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1、1输气管道设计与管理输气管道设计与管理习题习题一、根据下列气体组分，分别使用实际气体状态方程（BWRS）上机和通用压缩因子图 两种方法计算天然气密度 组分CH4C2H6C3H8C4H10CO2N2 （%）9410.50.531 （1）P=101325 Pa，t=0，t=20 （2）P=20 MPa，t=0，t=20二、根据第一题中的气体组分，计算天然气相对密度 （1）P=101325 Pa，t=0，t=20（2）P=20 MPa，t=0，t=20三、天然气中，单位体积干空气所分摊的含水蒸汽质量称含水量，证明 , 符号意义见教材。四、某输气管线，管长 L=55km，起点压力 P1=20105Pa
2、，终点压力 P2=7105Pa，用4267mm 螺旋焊接管，输气温度 T=288K，天然气相对密度 =0.56，水力摩阻系数=1.05910-2，压缩系数 Z=0.99，求：（1）平均压力 Pcp； （2）输气量。五、一条管内径为 300mm、长 130km 的水平输气管，起点压力 PQ=58105Pa，终点压力PZ=40105Pa。平均温度 TCP=293K，压缩系数 Z=0.85，相对密度 =0.6，试用威莫斯公式、潘汉得尔 B 式（取 E=0.9） 。苏联近期公式（=1、=1、E=1）分别计算该管线输量。并以潘汉得 尔 B 式的输量为准，与其它公式的计算结果进行比较。六、有一条输气管线，
3、管长 L=114.5km，102016mm，PQ=69kgf/cm2，PZ=39kgf/cm2，平均地 温 T=300K，=0.6，=0.01，空气常数 RB=287.1，Z=0.95，根据以下几种地形条件分别求出输 气管输量： 1、SQ=SZ； 2、SQ=0，SZ= -800m； 3、SQ=0，SZ=800m； 4、SQ=0，S1=200m，S2=-400m， S3=-200m， S4=-500m， S5=-300m， SZ=-800m，L 1=20km， L 2=30km，L 3=20km，L 4=20km，L 5=10km，L Z=14.5km。七、有一条输气管线，管长 L=180km，
4、管径为 4267mm，起点压力 P1 =15105Pa，终点压力P2 =2105Pa 1、 欲使管道输量增大 10%，终点压力升至 3.5105Pa，将管道后半部的管径改建为g gw PPPW 0025299mm 的管道，求改建长度； 2、 欲使管道输量增大 10%，终点压力保持不变，将管道后半部的管径改建为 5299mm 的管道，求改建长度； 3、 欲使管道输量增大 15%，终点压力升至 3.5105Pa，采用增设副管的方法，副管采用5299mm 的管道，求副管长度；4、 欲使管道输量增大 15%，终点压力保持不变，采用增设副管的方法，副管与主管管径相同， 求副管长度；八、简述天然气水合物的
5、形成条件，并判断下列条件下能否形成水合物1、=0.6 的水蒸气饱和天然气，压力 P= 1 MPa, 温度 t=8；2、=0.7 的水蒸气饱和天然气，压力 P= 10 MPa, 温度 t=15；九、什么情况下采用多台压缩机并联？根据压缩机并联原则，推导出两台相同离心压缩机恒转速 下并联后的特性方程。十、推导相似工况点下，离心压缩机功率的换算公式： 311 nnNN 十一、推导相似工况点下，离心压缩机压比的换算公式： 1111112 11 11 mmmmmmPmmP nn 十二、已知某天然气管道中的压缩机在额定转速 n= 8700 r/min 下的特性如下：，入口温度 T1=288K，气体压缩因子
6、 Z=0.9，用最小二乘法回归压缩机的特性方程（采用公式 7-17 的形 式）测点1234 流量 （m3/d）322000305000278000246000压力比 6.789.9912.3416.90十三、如图所示压缩机站与管道联合工作，管长 300km，管径 5299mm，压缩机特性方程，压缩机入口压力 P1=2.5105Pa，温度 T=288K，管路终点压力292 12 2103056. 4594QppPz=5105Pa，平均输气温度 T=313K，天然气相对密度 =0.7，压缩系数 Z=0.9，管路摩阻系数3=0.015，求：1）只开动一台压缩机时的工作点参数。 2）两台压缩机并联与管
7、路联合工作时的工作点参数。压气站十四、某天然气管道输量为 Q=6.2105 m3/d，输气温度 T=283K，天然气相对密度 =0.6，水力 摩阻系数 =0.013，压缩系数 Z=0.93，最后一个压气站出口最高压力不能超过 5 MPa，城市配气 站进站压力不能低于 1.2 MPa，要求末段最大储气量为日输量的 30%，求满足储气要求的最优管 径和最优长度。十五、某输气管道有 3 个压气站，已知第 1 站有 2 台离心压缩机并联，其余 2 个站为 1 台压缩机， 已知每台压缩机特性方程 （QNm3/d，P105Pa） ，管路特性： ， barPZ47. 11barPZ84. 74压气站1压气站
8、2压气站3末站PQ1PZ2PQ2PZ3PQ3PZ4Z1P假设 M=1， 求：（1）Q 及，（i =13） 。QiPZiP（2）令，重新计算。barPZ31（3）令，重新计算。barPZ5 . 24（4）第 2 站停运，重新计算 Q 及各站 Pd 和 PZ十六、某干线输气管道有多个压气站，每个压气站都采用相同型号的离心压缩机并联，其中一个 中间压气站可以选择开 3 台或 2 台压缩机的运行方案。假设这些压缩机转速为定值，试用逻辑分 析法定性分析在这两种运行方案分别对应的稳态工况下，管道流量及各压气站进/出站压力的变化 趋势。十七、我国的西气东输管道全长 3900Km，设计输气能力为 120108
9、Nm3/a，全线选用外径为 1016mm 的内涂层钢管（按照 API SPEC 5L 规范，对应于该管径的管壁厚度系列为 7.9、8.7、9.5、10.3、11.1、11.9、12.7、14.3、15.9、17.5、19.1、20.6mm） ，管材等级为 X70（s =483MPa） ，管内壁当量粗糙度为 0.01mm 。假设管道全线均为一级地区，平均输气温292 12 210322. 4548QPP210221057. 1QPPZQ4度为 20，管段输气效率为 0.95，所输天然气的相对密度为 0.6，平均压缩因子为 0.96,管道设计 压力为 10MPa，终点的允许最低压力为 4.5MPa，压气站(不包括设在管道起点的第一个压气站)的 站压比为 1.45。 （1）根据输气管段的强度要求确定其管壁厚度。 （2）根据 Cole-Brook 公式及管段输气效率计算管段的摩阻系数。 （3）计算最优末段长度及相应的储气能力。 （4）根据工艺条件确定管道全线压气站的数目与位置。 （5）根据压气站的布站方案重新确定各个压气站的站压比。 提示： （1）全年的设计天数取 350 天。 （2）天然气的动力粘度取 1.0910-5 PaS。 （3）建议用简单迭代法计算管段的摩阻系数，其初值取 0.01。
