第六章燃氣管網(wǎng)的水力計算

1、第六章 燃氣管網(wǎng)的水力計算 第一節(jié) 管道內(nèi)燃氣流動的基本方 程式 微元體的伯努利方程 微元體上密度的變化d認為是可以忽略的(亦即在微元體 內(nèi)氣體的密度為常數(shù)) 簡化假設： (1)管內(nèi)燃氣是穩(wěn)態(tài)流動； (2)燃氣流動時通過管壁向周圍介質(zhì)的傳熱，可認為是等溫流動； (3)管道中燃氣的動能變化忽略不計； (4)在整個管道長度上，燃氣的壓縮因子為常數(shù)； (5)沿管道長度上摩阻系數(shù)為常數(shù)； f hzz g ww g pp z g w g p d)d( 2 )d(d 2 22 摩擦引起的壓頭損失 dx g w D dhf 2 2 dzdx g w Dg dp 2 2 f hzz g ww g pp z g

2、 w g p d)d( 2 )d(d 2 22 半經(jīng)驗摩阻公式 微元體上密度和速度的變化所 引起的動能變化可以忽略不計 gdzdx w D dp 2 2 連續(xù)性方程 11w w 1 1 ww 等溫流動，氣體狀態(tài)方程 1 1 pp 1 1 w p p w1 1 p p gdz p p dx w p p p p D dp 1 1 2 121 1 1 2 )( gdz p p dx w p D pdp 1 1 22 1 11 2 ZRTp 11 利用氣體狀態(tài)方程 gdz ZRT p dx w ZRT D pdp 22 12 1 2 22 22 2 2 2222 1 2 1 )4/( D Q A Q

3、ww nnn nnn 下標n是指在標準狀態(tài)下(壓力p0.1013MPa和溫度Tw273.16K)的量， gdz ZRT p ZRTdx D Q pdp avnn 2 5 22 2 8 燃氣 空氣 nnn RTp nairnairn TRp)( S R Rair nair n )( S R R air nair n n n n TR Sp RT p gdz TZR Sp dxQ T p DR SZT pdp air av n n n air 2 22 52 )( 8 由x0、pp1到xL、pp2， gh TZR Sp Q T p D SLZT R pp air av n n n air 2 22

4、 52 2 2 2 1 2 )( 16 如果管道是水平的， 22 52 2 2 2 1 )( 16 n n n air Q T p D SLZT R pp 若采用常用的工程習慣單位，并且用 nair n S )( 293. 1)( nair 31. 8 air R ZL T T D Q pp n n n 5 2 102 2 2 1 1027. 1 式中p1 管道起點天然氣的絕對壓力（kPa）； p2 管道終點天然氣的絕對壓力（kPa）； Qn 管道內(nèi)天然氣流量，m3/h； L 天然氣管道的計算長度（km）； D 管道的內(nèi)徑，mm； 天然氣的密度（kg/Nm3）； 式中p 管道的摩擦阻力損失（P

5、a）； l 天然氣管道的計算長度（m）； 對于低壓系統(tǒng) )(2 )( 21 2121 2 2 2 1 ppp pppppp av 絕對壓力可近似地認為等于大氣壓力pn。 考慮到Z=1，則 l T T D Q p n n n 5 2 7 1026. 6 燃氣管道的摩擦阻力系數(shù) 尼古拉茲實驗數(shù)據(jù) Colebrook-White方程 層流區(qū) Re 64 普朗特提出的光滑管定律) 51. 2 Re lg(28 . 0)lg(Re2 1 卡爾曼提出的粗糙管定律) 7 . 3 lg(274. 1)lg(2 1 k D k r ) Re 51. 2 7 . 3 lg(2 1 D k 推薦使用以下形式，阿里特

6、蘇里公式 25. 0 ) Re 68 (11. 0 D k 附加壓頭和局部阻力 在始末端標高差值變化甚大的個別管段，包括城市和廠區(qū) 的低壓分配管道以及車間和室內(nèi)的低壓管道，在計算時應 考慮附加壓頭，其使由下式確定： 在進行燃氣分配管網(wǎng)的水力計算時一般不計算局部阻 力而按增加燃氣管段長度的510作為計算長度進行 計算。街坊庭院管、室內(nèi)管、廠區(qū)管道應計算局部阻力。 也可用當量長度來計算局部阻力，當量長度L2，可按下式確定： 燃氣分配管網(wǎng)計算流量 計算流量包括 轉(zhuǎn)輸流量 途泄流量 途泄流量的計算 將供氣范圍劃分為若干小區(qū) 分別計算各小區(qū)的燃氣用量 計算各小區(qū)的單位長度的途泄流量 計算各管段的途泄流量

7、 節(jié)點流量 管網(wǎng)計算時，需把途泄流量轉(zhuǎn)化為節(jié)點流量。 0.55 終節(jié)點流量為 1 Q 始節(jié)點流量為 1 )1 (Q 理論值 實際計算時 0.5 集中流量按距離反比例分配于兩端節(jié)點上。 管網(wǎng)水力計算 枝狀管網(wǎng)水力計算 特點： 管段數(shù)P=節(jié)點數(shù)m-1 每一管段流動方向固定 每一管段的流量等于其下游節(jié)點流量之和 管段直徑的大小不影響其流量的大小。 計算步驟： 對管網(wǎng)的節(jié)點和管道編號 確定氣流方向，計算各管道的流量 計算管線單位長度允許壓力降 根據(jù)計算流量和允許壓降預選管徑 計算各管道的壓力損失和局部阻力損失，及總壓降 檢查計算結果，更換管徑，使之達到總壓降小于并接近允許總壓 降。 環(huán)狀管網(wǎng)水力計算 特點： 管段數(shù)P=節(jié)點數(shù)m+環(huán)數(shù)n-1 每一管段流動方向可能無法確定 克希荷夫第一定律（電流定律）： 任何一個結點，I入I出。 克希荷夫第二定律（電壓定律）： 任何一個環(huán)路，總的壓降之和為零，V0 計算步驟