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1、2015/11/11 1 第第6 6章章燃气管网的水力计算燃气管网的水力计算 第第6 6章章燃气管网的水力计算燃气管网的水力计算 6.1 6.1 管道内燃气流动的基本方程式管道内燃气流动的基本方程式 6.2 6.2 城市燃气管道水力计算公式和计算图表城市燃气管道水力计算公式和计算图表 6.3 6.3 燃气分配管网计算流量燃气分配管网计算流量 6.4 6.4 室内燃气管道水力计算室内燃气管道水力计算 6.5 6.5 枝状配气管网水力计算枝状配气管网水力计算 6.6 6.6 环状管网的水力计算环状管网的水力计算 2015/11/11 2 燃气管网水力计算的任务燃气管网水力计算的任务 （1） 管道设
2、计管道设计 根据燃气的根据燃气的计算流量计算流量和和允许的压力损失允许的压力损失计算管道计算管道 直径直径，以确定管道投资和金属消耗。，以确定管道投资和金属消耗。 （2）已有管道）已有管道 进行流量和压力损失的验算，以充分发挥管道的进行流量和压力损失的验算，以充分发挥管道的 输气能力，或决定是否需要对原有管道进行改造输气能力，或决定是否需要对原有管道进行改造 水力计算正确与否关系到经济性、可靠性水力计算正确与否关系到经济性、可靠性 1 1、气体在管道内流动，沿着气体流动方向，压力下降，、气体在管道内流动，沿着气体流动方向，压力下降， 密度、流速和温度在变化。密度、流速和温度在变化。 2 2、描
3、述气体管流状态需要、描述气体管流状态需要4 4个参数，压力、密度、个参数，压力、密度、温温 度度和流速。和流速。 3 3、为了求解、为了求解4 4个参数，需要连续性方程、运动方程、个参数，需要连续性方程、运动方程、能能 量方程量方程和气体状态方程。和气体状态方程。 4 4、在多数情况下，可以认为管道内燃气流动是、在多数情况下，可以认为管道内燃气流动是等温等温的。的。 6 6、以刚性管道的一元流动为基础，选取一个、以刚性管道的一元流动为基础，选取一个微元控制微元控制 体体来推导燃气流动的基本方程。来推导燃气流动的基本方程。 ),(),(),(5txWWtxPPtx、 6.1 6.1 管道内燃气流
4、动的基本方程管道内燃气流动的基本方程 2015/11/11 3 1 1、计算燃气管道任意时间任意位置参数所用的方程式、计算燃气管道任意时间任意位置参数所用的方程式 t )( W x )2(0 )3(RTZP sing x P 2 2 W d 重力重力压力压力摩擦力摩擦力 ) 1 ( )()( 2 x W t W 惯性项惯性项对流项对流项 非线性偏微分方程组，一般无解析解非线性偏微分方程组，一般无解析解 运动方程运动方程( (流体动量的改变量等于作用于该流体上的所有力的冲量之和流体动量的改变量等于作用于该流体上的所有力的冲量之和) ) 连续性方程连续性方程 气体状态方程气体状态方程 城市燃气输配
5、中，常常不需要考虑不稳定问题城市燃气输配中，常常不需要考虑不稳定问题 2、稳定流动方程式、稳定流动方程式 t )( W x )2(0 )3(RTZP sing x P 2 2 W d 重力重力压力压力摩擦力摩擦力 ) 1 ( )()( 2 x W t W 惯性项惯性项对流项对流项 运动方程运动方程 连续性方程连续性方程 气体状态方程气体状态方程 2015/11/11 4 城市燃气输配中，常常不需要考虑不稳定问题城市燃气输配中，常常不需要考虑不稳定问题 RTZP dx dP 2 2 W d 常数W F Q W 00 00 2 2 0 2 F Q W 0000 QFWWFM Q0,W0, 0 为标
6、准状为标准状 态下的流态下的流 量、速度量、速度 和密度和密度 质量质量 流量流量 2、稳定流动方程式、稳定流动方程式 运动方程运动方程 气体状态方程气体状态方程 常数W连续性方程连续性方程 00 00 ZPT TZP 2 2 W ddx dp dx Z Z T T P d Q PdP 00 00 5 2 2 0 2 16 00 2 2 0 2 F Q W 0 00 0 2 2 0 00 2 2 0 22 ZPT TZP F Q dF Q ddx dP ZRTP 0000 RTZP 2015/11/11 5 等温流动时，高压和低压燃气管道计算的基本公式等温流动时，高压和低压燃气管道计算的基本公
7、式 : :对上式积分对上式积分 常数，常数，L范围内、T和Z为L范围内、T和Z为x x和0和0P PP P假设在P假设在P 1 12 2 L L Z Z Z Z T T T T d d Q Q 1.621.62P PP P 0 00 0 0 0 5 5 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 0 0 0 P 参数参数 说明说明 dx Z Z T T P d Q PdP 00 00 5 2 2 0 2 16 对于低压燃气管道：对于低压燃气管道： m m2 21 12 21 1 2 2 2 2 2 2 1 1 2P2PPP) )P P)(P)(PP P(P(PP PP P L L Z Z Z Z
8、T T T T P P P P d d Q Q1.621.62 2P2P P PP P PP 0 00 0m m 0 0 0 0 5 5 2 2 0 0 m m 2 2 2 2 2 2 1 1 2 算术算术 平均平均 值值 L L Z Z Z Z T T T T d d Q Q 0 00 0 0 0 5 5 2 2 0 0 81.0 低压燃气低压燃气 管道中近管道中近 似取为似取为1 1 2015/11/11 6 采用习惯的常用单位采用习惯的常用单位 Z Z T T T T d d Q Q 10101.271.27 P PP P 0 0 0 0 5 5 2 2 0 0 7 7 2 2 2 2
9、2 2 1 1 L 0 0 0 0 5 5 2 2 0 0 T T T T d d Q QPP 7 1026. 6 L 高中压燃气管道的基本计算公式高中压燃气管道的基本计算公式 低压燃气管道的基本计算公式低压燃气管道的基本计算公式 Nm3/h mm kPa Nm3/h mm Pa 3. 3. 燃气管道摩擦阻力系数燃气管道摩擦阻力系数 反映管内燃气流动摩擦阻力的一个无因次系数反映管内燃气流动摩擦阻力的一个无因次系数 影响因素影响因素 燃气的流动状况、燃气的性质、管道材质燃气的流动状况、燃气的性质、管道材质(管内壁管内壁 粗糙度粗糙度)、管道的连接方法及安装质量、等、管道的连接方法及安装质量、等
10、是雷诺数和相对粗糙度的函数是雷诺数和相对粗糙度的函数 d f Re, 2015/11/11 7 Wd Re 2 4 Q W d d 4Q Re 00Q Q 00Q 4 Re d d 00Q 4 Re 3. 3. 燃气管道摩擦阻力系数燃气管道摩擦阻力系数 层流区（层流区（ReRe21002100） Re 64 临界区（临界区（ 21002100ReRe 35003500） 3 Re0025. 0扎依琴柯公式扎依琴柯公式 2015/11/11 8 Re 51. 2 7d. 3 2lg 1 Colebrook公式公式 紊流区（紊流区（Re3500Re3500） 水力光滑区，过渡区，阻力平方区水力光滑
11、区，过渡区，阻力平方区 25. 0 Re 68 11. 0 d m mm B d A Re 11 钢管、塑料管钢管、塑料管 阿里特苏里公式阿里特苏里公式 铸铁管铸铁管 谢维雷夫公式谢维雷夫公式 284.0,75.0,0125.0mBA ：管道内壁的当量绝对粗糙度 第第6 6章章燃气管网的水力计算燃气管网的水力计算 6.1 6.1 管道内燃气流动的基本方程式管道内燃气流动的基本方程式 6.2 6.2 城市燃气管道水力计算公式和计算图表城市燃气管道水力计算公式和计算图表 6.3 6.3 燃气分配管网计算流量燃气分配管网计算流量 6.4 6.4 室内燃气管道水力计算室内燃气管道水力计算 6.5 6.
12、5 枝状配气管网水力计算枝状配气管网水力计算 6.6 6.6 环状管网的水力计算环状管网的水力计算 2015/11/11 9 6.2 6.2 城市燃气管道水力计算公式和计算图表城市燃气管道水力计算公式和计算图表 一、低压燃气管道摩擦阻力损失计算公式一、低压燃气管道摩擦阻力损失计算公式 0 0 0 0 4 4 0 0 T T T T Q QPP dL 10 1013. 1 层流区（层流区（ReRe21002100） Re 64 临界区（临界区（ 21002100ReRe 35003500） 5 10-65Re 2100-Re 03. 0 0 0 0 0 5 5 2 2 0 0 0 0 0 0 T
13、 T T T Q Q Q Q Q QPP dd d L 5 4 6 1023 1078 .11 1109 . 1 d:mmQ0:Nm3/h 25. 0 Re 68 11. 0 d 1.钢管及塑料管钢管及塑料管 紊流区（紊流区（Re3500Re3500） 2.铸铁管铸铁管 0 0 0 0 5 5 2 2 0 0 0 0 T T T T Q Q Q Q PP d d dL 25. 0 6 2 .192109 . 6 284. 0 0 Q 5158 1 102. 0 d d 0 0 0 0 5 5 2 2 0 0 0 0 T T T T Q Q Q Q PP d d dL 284. 0 6 5158
14、 1 104 . 6 Nm3/h mm mm 2015/11/11 10 二、高中压燃气管道摩擦阻力损失计算公式二、高中压燃气管道摩擦阻力损失计算公式 25. 0 Re 68 11. 0 d 1.钢管及塑料管钢管及塑料管 2.铸铁管铸铁管 0 0 0 0 5 5 2 2 0 0 0 0 2 2 2 2 2 2 1 1 T T T T Q Q Q Q P PP P d d dL 25. 0 6 2 .192104 . 1 284. 0 0 Q 5158 1 102. 0 d d 0 0 0 0 5 5 2 2 0 0 0 0 2 2 2 2 2 2 1 1 T T T T Q Q Q Q P PP P d d dL 284. 0 6 5158 1 103 . 1 Nm3/h mm kPa 三、燃气管道摩擦阻力损失计算图表三、燃气管道摩擦阻力损失计算图表 1)1)实际应用中，依照推荐公式计算出相关参数，绘制成实际应用中，依照推荐公式计算出相关参数，绘制成 燃气管道水力计算图
