CHƯƠNG 1. NHU CẦU DÙNG KHÍ VÀ LƯU LƯỢNG TÍNH TOÁN 4 1.1. Nhu cầu dùng khí cho các phân xưởng 5 1.2. Nhu cầu dùng khí tính toán cho từng phân xưởng 5 1.2.1. Số họng dùng khí cho các phân xưởng 5 1.2.2. Lưu lượng khí tính toán 7 1.3. Sơ đồ cấp khí 8 1.4.Lưu lượng tính toán các đoạn ống trên tuyến ống chính 9 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THUỶ LỰC MẠNG LƯỚI KHÍ ĐỐT 10 2.1. Tính toán thuỷ lực cho mạng lưới khí đốt ngoài phân xưởng: 10 2.1.1. Chọn đường kính: 10 2.1.2. Tính toán thuỷ lực: 11 2.2. Tính toán thuỷ lực cho mạng lưới khí đốt bên trong phân xưởng ống 16 2.2.1. Xác định lưu lượng tính toán 16 2.2.2 Chọn đường kính ống dẫn trong phân xưởng 18 2.2.3.Tính toán thuỷ lực cho mạng lưới trong phân xưởng ống 19 CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN THIẾT BỊ 23 3.1.Chọn bồn chứa 23 3.2. Chọn thiết bị bay hơi 25 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1. Nhu cầu sử dụng khí cho các phân xưởng 5 Bảng 2: Số họng dùng khí trong các phân xưởng 6 Bảng 3: Bảng lưu lượng dùng khí tính toán cho các phân xưởng 7 Bảng 4: Bảng lưu lượng dùng khí cho các đoạn ống ngoài phân xưởng 9 Bảng 5: Bảng đường kính ống bên ngoài 10 Bảng 6: Bảng tính sức cản cục bộ cho tuyến ống bất lợi nhất 11 Bảng 7 : Bảng tính toán thủy lực đường ống bên ngoài phân xưởng 14 Bảng 8: Lưu lượng cho các đoạn ống trong phân xưởng 17 Bảng 9: Chọn đường kính của các đoạn ống bên trong phân xưởng ống 18 Bảng 10: Bảng tính sức cản cục bộ cho tuyến ống bất lợi nhất 19 Bảng 11 : Bảng tính toán thủy lực đường ống bên trong phân xưởng mộc 21 Bảng 12 : Thông số của Bồn 25 Bảng 13: Kích thước của Bồn 25 Bảng14 : Thông số thiết bị bay hơi. 26
NHU CẦU DÙNG KHÍ VÀ LƯU LƯỢNG TÍNH TOÁN
Nhu cầu dùng khí cho các phân xưởng
Thống kê nhu cầu sử dụng khí của các phân xưởng
Bảng 1 Nhu cầu sử dụng khí cho các phân xưởng
Stt Tên phân xưởng Nhu cầu sử dụng khí (m 3 /h)
2 Phân xưởng máy cơ khí 86.4
3 Phân xưởng mộc hoàn thiện 105.6
4 Phân xưởng gia công chi tiết 66.6
5 Phân xưởng sơ chế tôn 50.8
7 Bãi lắp ghép ngoài trời 151.2
Nhu cầu dùng khí tính toán cho từng phân xưởng
1.2.1 Số họng dùng khí cho các phân xưởng
Chọn lưu lượng dùng khí của một họng dùng khí là 5,4 m 3 /h Khi đó, số họng dùng khí trong các phân xưởng được tính toán trong bảng sau:
Bảng 2: Số họng dùng khí trong các phân xưởng
2 Phân xưởng máy cơ khí 86.4 5.4 16.0 18 4.80
3 Phân xưởng mộc hoàn thiện 105.6 5.4 19.6 21 5.03
4 Phân xưởng gia công chi tiết 66.6 5.4 12.3 15 4.44
5 Phân xưởng sơ chế tôn 50.8 5.4 9.4 12 4.23
7 Bãi lắp ráp ngoài trời 151.2 5.4 28.0 30 5.04
1.2.2 Lưu lượng khí tính toán
Lưu lượng khí tính toán là lưu lượng khí được xác định theo giờ, đóng vai trò quan trọng trong việc xác định kích thước đường ống dẫn khí và lựa chọn kích thước thiết bị phụ tùng, bao gồm van khóa, cho các hệ thống cấp khí.
- Lưu lượng khí tính toán cho từng phân xưởng được tính toán theo công thức sau:
K1 - Hệ số hoạt động đồng thời
Vi - Nhu cầu sử dụng khí của phân xưởng tính toán, m 3 /h
Lưu lượng khí tính toán cho từng phân xưởng được xác định dựa trên hệ số hoạt động đồng thời K1 giữa các máy và họng sử dụng khí trong phân xưởng Hệ số K1 được tính toán theo các tiêu chí cụ thể để đảm bảo hiệu quả sử dụng khí.
Số họng dùng khí nhỏ hơn 10 thì K1 = 0.6
Số họng dùng khí bằng 10÷20 thì K1= 0.4
Số họng dùng khí bằng 20÷40 thì K1= 0.35
Kết quả lưu lượng dùng khí tính toán cho từng phân xưởng được thể hiện trong bảng sau:
Bảng 3: Bảng lưu lượng dùng khí tính toán cho các phân xưởng
Stt Tên phân xưởng V i (m 3 /h) n chọn K 1 V i tt
2 Phân xưởng máy cơ khí (PX2) 86.4 18 0.4 34.56
3 Phân xưởng mộc hoàn thiện (PX3) 105.6 21 0.35 36.96
4 Phân xưởng gia công chi tiết(PX4) 66.6 15 0.4 26.64
5 Phân xưởng sơ chế tôn
7 Bãi lắp ráp ngoài trời
Sơ đồ cấp khí
Vị trí trạm khí đốt cần thoả mãn các yêu cầu sau:
- Gần với trục đường giao thông chính của nhà máy
- Có khoảng không xung quanh rộng rãi, không chịu tác động từ các phân xưởng khác của nhà máy
- Ví trí đặt sao cho đường ống khí đốt đến các phân xưởng là ngắn nhất
Hệ thống cấp khí đốt cho cơ sở đóng tàu được theo sơ đồ sau:
Lưu lượng tính toán các đoạn ống trên tuyến ống chính
Lưu lượng dùng khí tính toán cho các đoạn ống được tính toán theo công thức sau:
K2- Hệ số hoạt động đồng thời giữa các phân xưởng, chọn K2= 0.4
Vi tt- Lưu lượng sử dụng khí tính toán của phân xưởng, m 3 /h
Bảng 4: Bảng lưu lượng dùng khí cho các đoạn ống ngoài phân xưởng
St t Đoạn ống Phân xưởng được cấp ∑V i tt
5 K5-K6 PX6+ PX5+ PX4+PX0+PX7 217.06 0.4 86.8
6 K6-K7 PX3+ PX6+ PX5+PX4+PX0+PX7 245.02 0.4 101.6
PX6+PX5+PX4+PX0+PX7 274.58 0.4 115.4
8 K8-TKĐ Tất cả các phân xưởng 303.37 0.4 129.3
TÍNH TOÁN THUỶ LỰC MẠNG LƯỚI KHÍ ĐỐT
Tính toán thuỷ lực cho mạng lưới khí đốt ngoài phân xưởng
2.1.1 Chọn đường kính: Đường kính của các đoạn ống ngoài phân xưởng được xác định theo công thức sau d tt =√ 3600 4 × π ×v L tt
Trong đó: d tt – đường kính tính toán của đoạn ống, (m)
L tt – lưu lượng tính toán của đoạn ống , (m 3 /h) v – vận tốc cho phép , (m/s)
Để đảm bảo an toàn cho đường ống trong mạng lưới bên ngoài phân xưởng, vận tốc tối đa cho phép là v ≤ 25 m/s Tuy nhiên, để giảm thiểu tổn thất thủy lực, nên chọn vận tốc trong khoảng v = (8 ÷ 15) m/s.
Để chọn đường kính ống tiêu chuẩn phù hợp, cần đối chiếu đường kính đã chọn với các đường kính tiêu chuẩn, nhằm tìm ra đường kính gần nhất với giá trị tính toán Sau khi xác định được đường kính ống tiêu chuẩn, tiến hành tính toán lại vận tốc thực dựa trên đường kính vừa chọn.
Bảng 5: Bảng đường kính ống bên ngoài
Bảng 6: Bảng tính sức cản cục bộ cho tuyến ống bất lợi nhất Đoạn ống Phụ tùng trên đoạn ống
-Van khoá hàm ếch -Cút gập 90 o (D50) -Chạc 3 nhánh thẳng -Thắt dòng đột ngột
-Van khoá hàm ếch -Chạc 3 nhánh thẳng -Thắt dòng đột ngột
-Van khoá hàm ếch -Chạc 3 nhánh thẳng -Thắt dòng đột ngột
-Cút gập 90 o (D65) -Chạc 3 nhánh thẳng
-Van khoá hàm ếch -Chạc 3 nhánh thẳng -Thắt dòng đột ngột
-Van khoá hàm ếch -Chạc 3 nhánh thẳng -Thắt dòng đột ngột
-Van khoá hàm ếch -Chạc 3 nhánh thẳng -Thắt dòng đột ngột
-Van khoá hàm ếch -Cút gập 90 o (D80)
Các giá trị hệ số tổn thất tra theo bảng 9.1–PL9 giáo trình Cấp khí đốt– Hoàng Thị
ứng với đường kính d, (mm)
(≥ 2'') Thắt dòng đột ngột 0.35* Cút gập 2.2 2.1 2 1.8 1.6 1.1
Chạc 3 thẳng 1.0** Van nút chai 4 2 2 2 2 2
ứng với đường kính d, (mm)
(≥ 2'') Chạc 4 rẽ 3.0** * Tính cho phần ống có đường kính nhỏ hơn.
** Tính cho đoạn ống có lưu lượng nhỏ hơn
Với chế độ chảy rối trong đường ống thì ta dùng công thức 9.1 phụ lục 9 giáo trình
Cấp khí đốt – Hoàng Thị Hiền để tính toán thuỷ lực:
Pđ, Pc – Áp suất đầu và cuối của đoạn ống tính toán, (Mpa) d- Đường kính đoạn ống, (cm)
V- lưu lượng khí qua đoạn ống, (m 3 /h) l- chiều dài của đoạn ống, (m) Đoạn ống
Giá trị ltđ được tra theo đồ thị 9.9 phụ lục 9 giáo trình Cấp khí đốt – Hoàng Thị Hiền
Tổng tổn thất :∆P = 0,0107134 MPa < 10 % 0,6023 Mpa (Áp suất đầu trạm là 0,6023 Mpa )
=> Tính toán chọn đường kính mạng lưới đường ống bên ngoài như trên là hợp lý.
Tính toán thuỷ lực cho mạng lưới khí đốt bên trong phân xưởng ống
Phân xưởng mộc và hoàn thiện có kích thước 42m × 78m, được trang bị 21 họng dùng khí Mỗi họng khí được lắp đặt trong các tủ có kích thước 1200.
Trong phân xưởng, đường ống được neo đỡ vào cột bê tông cốt thép bằng các con V ở độ cao 6m Sơ đồ không gian cấp khí đốt trong phân xưởng được bố trí hợp lý để đảm bảo hiệu quả hoạt động.
2.2.1 Xác định lưu lượng tính toán
Lưu lượng tính toán của các đoạn ống trong phân xưởng được xác định theo công thức sau:
V i tt – Lưu lượng tính toán của từng đoạn ống, ( m 3 /h) k 0 = 1
√ n )K1 – Hệ số đồng thời của các họng
V i – Lưu lượng của các họng được cung cấp bởi đoạn ống, ( m 3 /h)
Chọn tuyến ống tính toán là tuyến ống bất lợi nhất, xa nhất trong phân xưởng và được đánh số từ 0-8 theo sơ đồ không gian trên.
Hệ số đồng thời được xác định cụ thể:
Số họng dùng khí nhỏ hơn 10 thì K 1 = 0.6
Số họng dùng khí bằng 10÷20 thì K 1 = 0.4
Số họng dùng khí bằng 20÷40 thì K 1 = 0.35
Lưu lượng của mỗi họng khí được tính trong Bảng 2: Số họng dùng khí trong các phân xưởng ta có: q = 5,03 m 3 /h
Ta có bảng tính lưu lượng cho các đoạn ống trong phân xưởng
Bảng 8: Lưu lượng cho các đoạn ống trong phân xưởng
STT Đoạn ống Số họng Lưu lượng V i
2.2.2 Chọn đường kính ống dẫn trong phân xưởng
Để chọn kích thước ống phù hợp, cần tính toán lưu lượng cho từng đoạn ống và đảm bảo vận tốc khí đốt không vượt quá 8 m/s Đường kính của các đoạn ống trong phân xưởng được xác định theo công thức: d tt = √(3600 / (4 × π × v V tt)).
Trong đó: d tt – đường kính tính toán của đoạn ống, (m)
V tt – lưu lượng tính toán của đoạn ống , (m 3 /h) v – vận tốc cho phép , (m/s)
Bảng 9: Chọn đường kính của các đoạn ống bên trong phân xưởng ống
2.2.3 Tính toán thuỷ lực cho mạng lưới trong phân xưởng mộc
Bảng 10: Bảng tính sức cản cục bộ cho tuyến ống bất lợi nhất Đoạn ống Phụ tùng trên đoạn ống
Các giá trị hệ số tổn thất tra theo bảng 9.1 phụ lục 9 giáo trình Cấp khí đốt – Hoàng Thị Hiền
ứng với đường kính d, (mm)
(≥ 2'') Thắt dòng đột ngột 0.35* Cút gập 2.2 2.1 2 1.8 1.6 1.1
Chạc 3 thẳng 1.0** Van nút chai 4 2 2 2 2 2
Chạc 4 thẳng 2.0** Van hàm ếch 3 3 3 2.5 2.5 2
* Tính cho phần ống có đường kính nhỏ hơn.
** Tính cho đoạn ống có lưu lượng nhỏ hơn
Với chế độ chảy rối trong đường ống thì ta dùng công thức 9.1 phụ lục 9 giáo trình
Cấp khí đốt – Hoàng Thị Hiền để tính toán thuỷ lực:
Pđ, Pc – Áp suất đầu và cuối của đoạn ống tính toán, ( Mpa) d - Đường kính đoạn ống, (cm)
V - lưu lượng khí qua đoạn ống, (m 3 /h) l - chiều dài của đoạn ống, (m)
Bảng 11 : Bảng tính toán thủy lực đường ống bên trong phân xưởng mộc Đoạn ống
Giá trị ltđ được tra theo đồ thị 9.9 phụ lục 9 giáo trình Cấp khí đốt – Hoàng Thị Hiền
Tổng tổn thất :∆P d =0,0026906 MPa = 2691 Pa do cột áp thủy tĩnh gây nên
Công thức tính tổn thất cột áp thuỷ tĩnh như sau:
H – chênh cao hình học cột ống (m) ρ k – khối lượng riêng của khí đốt, (kg/m 3 ) ρ kk – khối lượng riêng của không khí, ρ kk = 1.205 kg/m 3
Khi dự tính vòi đốt được đặt cách mặt đất 1m và vị trí đường ống vào phân xưởng cách mặt đất 0,5m, chênh cao hình học của đường ống trong phân xưởng sẽ là H = 1 + 0,5 = 1,5m.
Giả thiết tính toán với khí đốt có thành phần là 50 % C 3 H 8 −50 %C 4 H 10 và tính toán ở
1 atm – 20 o C thì khối lượng riêng của khí đốt là ρ k = 2,196 kg/m 3
Như vậy tổng tổn thất áp suất lớn nhất của tuyến ống trong phân xưởng là:
∆P = ∆Pt +∆Pd = 14,58 + 2691 = 2705,58 Pa < 10 % 0,6000985 Mpa = 60009 Pa
Vậy hệ thống đường ống cấp khí đốt chọn là hợp lý.
LỰA CHỌN THIẾT BỊ
Chọn bồn chứa
Dung tích của bồn được xác định theo công thức sau:
G – Dung tích chứa của thiết bị bồn, kg
G1 – Nhu cầu dùng khí tổng cộng trong tháng của các điểm dùng, kg
T – Khoảng thời gian dự kiến giữa hai lần nạp khí, (15 ngày) t – Khoảng thời gian dự phòng khi có sự cố bị chậm trễ nạp khí, (5 ngày)
Quy định về nhu cầu sử dụng khí của khu công nghiệp Nam Triệu yêu cầu công nhân làm việc trong hai ca, với ca ban ngày kéo dài 8 tiếng và ca đêm 6 tiếng.
Khí đốt sử dụng cho khu công nghiệp bao gồm 50% propan và 50% butan, hoạt động ở nhiệt độ 20°C Để xác định khối lượng riêng của khí hóa lỏng, ta áp dụng công thức: ρ = ρ1 + 2ρ2 (kg/m³), trong đó ρ1 là khối lượng riêng của propan ở 20°C và ρ2 là khối lượng riêng của butan ở 20°C.
Tra bảng 2.1 phụ lục 2 Giáo trình Cấp khí đốt - Hoàng Thị Hiền ta có: ρ1 =1.872 ( kg/m 3 ) , ρ2 = 2.519 (kg/m 3 )
Nhu cầu dùng khí tổng cộng trong tháng của các điểm dùng là:
=> Dung tích của bồn: G = 298250,6 × 15+ 30 5 = 198833,7 (kg)
Số lượng bồn được xác định theo công thức sau:
Trong đó: v – Thể tích riêng của khí ở điều kiện công tác trong bồn, m 3 /kg ; v=1 ρ vtb – Dung tích cho phép của một bồn , m 3
Khí đốt được lưu trữ trong bồn dưới dạng lỏng với áp suất cao và được chôn ngầm, giúp giảm thiểu tác động của thời tiết Do đó, nhiệt độ khí được sử dụng để tính toán là 0 độ C.
Theo đó khối lượng riêng của LPG ( 50% propan và 50% butan) là : ρ=0.528+0 601
Tra theo bảng 3.6 Giáo trình Cấp khí đốt – Hoàng Thị Hiền ta lựa chọn bồn đặt ngầm
” PS”-200 dung tích thực là 202.3 m 3 , dung tích có ích là 166 m 3 Khi đó Số lượng bồn là :
Bảng 12 : Thông số của Bồn
Thể tích ( m3) Kích thước (mm) Áp suất ( Mpa)
Qui ước Thực Có ích đường kính trong chiều dài chung độ cao nạp lớn nhất
Công tác thử thuỷ lực
Bảng 13: Kích thước của Bồn
Kích thước của bồn được tra theo bảng 3.7 Giáo trình Cấp khí đốt – Hoàng Thị Hiền
Chọn thiết bị bay hơi
Khi tính toán chọn máy hóa hơi thì cần dựa vào năng suất hóa hơi của máy phải đáp ứng lưu lượng khí tính toán.
Ta có: Vtt = 303,37 m 3 /h và mật độ khí LPG là 2,196 (kg/m 3 )
Khối lượng khí cần trong 1 h: 303,37× 2,196 = 636,12 (kg/h)
Tra theo bảng 10.1 Giáo trình Cấp khí đốt – Hoàng Thị Hiền ta chọn được 2 máy hoá hơi vỏ ống kiểu đứng với đầu nổi có các thông số sau:
- Sử dụng nguồn nhiệt là nước nóng tuần hoàn
Bảng14 : Thông số thiết bị bay hơi.
Năng suất hoá hơi kg/h
Kích thước (mm) Ống của bộ trao đổi nhiệt Khối lượng kg
D H H1 H2 đường kính ngoài (mm) số lượng