燃氣工程-第6章燃氣管網水力計算

第六章燃氣管網水力計算第一節(jié)燃氣管網設計計算第二節(jié)室內燃氣管道的設計計算燃氣管道水力計算的任務：一是根據計算流量和規(guī)定的壓力損失來計算管徑，進而決定管道投資與金屬消耗；二是對已有管道進行流量和壓力損失的驗算，以充分發(fā)揮管道的輸氣能力，或決定是否需要對原有管道進行改造。第一節(jié)燃氣管網設計計算第一節(jié)燃氣管網設計計算一、燃氣水力計算公式二、燃氣分配管段計算流量的確定三、管網計算0102燃氣在圓管中穩(wěn)定流動方程式附加壓頭與局部阻力損失一、燃氣水力計算公式(一)燃氣在圓管中穩(wěn)定流動方程式決定燃氣流動狀況的參數為：壓力P、密度ρ和流速ω。為了求得P、ρ和ω必須有三個獨立方程，對于穩(wěn)定流動的燃氣管道，可利用不穩(wěn)定流動方程、連續(xù)性方程及氣體狀態(tài)方程組成如下方程組：由此為基準可推導出高壓、次高壓和中壓燃氣管道單位長度摩擦阻力損失的表達式:燃氣在圓管中穩(wěn)定流動方程式(一)燃氣在圓管中穩(wěn)定流動方程式考慮到實際情況，我國目前工程上一般采用由上述公式制成的水力計算表，見附錄2。(二)附加壓頭與局部阻力損失附加壓頭：由于燃氣的密度與空氣的密度不同，當燃氣管道始末端存在高程差時，管道中特產生附加壓頭(或附加阻力)、附加壓頭值由下式確定：(二)附加壓頭與局部阻力損失局部阻力：可用下式求得：在進行燃氣分配管網的水力計算時，一般不詳細計算局部阻力，而按增加燃氣管段長度的5%-10%作為計算長度進行計算。對于街坊內庭院管道和室內管道的局部阻力應逐一進行計算，廠區(qū)內燃氣管道在水力計算時也要計算局部阻力。也可以將局部阻力折算成相同管徑管段的當量長度L2計算。(二)附加壓頭與局部阻力損失(二)附加壓頭與局部阻力損失(二)附加壓頭與局部阻力損失燃氣分配管網供氣方式燃氣分配管段途泄流量的確定燃氣分配管段計算流量確定節(jié)點流量二、燃氣分配管段計算流量的確定(一)燃氣分配管網供氣方式燃氣分配管網的各管段根據連接用戶的情況，可分為三種：管段沿途不輸出燃氣，這種管段的燃氣流量是不變的。Q2稱為轉輸流量。(一)燃氣分配管網供氣方式分配管網的管段與大量居民用戶、小型商業(yè)用戶相連。由管段始端進入的燃氣在途中全部供給各個用戶。Q1稱為途泄流量。(一)燃氣分配管網供氣方式最常見的分配管段供氣情況。(二)燃氣分配管段途泄流量的確定在城鎮(zhèn)燃氣管網計算中可以認為，途泄流量是沿管段均勻輸出的。管段單位長度途泄流量為：管段途泄流量計算計算管段途泄流量1-2管段1-6管段燃氣分配管段計算流量確定管段上既有途泄流量又有轉輸流量的變負荷管段，其計算流量可按下式求得：在燃氣管網計算時，特別是在用計算機進行燃氣環(huán)網水力計算時，常把途泄流量改用節(jié)點流量來表示。從式6-13可知，途泄流量Q1可分為兩個部分：一部分0.55Q1是從管段終端流出，另一部分0.45Q1是在始端流出。12(四)節(jié)點流量(四)節(jié)點流量由于環(huán)狀管網的各管段相互連接，故各節(jié)點流量等于流入節(jié)點所有管段途泄流量的0.55Q1、流出節(jié)點所有管段途泄流量的0.45Q1，以及與該節(jié)點的集中流量三者之和。(四)節(jié)點流量枝狀管網的水力計算環(huán)狀管網的水力計算01環(huán)狀管網的計算特點02環(huán)狀管網的計算步驟03三、管網計算根據給定的允許壓力降及由于高程差而造成的附加壓頭，確定管線單位長度的允許壓力降。對管網的節(jié)點和管段編號。根據管線圖和用氣情況，確定管網各管段的計算流量。(一)枝狀管網的水力計算根據管段的計算流量及單位長度允許壓力降選擇管徑。根據所選定的標準管徑，求沿程壓力降和局部壓力降，計算總的壓力降。檢查計算結果。若總的壓力降未超過允許值，并趨近允許值，則認為計算合格否則應適當變動管徑，直到總壓力降小于并盡量趨近允許值為止。(一)枝狀管網的水力計算01環(huán)狀管網的計算特點02環(huán)狀管網的計算步驟(二)環(huán)狀管網的水力計算(1)環(huán)狀管網的計算特點繪制管網平面示意圖，管網布置應使管道負荷較為均勻。然后對節(jié)點、環(huán)網、管段進行編號，標明管道長度、燃氣負荷、氣源或調用站位置等。計算各管段的途泄流量。12(2)環(huán)狀管網的計算步驟按氣流沿著最短路徑從供氣點流向零點(零點是指各環(huán)中燃氣沿順時針流動與逆時針流動的交匯點，此點為各環(huán)壓力的最低點)的原則，擬定環(huán)狀管網燃氣流動方向。但在同一環(huán)內，必須有兩個相反的流向。根據擬定的氣流方向，以∑Qi=0為條件，從零點開始，設定流量的分配，逐一推算每一根管道的初步計算流量。環(huán)狀管網的計算步驟環(huán)狀管網的計算步驟根據管網允許壓力降和供氣點至零點的管道計算長度(局部阻力通常取沿程損失的5%-10%)，求得單位長度允許壓力降，根據流量和單位長度允許壓力降查附圖即可選擇管徑。在人工計算中，平差計算是逐次進行流量校正，使環(huán)網閉合差漸趨工程允許的誤差范圍的過程。由選定的管徑，計算各管道的實際壓力降以及每環(huán)的閉合差，通常初步計算結果管網各環(huán)的壓力降是不閉合的(手工計算閉合差超過10％，電算閉合差超過5％)，這就必須進行環(huán)網的水力平差計算。010201環(huán)狀管網的計算步驟由管段的壓力降推算管網各節(jié)點的壓力。一旦節(jié)點壓力未滿足要求，或者管道壓降過小而不夠經濟時，還需調整管徑，重新進行前述6)、7)兩步計算。繪制水力計算簡圖，圖中標明管段的長度、管徑、計算流量、壓力降和節(jié)點的流量、壓力等。環(huán)狀管網的計算步驟水力平差計算低壓管網水力平差計算高、次高、中壓管網首先計算各環(huán)的，進而才能求出考慮鄰環(huán)影響的，令，以此校正每環(huán)各根管段的計算流量。若校正后閉合差仍未達到精度要求，則需再一次計算校正流量，及，再作流量校正、使之逐次逼近并達到允許的精度要求為止。水力平差計算水力平差計算壓力閉合差的精度要求高、次高、中壓管網低壓管網例題[6-1]計算各環(huán)的單位長度途泄流量，為此按管網布置將供氣區(qū)域分為三個小區(qū)；求出各環(huán)內的最大小時用氣量∴例題解析(3)計算供氣環(huán)周邊的總長(4)求單位長度的途泄流量∴2、根據計算簡圖，求出管網中每一管段的計算流量，列表于6-3。將管網的各管段依次編號，在距供氣點(調壓站)最遠處，假定零點位置(3，5，8)，同時決定氣流方向。計算各管段的途泄流量：對于Ⅰ環(huán)：1234501同理，對于Ⅱ環(huán)：02對于Ⅲ環(huán)：(3)計算轉輸流量(3)計算轉輸流量(3)計算轉輸流量(4)求計算流量對于Ⅰ環(huán)：(4)求計算流量對于Ⅱ環(huán)：(4)求計算流量對于Ⅲ環(huán)：調壓站由1-2，1-4，1-6管段輸出的燃氣量為：01兩值相符。02各環(huán)供氣量及集中負荷為：03校驗轉輸流量總值3、根據初步流量分配及單位長度平均壓力降選擇各管段管徑。局部阻力選沿程阻力的10%。先預定單位長度計算壓降，由供氣點到零點的平均距離為：單位長度的計算壓降為，∵本題中而在查附圖時則需要修正由Q，查附錄2附圖1，可選定管徑，根據所選定管徑再查的值，再根據求順時針方向：249+120=369逆時針方向：306+30=336則閉合差值為369-336=33(33/369+33/336)/2=9.3%從表的初步計算可見，兩個環(huán)的閉合差均大于10%，一個環(huán)的閉合差小于10%，應該對全部的環(huán)網進行校核計算，否則由于鄰環(huán)的校正流量值的影響，反而會使該環(huán)的閉合差增大，有超過10%的可能。因此，先求各環(huán)的，再求各環(huán)的124、校核計算各環(huán)的校正流量為共用管段的校正流量=本環(huán)的校正流量-鄰環(huán)的校正流量如1-2，為Ⅰ與Ⅲ共用的管段，對于Ⅰ環(huán)：1-2，其校正流量為-5.5-(-11.0)=+5.5。對于Ⅲ環(huán)：1-2，其校正流量為-11.0-(-5.5)=-5.5經過計算，各環(huán)的誤差值均在10%以內，因此計算合格。5、經過校正流量的計算，使管網中的燃氣流量進行重新分配1因而集中負荷的預分配量有所調整，并使零點的位置有了移動。3由2-3管段供氣50-5.5=45.5m3/h。2點3的工廠集中負荷由4-3管段供氣50+5.5=55.5m3/h，管段6-5的計算流量由119m3/h減至103.9m3/h，因而零點向6方向移動了△L6。管段7-8的計算流量由62m3/h減至51m3/h，因而零點向點7方向移動了新的零點位置用記號“x”表示在圖6-6上，這些點是環(huán)網在計算工況下的壓力最低。126、校核從供氣點至零點的壓力降此壓力降充分利用了計算壓力降的數值，說明了計算達到了經濟合理的效果。01室內燃氣管道及燃具的布置02室內燃氣管道設計計算第二節(jié)室內燃氣管道的設計計算燃氣用戶引入管室內燃氣管道燃氣計量表的布置家庭炊事燃具的布置家用熱水器的布置一、室內燃氣管道及燃具的布置燃氣用戶引入管亦稱進戶管，一般從家庭廚房、樓梯間或走廊等便于修理的非居住房間處引入，不應從臥室、浴室，易燃或易爆品倉庫、有腐蝕介質的房間、配電間、變電室、電纜溝、煙道和進風道等處引入。進戶方式有地下引入和地上引入兩種。(一)燃氣用戶引入管(二)室內燃氣管道室內燃氣管道不應敷設在易燃易爆的場所或倉庫、配電間、變電室、電線溝、煙道和進風道等處。當必須敷設在潮濕或有腐蝕介質的場所時，必須采取特別防腐措施。(二)室內燃氣管道高層建筑內的燃氣管道應設置自動切斷閥門、泄漏警報器和送排風系統(tǒng)等自動切斷連鎖裝置。25層以上建筑宜設燃氣泄漏集中監(jiān)視裝置和壓力控制裝置等用氣安全設施。補償高層建筑的沉降。01克服高程差引起的附加壓頭的影響。02補償溫差產生的變形。03對于高層建筑的室內燃氣管道系統(tǒng)還應考慮三個特殊的問題。(二)室內燃氣管道燃氣表宜設置在通風良好的非燃結構上，并滿足便于施工、維修、調試和安全使用的要求。居民住宅內燃氣表宜明設，高鎖表時，表底距地面不小于1.4m，表側面與燃氣灶凈距不小于30cm，表背面距墻面不小于1cm；采用低鎖表時，表底距地面不小于5cm。工業(yè)和商業(yè)用戶用氣的計量裝置宜集中布置在單獨房間內，當設有調壓站時可與調壓器同室布置。321(三)燃氣計量表的布置燃氣灶應安裝在通風良好的廚房內，嚴禁設置在臥室內，利用套間或走廊作廚房時應設門與臥室隔開。1燃氣灶靠墻設置，與墻的凈距不宜小于1cm，與對面墻之間應有不小于1m的通道，灶邊與側墻凈距不小于15cm。2燃氣熱水器的上方不應有明裝電線或電器設備。3(四)家庭炊事燃具的布置熱水器應安裝在通風良好的房間或過道內，不得安裝在臥室、浴室、廁所和室外。燃氣熱水器應具有強制排風，自動熄火保護及防倒風裝置。熱水器與對面墻壁之間應有不小于1m的通道，側面離墻的距離應大干10cm。設置熱水器的房間的凈高度應大于2.4m。熱水器與燃氣表、灶及電器設備水平凈距不應小于30cm，其上部不應有電力明線、電器設備和易燃物。(五)家用熱水器的布置231在室內燃氣管道計算之前，必須選定和布置用戶燃氣用具，并畫出管道系統(tǒng)圖。居民用戶室內燃氣管道的計算流量，應按同時工作系數法進行計算。自引入管到各燃具之間的壓降，其最大值為系統(tǒng)的壓力降。計算可按下述十個步驟進行。二、室內燃氣管道設計計算布置燃氣管道及燃具，作管道平面及系統(tǒng)圖并確定最不利工作點。將各管段按順序編號，由引入口編至最不利工作點，凡是管徑變化或流量變化處均應編號。計算步驟求出各管段的額定流量，根據各管段供氣的用具數查表3-5得同時工作系數值，可求得各管段的計算流量。由系統(tǒng)圖求得各管段的長度，并根據計算流量初步定各管段的管徑。算出各管段的局部阻力系數，求出其當量長度，可得管段的計算長度。計算步驟求室內燃氣