВт/м³ (в среднем 9,2);
  • КПД — коэффициент полезного действия газового котла, обычно 96%.

По этой же, но модифицированной формуле можно рассчитать максимальное потребление плитой, в том числе за единицу времени.

При замере расхода сжиженного газа (СУГ), вместо низшей удельной калорийности подставляют удельную теплоту сжигания. Она отличается для разных смесей, а для пропан-бутановой равняется 46 МДж на кг. КПД газового котла при использовании СУГ снижается с 96 до 88%.

Количество топлива для индивидуального ГВС определяют по нуждам на 1 человека. Информация есть в документации по потреблению воды, но расчет можно произвести самостоятельно. Для семьи из 4 человек хватает 1 нагревания 80 литров в сутки, от +10 до +75 °C.

Нужную мощность определяют формулой Q = c×m×Δt, в которой:

  • Q — собственно, необходимая мощность, в кВт;
  • c — теплоемкость воды, 4 183 кДж/кг×°C;
  • m — расход воды, кг;
  • Δt — разница начальной и конечной температур, обычно 65 °C.

Экономят на топливе за счет системных и внешних способов. Выгоду дают конденсационные плиты, бойлеры косвенного нагрева с таймером. Поможет автоматизация с изменением температуры в помещении с комфортной для человека до +10…+15 °C на время отсутствия. Внешние варианты экономии включают теплоизоляцию дома и полы с обогревом.

Сберечь газ при использовании плиты можно такими методами:

  • «не выпускать» пламя из-под дна емкостей;
  • закрывать чайники и кастрюли крышками;
  • для закипания использовать только максимальный огонь;
  • греть еду большими порциями.

Расход газа определяют также перед кровельными работами, в горелках для наплавления. 50-литрового баллона со смесью пропана-воздуха хватит на 10,8 часов, потому что расход составит примерно 2 кг/час. На 1 м² покрытия потребуется 0,2 кг весной — осенью и 0,3—0,4 кг зимой.

Также предлагаем прочесть другие наши статьи, где мы подробно рассказали о том, как правильно рассчитать расход газа на отопление дома:

Счетчики для измерения потребляемого топлива

Счетчик измеряет количество газа при разных кондициях температуры и давления и с наличием специальной техники приводит полученный результат к показателю, который будет при стандартных условиях (СУ) — +20 °C и 101 кПа.

Объем топлива для СУ определяют формулой Vс = V×(p×Tс/pс×T×K), где

  • V — объем газа;
  • p — плотность;
  • T — термодинамическая температура;
  • K — коэффициент сжимаемости топлива.

Величины с буквой «с» — показатели для стандартных условий, без — для рабочих.

В быту используют мембранные, ротационные и ультразвуковые счетчики, на крупных предприятиях — турбинные и вихревые — это самые востребованные типы газомеров. На заводах газовой промышленности объем определяют в основном на переменных изменениях давления в сужениях, часто между 2 фланцевыми соединениями в непосредственной близости. Счетчики отличаются рабочими особенностями.

Мембранные расходомеры выдают минимальную погрешность в расчетах и потребляют мало электроэнергии. Устройства дают показания в широком диапазоне, но с невысоким предельным давлением — до 0,5 бар. В быту счетчик показывает себя наилучшим образом, так как межповерочный интервал доходит до 10 лет при высокой надежности устройства. Конструкция плохо реагирует на механическое загрязнение газа и в целом весьма громоздкая.

Читайте также:  Глазки из ткани своими руками

Ротационные, или же роторные, модели не зависят от электросети, годятся для небольших промышленных объектов, но они менее удобные. При маленькой площади на установку и высокой точности в условиях резких перепадов давления они шумят и чаще выходят из строя. «Боятся» пневмоударов и загрязнения.

Ультразвуковые счетчики имеют маленький размер, значительно разнятся по сложности строения. Акустические газомеры ценят за надежность и легкость в установке. Некоторые устройства содержат энергонезависимую память. Счетчики на типоразмеры G1,6 и G2,5 стоят сравнительно дорого.

Турбинные устройства используют для измерения количества бытовых и агрессивных газов, многокомпонентных составов. Счетчики получили распространение на магистральных газопроводах, химических заводах. Турбинные устройства фиксируют большие количества газа при давлении до 10 МПа, значительно различаются по размерам и рабочему Ду. Это универсальные приборы для измерения расхода природного газа в промышленности.

Вихревые измеряют объем природного или инертных газов. По диапазону измерений имеют преимущество над остальными моделями. Улавливают малейшие движения в газовой смеси и определяют большие количества газа на диаметр. Эффективность вихревого расходомера прямо пропорционально зависит от скорости потока топлива.

Методы измерения, используемые в газовых расходомерах

Расход топлива рассчитывают прямым и косвенным методами.

В случае с прямым газ наполняет измерительные камеры и выходит из них. Прошедший объем коррелирует с циклами наполнения-опорожнения. По описанному принципу работает подсчет в мембранном, ротационном и барабанном счетчиках.

Газомеры с косвенным методом измерения работают с показателями скорости и известной площади сечения. Способ подсчета бывает механическим или другим, связанным с особенностями счетчика. В механике используют турбинки, крыльчатки, балансирующие элементы.

У косвенного способа подсчета есть и другие методики:

  • детектирование вихрей;
  • измерение разницы давления на сужающем приборе;
  • расчет переноса тепла от нагретого тела;
  • измерение скоростного напора;
  • подсчет на основе движения ультразвука.

Корректность косвенных методик зависит от соответствия скорости по направлению и сечению. Помогают средства подготовки потока: турбулизаторы, конденсаторы и струевыпрямители. Устройства идут отдельно или как элементы счетчиков.

Разницу скорости по сечению приборы могут определять одновременно с быстротой движения газа и таким образом — снижать погрешность. Последняя часто возникает из-за застоя топлива у стенок. Подробнее о прямом и косвенном методах определения расхода газа читайте далее.

Как определяют давление газа?

Давление измеряют прямым способом при помощи манометров или сложением значений атмосферного (Pб) и избыточного давления (Pи). Pб измеряют в месте расположения преобразователя Pи, если последний находится в замкнутом пространстве и в нем есть наддув или разрежение.

Отверстие отбора давления для вертикальных и горизонтальных труб размещают радиально. На поперечном трубопроводе его располагают в верхней половине сечения.

В расходомерах без указанного отверстия отбор проводят перед счетчиком, на расстоянии от 1 до 3 диаметров трубопровода, с точкой отсчета от входного фланца газомера.

Выводы и полезное видео по теме

Расчетное потребление газа котлом при определенной мощности:

Большой расход газа при использовании газобаллонного оборудования для автомобиля:

Простые способы, благодаря которым можно снизить расход топлива в квартире/доме:

Время показало, что у себя в квартире лучше иметь один или несколько счетчиков. Только при больших объемах потребления и высокой цене газомеров становится выгодной плата по нормативам. В бытовых условиях для измерения расхода газа применяют расходомеры с роторами и мембранами, умным подсчетом.

В коммерческих целях используют турбинные, вихревые и левитационные. Для самых точных измерений в условиях лабораторий устанавливают барабанные модели. Мало иметь газомер, иногда нужно считать самому. Определять расчетное количество газа для текущих и планируемых нужд следует по формулах или вместе с приглашенным специалистом.

Пишите комментарии по теме статьи. Расскажите, приходилось ли вам определять расход газа самостоятельно, а если да, то с какой целью вы это делали. Задавайте вопросы в форме, которая расположена под статьей.

Расход газа – это количество газа, прошедшего через поперечное сечение трубопровода за единицу времени. Вопрос в том, что принять за меру количества газа. В этом качестве традиционно выступает объем газа, а получаемый расход называют объемным. Не случайно чаще всего расход газа выражают в объемных единицах (см3/мин, л/мин, м3/ч и т.д.). Другой мерой количества газа является его масса, а соответствующий расход называется массовым. Он измеряется в массовых единицах (например, г/с или кг/ч), которые на практике встречаются значительно реже.

Как объем связан с массой, так и объемный расход связан с массовым через плотность вещества: , где – массовый расход, – объемный расход, – плотность газа в условиях измерения (рабочие условия). Пользуясь этим соотношением, для массового расхода переходят к использованию объемных единиц (см3/мин, л/мин, м3/ч и т.д.), но с указанием условий (температуру и давление газа), определяющих плотность газа. В России применяют «стандартные условия» (ст.): давление 101,325 кПа (абс) и температура 20°С. Помимо «стандартных», в Европе используют «нормальные условия» (н.): давление 101,325 кПа (абс) и температура 0°С. В результате, получаются единицы массового расхода н.л/мин, ст.м3/ч и т.д.

Итак, расход газа бывает объемным и массовым. Какой из них следует измерять в конкретном применении? Как наглядно увидеть разницу между ними? Давайте рассмотрим простой эксперимент, где три расходомера последовательно установлены в магистраль. Весь газ, поступающий на вход схемы, проходит через каждый из трех приборов и выбрасывается в атмосферу. Утечек или накопления газа в промежуточных точках системы не происходит.

Читайте также:  Кустарник с красными ветками зимой

Источником сжатого воздуха является компрессора, от которого под давлением 0,5…0,7 бар (изб) газ подаётся на вход поплавкового ротаметра. Выход ротаметра подключен ко входу теплового регулятора расхода газа серии EL-FLOW, производства компании Bronkhorst. В нашей схеме именно он регулирует количество газа, проходящее через систему. Далее газ подаётся на вход второго поплавкового ротаметра, абсолютно идентичного первому. При задании расхода 2 н.л/мин с помощью расходомера EL-FLOW первый поплавковый ротаметр дает показания 1,65 л/мин, а второй – 2,1 л/мин. Все три расходомера дают различные показания, причем разница достигает 30%. Хотя через каждый прибор проходит одно и то же количество газа.

Попробуем разобраться. Какая мера количества газа в данной ситуации остается постоянной: объем или масса? Ответ: масса. Все молекулы газа, попавшие на вход в систему, проходят через нее и выбрасываются в атмосферу после прохождения второго поплавкового ротаметра. Молекулы как раз и являются носителями массы газа. При этом удельный объем (расстояние между молекулами газа) в разных частях системы изменяется вместе с давлением.

Здесь следует вспомнить, что газы сжимаемы, чем выше давление, тем меньше объем занимает газ (закон Бойля-Мариотта). Характерный пример: цилиндр емкостью 1 литр, герметично закрытый подвижным поршнем малого веса. Внутри него содержится 1 литр воздуха при давлении порядка 1 бар (абс). Масса такого объема воздуха при температуре равной 20°С составляет 1,205 г. Если переместить поршень на половину расстояния до дна, то объем воздуха в цилиндре сократится наполовину и составит 0,5 литра, а давление повысится до 2 бар (абс), но масса газа не изменится и по-прежнему составит 1,205 г. Ведь общее количество молекул воздуха в цилиндре не изменилось.

Возвратимся к нашей системе. Массовый расход (количество молекул газа, проходящих через любое поперечное сечение в единицу времени) в системе постоянен. При этом давление в разных частях системы отличается. На входе в систему, внутри первого поплавкового ротаметра и в измерительной части расходомера EL-FLOW давление составляет порядка 0,6 бар (изб). В то время, как на выходе EL-FLOW и внутри второго поплавкового ротаметра давление практически атмосферное. Удельный объем газа на входе ниже, чем на выходе. Получается, что и объемный расход газа на входе ниже, чем на выходе.

Эти рассуждения подтверждаются и показаниями расходомеров. Расходомер EL-FLOW измеряет и поддерживает массовый расход воздуха на уровне 2 н.л/мин. Поплавковые ротаметры измеряют объемный расход при рабочих условиях. Для ротаметра на входе это: давление 0,6 бар (изб) и температура 21°С; для ротаметра на выходе: 0 бар (изб), 21°С. Также понадобится атмосферное давление: 97,97 кПа (абс). Для корректного сравнения показаний объемного расхода, все показания должны быть приведены к одним и тем же условиям. Возьмем в качестве таковых «нормальные условия» расходомера EL-FLOW: 101,325 кПа (абс) и температура 0°С.

Пересчет показаний поплавковых ротаметров в соответствии с методикой поверки ротаметров ГОСТ 8.122-99 осуществляется по формуле:

, где Q – расход при рабочих условиях; Р и Т – рабочие давление и температура газа; QС – расход при условиях приведения; Рс и Тс – давление и температура газа, соответствующие условиям приведения.

Пересчет показаний ротаметра на входе к нормальным условиям по этой формуле даёт значение расхода 1,985 л/мин, а ротаметра на выходе – 1,990 л/мин. Теперь разброс показаний расходомеров не превышает 0,75%, что при точности ротаметров 3% ВПИ является отличным результатом.

Из приведенного примера видно, что объемный расход сильно зависит от рабочих условий. Мы показали зависимость от давления, но в той же мере объемный расход зависит и от температуры (закон Гей-Люссака). Даже в технологической схеме, имеющей один вход и один выход, где отсутствуют утечки и накопление газа, показания объемного расходомера будут сильно зависеть от конкретного места установки. Хотя массовый расход будет одним и тем же в любой точке такой схемы.

Хорошо понимать физику процесса. Но, все же, какой расходомер выбрать: объемного расхода или массового? Ответ зависит от конкретной задачи. Каковы требования технологического процесса, с каким газом необходимо работать, величина измеряемого расхода, точность измерений, рабочие температура и давление, особые правила и нормы, действующие в Вашей сфере деятельности, и, наконец, отведенный бюджет. Также следует учитывать, что многие расходомеры, измеряющие объемный расход, могут комплектоваться датчиками температуры и давления. Они поставляются вместе с корректором, который фиксирует показания расходомера и датчиков, а затем приводит показания расходомера к стандартным условиям.

Но, тем не менее, можно дать общие рекомендации. Массовый расход важен тогда, когда в центре внимания находится сам газ, и необходимо контролировать количество молекул, не обращая внимания на рабочие условия (температура, давление). Здесь можно отметить динамическое смешение газов, реакторные системы, в том числе каталитические, системы коммерческого учета газов.

Измерение объемного расхода необходимо в случаях, когда основное внимание уделяется тому, что находится в объеме газа. Типичные примеры – промышленная гигиена и мониторинг атмосферного воздуха, где необходимо проводить количественную оценку загрязнений в объеме воздуха в реальных условиях.

Комментировать
0 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев
Adblock detector