燃气工程-第6章 燃气管网水力计算

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1、第六章 燃气管网水力计算第一节 燃气管网设计计算 第二节 室内燃气管道的设计计算第一节 燃气管网设计计算燃气管道水力计算的任务： 一是根据计算流量和规定的压力损失来计 算管径，进而决定管道投资与金属消耗； 二是对已有管道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。第一节 燃气管网设计计算一、燃气水力计算公式 二、燃气分配管段计算流量的确定 三、管网计算一、燃气水力计算公式(一)燃气在圆管中稳定流动方程式 (二)附加压头与局部阻力损失(一)燃气在圆管中稳定流动方程式 决定燃气流动状况的参数为：压力P、密 度和流速。 为了求得P、和必须有三个独立方程，

2、 对于稳定流动的燃气管道，可利用不稳定 流动方程、连续性方程及气体状态方程组 成如下方程组： 由此为基准可推导出高压、次高压和中压 燃气管道单位长度摩擦阻力损失的表达式 :(一)燃气在圆管中稳定流动方程式(一)燃气在圆管中稳定流动方程式考虑到实际情况，我国目前工程上一般采用 由上述公式制成的水力计算表，见附录2。(二)附加压头与局部阻力损失 (1)附加压头：由于燃气的密度与空气的 密度不同，当燃气管道始末端存在高程差 时，管道中特产生附加压头(或附加阻力) 、附加压头值由下式确定：(二)附加压头与局部阻力损失 (2)局部阻力： 可用下式求得：(二)附加压头与局部阻力损失 在进行燃气分配管网的水

3、力计算时，一般 不详细计算局部阻力，而按增加燃气管段 长度的5%-10%作为计算长度进行计算。 对于街坊内庭院管道和室内管道的局部阻 力应逐一进行计算，厂区内燃气管道在水 力计算时也要计算局部阻力。也可以将局 部阻力折算成相同管径管段的当量长度L2 计算。(二)附加压头与局部阻力损失(二)附加压头与局部阻力损失二、燃气分配管段计算流量的确定(一)燃气分配管网供气方式 (二)燃气分配管段途泄流量的确定 (三)燃气分配管段计算流量确定 (四)节点流量(一)燃气分配管网供气方式 燃气分配管网的各管段根据连接用户的情 况，可分为三种： (1)管段沿途不输出燃气，这种管段的燃气 流量是不变的。Q2称为转

4、输流量。(一)燃气分配管网供气方式(2)分配管网的管段与大量居民用户、小型 商业用户相连。由管段始端进入的燃气在 途中全部供给各个用户。Q1称为途泄流量 。(一)燃气分配管网供气方式(3)最常见的分配管段供气情况。(二)燃气分配管段途泄流量的确定 在城镇燃气管网计算中可以认为，途泄流 量是沿管段均匀输出的。管段单位长度途 泄流量为：管段途泄流量计算计算管段途泄流量 1-2管段 1-6管段(三)燃气分配管段计算流量确定 管段上既有途泄流量又有转输流量的变负 荷管段，其计算流量可按下式求得：(四)节点流量 在燃气管网计算时，特别是在用计算机 进行燃气环网水力计算时，常把途泄流量 改用节点流量来表示

5、。 从式6-13可知，途泄流量Q1可分为两个部 分：一部分0.55Q1是从管段终端流出，另 一部分0.45Q1是在始端流出。 由于环状管网的各管段相互连接，故各 节点流量等于流入节点所有管段途泄流量 的0.55Q1、流出节点所有管段途泄流量的 0.45Q1，以及与该节点的集中流量三者之 和。(四)节点流量(四)节点流量三、管网计算(一)枝状管网的水力计算 (二)环状管网的水力计算 (1)环状管网的计算特点 (2)环状管网的计算步骤(一)枝状管网的水力计算(1)对管网的节点和管段编号。 (2)根据管线图和用气情况，确定管网各管 段的计算流量。 (3)根据给定的允许压力降及由于高程差而 造成的附加

6、压头，确定管线单位长度的允 许压力降。(一)枝状管网的水力计算(4)根据管段的计算流量及单位长度允许压 力降选择管径。 (5)根据所选定的标准管径，求沿程压力降 和局部压力降，计算总的压力降。 (6)检查计算结果。若总的压力降未超过允 许值，并趋近允许值，则认为计算合格否 则应适当变动管径，直到总压力降小于并 尽量趋近允许值为止。(1)环状管网的计算特点 (2)环状管网的计算步骤(二)环状管网的水力计算(1)环状管网的计算特点(2)环状管网的计算步骤1)绘制管网平面示意图，管网布置应使管道 负荷较为均匀。然后对节点、环网、管段 进行编号，标明管道长度、燃气负荷、气 源或调用站位置等。 2)计算

7、各管段的途泄流量。环状管网的计算步骤3)按气流沿着最短路径从供气点流向零点( 零点是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) 的原则，拟定环状管网燃气流动方向 。但在同一环内，必须有两个相反的流向 。 4)根据拟定的气流方向，以Qi=0为条件， 从零点开始，设定流量的分配，逐一推算 每一根管道的初步计算流量。环状管网的计算步骤5)根据管网允许压力降和供气点至零点的管 道计算长度(局部阻力通常取沿程损失的 5%-10%)，求得单位长度允许压力降， 根据流量和单位长度允许压力降查附图即 可选择管径。环状管网的计算步骤6)由选定的管径，计算各管道的实际压力降 以及每

8、环的闭合差，通常初步计算结果管 网各环的压力降是不闭合的(手工计算闭 合差超过10，电算闭合差超过5)，这 就必须进行环网的水力平差计算。 7)在人工计算中，平差计算是逐次进行流量 校正，使环网闭合差渐趋工程允许的误差 范围的过程。环状管网的计算步骤8)由管段的压力降推算管网各节点的压力。 一旦节点压力未满足要求，或者管道压降 过小而不够经济时，还需调整管径，重新 进行前述6)、7)两步计算。 9)绘制水力计算简图，图中标明管段的长度 、管径、计算流量、压力降和节点的流量 、压力等。 水力平差计算 低压管网 高、次高、中压管网水力平差计算水力平差计算 首先计算各环的 ，进而才能求出考虑邻环 影

9、响的 ，令 ，以此校正每环各 根管段的计算流量。 若校正后闭合差仍未达到精度要求，则需再 一次计算校正流量 ， 及 ，再作流 量校正、使之逐次逼近并达到允许的精度要 求为止。水力平差计算压力闭合差的精度要求 高、次高、中压管网 低压管网例题6-1例题解析1、计算各环的单位长度途泄流量，为此 (1)按管网布置将供气区域分为三个小区； (2)求出各环内的最大小时用气量 (3)计算供气环周边的总长 (4)求单位长度的途泄流量 2、根据计算简图，求出管网中每一 管段的计算流量，列表于6-3。(1)将管网的各管段依次编号，在距供气点(调压站 )最远处，假定零点位置(3，5，8)，同时决定气 流方向。 (

10、2)计算各管段的途泄流量： 对于环： 1-2 2-3 1-4 4-3 同理，对于环： 对于环： (3)计算转输流量 (3)计算转输流量 (3)计算转输流量 (4)求计算流量 对于环： (4)求计算流量 对于环： (4)求计算流量 对于环： 校验转输流量总值 调压站由1-2，1-4，1-6管段输出的燃气量 为：两值相符。各环供气量及集中负荷为：3、根据初步流量分配及单位长度平 均压力降选择各管段管径。 局部阻力选沿程阻力的10%。 先预定单位长度计算压降，由供气点到零 点的平均距离为： 单位长度的计算压降为， 本题中 而在查附图时 则需要修正 由 Q，查附录2附图1，可选定管径，根据所选定 管径

11、再查 的值，再根据 求 顺时针方向：249+120=369 逆时针方向：306+30=336 则闭合差值为369-336=33 (33/369+33/336)/2=9.3%4、校核计算 从表的初步计算可见，两个环的闭合差均 大于10%，一个环的闭合差小于10%，应 该对全部的环网进行校核计算，否则由于 邻环的校正流量值的影响，反而会使该环 的闭合差增大，有超过10%的可能。 因此，先求各环的 ，再求各环的各环的校正流量为共用管段的校正流量=本环的校正流量-邻环 的校正流量 如1-2，为与共用的管段，对于环：1 -2，其校正流量为-5.5-(-11.0)=+5.5。对于 环：1-2，其校正流量为

12、-11.0-(-5.5)=-5.5 经过计算，各环的误差值均在10%以内， 因此计算合格。 5、经过校正流量的计算，使管网中 的燃气流量进行重新分配 因而集中负荷的预分配量有所调整，并使 零点的位置有了移动。 点3的工厂集中负荷由4-3管段供气 50+5.5=55.5m3/h， 由2-3管段供气50-5.5=45.5m3/h。 管段6-5的计算流量由119m3/h减至 103.9m3/h，因而零点向6方向移动了L6 。 管段7-8的计算流量由62 m3/h减至51 m3/h ，因而零点向点7方向移动了 新的零点位置用记号“x”表示在图6-6上，这些点是环网在计算工况下的压力最低。 6、校核从供

13、气点至零点的压力降 此压力降充分利用了计算压力降的数值，说 明了计算达到了经济合理的效果。 第二节 室内燃气管道的设计计算一、室内燃气管道及燃具的布置 二、室内燃气管道设计计算一、室内燃气管道及燃具的布置(一)燃气用户引入管 (二)室内燃气管道 (三)燃气计量表的布置 (四)家庭炊事燃具的布置 (五)家用热水器的布置(一)燃气用户引入管 燃气用户引入管亦称进户管，一般从家 庭厨房、楼梯间或走廊等便于修理的非居 住房间处引入，不应从卧室、浴室，易燃 或易爆品仓库、有腐蚀介质的房间、配电 间、变电室、电缆沟、烟道和进风道等处 引入。 进户方式有地下引入和地上引入两种。(二)室内燃气管道 室内燃气管

14、道不应敷设在易燃易爆的场所 或仓库、配电间、变电室、电线沟、烟道 和进风道等处。当必须敷设在潮湿或有腐 蚀介质的场所时，必须采取特别防腐措施 。(二)室内燃气管道 高层建筑内的燃气管道应设置自动切断阀 门、泄漏警报器和送排风系统等自动切断 连锁装置。25层以上建筑宜设燃气泄漏集 中监视装置和压力控制装置等用气安全设 施。(二)室内燃气管道 对于高层建筑的室内燃气管道系统还应考 虑三个特殊的问题。 (1)补偿高层建筑的沉降。 (2)克服高程差引起的附加压头的影响。 (3)补偿温差产生的变形。(三)燃气计量表的布置(1)燃气表宜设置在通风良好的非燃结构上，并满 足便于施工、维修、调试和安全使用的要

15、求。 (2)居民住宅内燃气表宜明设，高锁表时，表底距 地面不小于1.4m，表侧面与燃气灶净距不小于 30cm，表背面距墙面不小于1cm；采用低锁表 时，表底距地面不小于5cm。 (3)工业和商业用户用气的计量装置宜集中布置在 单独房间内，当设有调压站时可与调压器同室 布置。(四)家庭炊事燃具的布置(1)燃气灶应安装在通风良好的厨房内，严 禁设置在卧室内，利用套间或走廊作厨房 时应设门与卧室隔开。 (2)燃气灶靠墙设置，与墙的净距不宜小于 1cm，与对面墙之间应有不小于1m的通道 ，灶边与侧墙净距不小于15cm。 (3)燃气热水器的上方不应有明装电线或电 器设备。(五)家用热水器的布置(1)燃气

16、热水器应具有强制排风，自动熄火保护及 防倒风装置。 (2)热水器应安装在通风良好的房间或过道内，不 得安装在卧室、浴室、厕所和室外。 (3)热水器与对面墙壁之间应有不小于1m的通道， 侧面离墙的距离应大干10cm。 (4)设置热水器的房间的净高度应大于2.4m。 (5)热水器与燃气表、灶及电器设备水平净距不应 小于30cm，其上部不应有电力明线、电器设备 和易燃物。二、室内燃气管道设计计算 在室内燃气管道计算之前，必须选定和布 置用户燃气用具，并画出管道系统图。 居民用户室内燃气管道的计算流量，应按 同时工作系数法进行计算。自引入管到各 燃具之间的压降，其最大值为系统的压力 降。 计算可按下述十个步骤进行。计算步骤(1)布置燃气管道及燃具，作管道平面及系 统图并确