第六章 燃气管网的水力计算

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1、第六章,1,第6章 燃气管网的水力计算,第六章,2,6.1 水力计算公式和计算图表,1. 水力计算的任务 （1）设计计算 据计算流量、规定的压力损失确定管径。 （2）校核计算 据已建管管径、管计算流量（或允许压力降）计算压力降（或流量）是否满足要求。,第六章,3,2.摩擦阻力损失计算公式 燃气是可压缩流体单位时间内输气量波动大的超高压天然气长输管线不稳定流动；其他情况（城市燃气管道）按稳定流动计算。 稳定流动运动方程 连续性方程 气体状态方程,适用：城市中高、中、低压燃气管道,P88公式（6-8）,第六章,4,（1）高、中压燃气管道单位长度摩擦阻力损失 式中：Pl、 P2燃气管道始、末端的绝对

2、压力，kPa； L计算长度，km Q0燃气管道的计算流量，Nm3h； d管道内径，mm； 燃气管道摩擦阻力系数； 0燃气密度，kgm3； T、T0设计中、标准状态所采用的燃气绝对温度，K Z压缩因子，燃气压力1.6MPa（表压），Z=1,第六章,5,（2）低压燃气管道单位长度摩擦阻力损失,其中：P燃气管道始末端压力损失,pa l计算长度，m Pm（P1+P2)/2P0,第六章,6,（3）燃气管道摩擦阻力系数 与流动状况、燃气性质、管道材质、连接方式、安装质量有关。 层流区（Re2100）： 临界区（2100Re3500）： 紊流区（Re3500）： （柯列勃洛克公式） 其中： K管道内壁的当量

3、粗糙度，mm。,第六章,7,其中：燃气种类、使用环境状态、管材确定，则,（4） 水力计算图 观察单位长度摩擦阻力损失公式：,确定,第六章,8,第六章,9,制图条件 0=1kg/m3 410-5 m3/s (气态液化石油气) = 2510-6 m3/s（人工燃气） 1510-6 m3/s（天然气） 0.170.2 mm(钢管) K= 0.01 mm（塑料管） T0= 273.15k,第六章,10,实际条件 (1) 密度修正 (2) 温度修正,管段摩擦（沿程）阻力损失,第六章,11,3. 局部阻力损失计算公式 （1）基本公式 适用：庭院管、室内管、厂区管,第六章,12,（2）当量长度法局部阻力损失

4、：摩擦阻力损失：,实际工程中只取决于管件或设备所在管段管径等几何参数,第六章,13,计算管道阻力损失 式中： 计算长度,适用：庭院管、室内管、厂区管,第六章,14,（3）估算法 适用：城镇燃气分配管道,第六章,15,4. 附加压头（始末端高度差大的个别管段）,式中： 附加压头 空气、燃气 的密度，kg/Nm3; 管段终端和始 端的标高差 值，m。,第六章,16,6.2 燃气分配管网计算流量,6.2.1 管段分类 1. 转输流量（Q2）管段：沿途无燃气输出，流量在此管段内不变。 2. 途泄流量（Q1）管段：该管段与大量居民用户、小型商业用户相连，进入管中的燃气在输送途中全部供给用户。 3. 转输

5、和途泄流量都有的管段：既有途泄流量，又有转输流量。,Q1+Q2=,第六章,17,几点假设：途泄流量Q1沿管段均匀输出；途泄流量只包括大量的居民用户和小型公共建筑用户。 若该管段上连有负荷较大的用户，应当作集中负荷进行计算；供气区域内居民用户和小型公共建筑用户的负荷是均匀分布的。,6.2.2 管段途泄流量Q1的确定,第六章,18,1. 单位长度途泄流量 m3(mh),2. 管段途泄流量的计算 (1)分区 根据供气范围内的道路与建筑物布局划分为几个小区 (2)布管 计算各小区用户的用气量 按用气量分布情况布配气管道,第六章,19,(3)各小区管段的q,(4)计算各管段的Q1,第六章,20,途泄流量

6、管段转输流量管段同时有途泄、转输流量的管段 0.55 管段上分支管数5个 0.5 管段中转输流量占比重大,6.2.3 各分配管段计算流量Q的确定,第六章,21,6.2.4 节点流量,用途： 计算机计算燃气环网方法： 把途泄流量分配到管段的两端。环网某节点流量q,第六章,22,管道上有集中流量 按与距离成反比的比例分摊到管段两端的节点上。管网中各节点流量的和,第六章,23,6.3 管网水力计算,6.3.1 枝状管网的水力计算1. 计算特点（1）从气源至各节点只有一个固定的流向；（2）只一条管路供气，各管段流量分配是唯一的；（3）每一管段的转输流量都是其后各节点流量之和；（4）管网中某一管径变化，

7、不影响管段流量分配，只会导致管段压力变化。,第六章,24,2. 枝状燃气管网的水力计算一般步骤(1)编号：对管网的节点和管段编号(2)算各管段计算流量：根据管线图和用气情况确定 (3)算管线单位长度允许压降：据给定允许压力降及高程差造成的附加压头确定 (4)选择各管段管径：根据管段的计算流量及单位长度允许压力降选择管径。(5)计算总的压力降：根据所选标准管径，求各管段摩擦阻力损失和局部阻力损失，算总压力降。(6)检查计算结果：若总压力降允许值，合格；否则应适当变动管径，直到总压力降允许值为止。,第六章,25,6.3.2 环状管网的水力计算,1. 计算特点 （1）供气量任意： 环网任一节点均可由

8、相邻两管段或多管段供气； 供给量任意分配节点处流量代数和为零即可； （2）管径变则流量重新分配： 引起管网流量的重新分配 并改变各节点的压力值； （3）水力计算有三个未知量： 有直径、压力降和计算流量三个未知量。,第六章,26,（1）绘制管网平面示意图、编号、标注（2）计算各管段Q1（3）拟定管网燃气流向气流到各用户路径最短从供气点流向零点的原则但在同一环内，必须有两个相反的流向。零点：指各环中燃气沿顺时针流动与逆时针流动的交汇点,此点为各环压力的最低点。（4）推算每一管段的初步计算流量（5）选择管径由已知的管网计算压力降和供气点至零点的管道长度，求得单位长度沿程阻力平均压力降；选择各管段的管

9、径。,2. 计算一般步骤,第六章,27,（6）算各管段实际压力降及各环压力闭合差 高、次高、中压环网： 低压环网： 其中：（10%人工计算； 5%电算）,第六章,28,（7）环网水力平差计算（8）计算管网压力降（9）绘制水力计算简图各管段长度、管径、计算流量、压力降、节点流量管网压力降。,第六章,29,3. 环网水力平差计算,方法：管径不变，引入校正流量并不断修正闭合差满足步骤（6）中精度要求。低压管网水力平差计算 a. 压力降和流量的关系 b. 管段校正流量的组成,高、中压管网水力平差计算 把低压计算公式中的1.75改写为2即可。,Pi Q 顺“+”逆“-”,第六章,30,4. 环网水力计算

10、例题,解：（1）在平面图上编号、标注,【例题】 试计算图6-1中所示的低压管网，图上注有环网各边长度（m）及环内建筑用地面积F（公顷）。人口密度为每公顷600人，每人每小时的用气量为0.06m3，有一个工厂集中用户，用气量为100m3/h。气源是焦炉煤气，密度=0.46kg/m3，动力粘度=2510-6m2/s。管网中的计算压力降取P=400Pa。,第六章,31,第六章,32,（2）计算各环单位长度途泄流量q 各环用气量（气化率100%）、周长、q。,第六章,33,（3）定各环零点、流向 零点：每环只有一个零点，使供气点到各用户的路线最短3、5、8。 流向：从供气点到零点，有顺时针和逆时针方向

11、。（4）各环中各管段的计算流量Q 先各环中各管段的Q1； 再计算Q2（从零点倒推法）,第六章,34,流量： 顺“+”，逆“-”,第六章,35,（5）单位长度摩擦阻力损失据允许计算压力降 三个环是并联的求各环的从供气点到零点的平均长度 参考的单位长度摩阻损失： 转换成线算图中的密度所对应的单位摩阻损失,第六章,36,（6）选各环管段管径 据计算流量、 查线算图，就近选管径。（7）校核压力降闭合差是否满足精度要求 a.计算流量、选出的管径查各管段的 b.计算各环压力降（顺“+”，逆“-”）,第六章,37,第六章,38,c. 各环的压力闭合差精度 得：环 环、环的压力闭合差分别为：21%、13.4%

12、，都大于10%。,第六章,39,a. 先求各环校正流量的第一项,（8）水力平差计算 管径不变，调整各环各管段流量至压力闭合差满足精度要求。,第六章,40,b. 再求各环校正流量的第二项,第六章,41,c. 各环校正流量d. 各环各管段校正后的计算流量 各管段校正后的流量 = 各管段初步计算的流量 + 校正流量 共用管段的校正流量 = 本环校正流量 - 相邻环的校正流量 环 1-2 2-3 1-4 4-3e. 据初步计算选定的管径、校正后的流量各环各管段压力降重新计算各环压力降闭合差直至精度满足要求,第六章,42,（9）流量调整调整集中负荷分配量 点3集中负荷原由管段4-3、2-3各分担50调整

13、后，管4-3多分担5.5，则2-3少5.5，为45.5。零点位置漂移 管6-5计算流量减少了15.1（无集中负荷） 零点由5点向6点漂移量,第六章,43,管7-8 零点向7靠近，（10） 校核从供气点至零点的总压力降 环 ： 环： 环： 都小于且接近400Pa设计值经济合理。,第六章,44,5. 室内燃气管道设计计算,5.1 计算特点管网形状：枝状管网确定最不利工作点：（离供气点最远燃具处）计算流量：同时工作系数法局部阻力损失：要用当量长度法计算。附加压头：高程差较大 总压力降P - 附加压头H = 实际压力损失,第六章,45,5.2 水力计算的方法和步骤,1.管段按顺序编号，凡管径变化或流量变化处均应编号，并标上各计算管段的实际长度L1。 2.求各管段的额定流量，并按同时工作系数法，即式（2-9）计算各管段的计算流量。（P41表2-6）3.根据计算流量预选各管段的管径（用户支管最小管径为DN15）。4.查表得各管段局部阻力系数，查图6-6得=1时的l2值，求出当量长度L2=（）l2，从而可得该管段的计算长度L=L1+L2。,