第六章_燃气管网的水力计算案例
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第6章 燃气管网的水力计算 燃气输配 教学课件
的压力降 6、检查计算结果。若总的压力降超出允许的精度范围，则适当变动管
径，直至总压力降小于并趋近于允许值为止。
二、环状管网的水力计算
计算步骤
1、绘制管网平面示意图，对节点、管段、环网编号，并标明管道长度、集中负 荷、起源或调压站位置等。
2、计算管网各管段的途泄流量。
3、按气流沿最短路径从供气点流向零点的原则，拟定环网各管段中的燃气流向。 气流方向总是流离供气点，不应逆向流动。
Q=αQ1+Q2
Q—计算流量 Nm3/h
Q1—途泄流量 Nm3/h
Q2—转输流量 Nm3/h
α—流量折算系数
一般来说，流量折算系数α取0.55，故燃气分配管道的计算流量为
Q=0.55Q1+Q2
二、途泄流量的计算 途泄流量包括大量居民用户、小型公共建筑用户及小型工业
用户的流量。 1、根据供气范围内的道路和建筑物的布局划分街区 2、计算各管段单位长度的途泄流量 3、求管段的途泄流量
第六章 燃气管网的水力计算
河北科技大学建工学院
第六章 燃气管网的水力计算
第一节 管道内燃气流动的基本方程式 第二节 城市燃气管道水力计算公式和计算图表 第三节 燃气分配管网计算流量 第四节 管网水力计算
第一节 管道内燃气流动的基本方程式
一、不稳定流动方程式 假设 a、地下燃气管道的温度变化不大，可认为是等温流动 b、地下燃气管道的标高变化不大，可不计管道纵轴方向的重力作用分
三、室内燃气管道的计算 在室内燃气管道计算之前，必须先选定和布置用户燃气用具，并画出管道系统
图。 计算步骤 1、将各管段按顺序编号 2、求各管段的计算流量 3、求得各管段的长度，根据计算流量预选管径 4、算出各管段的局部阻力系数，求出其当量长度，的管段的计算长度。 5、求各管段的阻力损失 6、计算各管段的附加压头 7、求各管段实际的压力损失 8、求室内燃气管道的总压力将 9、以总压力将与允许的计算压力降相比较，如不合适，则可改变个别管段的管
径，直至总压力降小于并趋近于允许值为止。
二、环状管网的水力计算
计算步骤
1、绘制管网平面示意图，对节点、管段、环网编号，并标明管道长度、集中负 荷、起源或调压站位置等。
2、计算管网各管段的途泄流量。
3、按气流沿最短路径从供气点流向零点的原则，拟定环网各管段中的燃气流向。 气流方向总是流离供气点，不应逆向流动。
Q=αQ1+Q2
Q—计算流量 Nm3/h
Q1—途泄流量 Nm3/h
Q2—转输流量 Nm3/h
α—流量折算系数
一般来说，流量折算系数α取0.55，故燃气分配管道的计算流量为
Q=0.55Q1+Q2
二、途泄流量的计算 途泄流量包括大量居民用户、小型公共建筑用户及小型工业
用户的流量。 1、根据供气范围内的道路和建筑物的布局划分街区 2、计算各管段单位长度的途泄流量 3、求管段的途泄流量
第六章 燃气管网的水力计算
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第六章 燃气管网的水力计算
第一节 管道内燃气流动的基本方程式 第二节 城市燃气管道水力计算公式和计算图表 第三节 燃气分配管网计算流量 第四节 管网水力计算
第一节 管道内燃气流动的基本方程式
一、不稳定流动方程式 假设 a、地下燃气管道的温度变化不大，可认为是等温流动 b、地下燃气管道的标高变化不大，可不计管道纵轴方向的重力作用分
三、室内燃气管道的计算 在室内燃气管道计算之前，必须先选定和布置用户燃气用具，并画出管道系统
图。 计算步骤 1、将各管段按顺序编号 2、求各管段的计算流量 3、求得各管段的长度，根据计算流量预选管径 4、算出各管段的局部阻力系数，求出其当量长度，的管段的计算长度。 5、求各管段的阻力损失 6、计算各管段的附加压头 7、求各管段实际的压力损失 8、求室内燃气管道的总压力将 9、以总压力将与允许的计算压力降相比较，如不合适，则可改变个别管段的管
5第六章 燃气管网水力计算_图文-文档资料
dp w2 dx d 2
ρ w =const
P=Zρ RT
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
2 2 2 p p Q T 10 1 2 1 . 27 10 5 Z L d T 0
p1—燃气管道始端的绝对压力，kPa； p2—燃气管道末端的绝对压力，kPa； Q—燃气管道的计算流量，m3/s； d—管道内径，mm；
式中 lg－常用对数； K－管壁内表面的当量绝对粗糙度（mm）； Re－雷诺数（无量纲Re=dw/ν ν 为运动粘度）。
燃气管道摩擦阻力计算公式及图表（附录2）
低压燃气管道从调压站到最远燃具管道允许的阻力损失
P 0 . 75 P 150 d n
式中 Δ p d－从调压站到最远燃具管道允许的阻力损失，含室内燃气管 道允许的阻力损失（Pa）； Pn－低压燃具的额定压力（Pa）。
qA
Q A L 1 2 3 4 56 1
qB
QB L1 2 11
qC
QC L1 1237
式中 QA、QB、QC—为A、B、C 各区的小时计算流量，m3/h； L—管段长度，m。
计算管段的途泄流量
Q q q L B A 1 2
1 2 1
燃气分配管段计算流量确定
附加压头
p g h a g
Δ p—附加压头，Pa； g—重力加速度，m/s2； ρ a—空气密度，kg/m3； ρ g—燃气密度，kg/m3； Δ h—管道终端与始端的标高差，m。
局部阻力
2 w T p 0 2 T 0
p — 局部阻力的压力损失，Pa； — 计算管段中局部阻力系数总和； w —燃气在管道中的流速，m/s； 燃气密度， — kg/m3； 0 T—燃气绝对温度，K； T0—273K。
燃气管网水力计算
燃气供应
第6章 燃气管网水力计算
第一节 燃气管网设计计算
水力计算的任务
➢ 设计计算：根据计算流量（Q）和允许压力损失 （△P）计算管径（D），进而决定管网投资与金属 消耗量等
➢校核计算：对已有管道进行流量（Q）和压力损失 （△P）的验算，已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
➢意义：关系到输配系统经济性和可靠性，是城镇 燃气规划与设计中的一项重要工作
• 转输流量：流经燃气管段，并转送给后续管段的流量 Q2称为转输流量
燃气供应
第6章 燃气管网水力计算
第一节 燃气管网设计计算
（一）燃气分配管网的供气方式
➢ 管段沿途不输出燃气，这种管段的燃气流量是不变的 Q1 ＝ 0, Q2 ≠0
➢ 由管段始端进入的燃气在途中全部供给各个用户 Q1 ≠ 0, Q2 ＝ 0
Z 压缩因子， 当燃气压力小于1.2MPa
（表压）时，取Z =1；
d 管道直径，mm
L 燃气管道的计算长度，km
燃气管道摩擦阻力系数
燃气密度，kg/m3
T 设计中所采用的燃气温度，K
T0 标准状态气体绝对温度，273.15K
燃气供应
第6章 燃气管网水力计算
第一节 燃气管网设计计算
8）由管段的压力降推算管网节点的压力：
节点压力需满足要求，管道压力降过小而不经济时，需调整管
径，重复6）、7）两步计算
燃气供应
第6章 燃气管网水力计算
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
(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)燃具的布置
燃气供应
Q1 - 途泄流量，m3 /h Q2 - 转输流量，m3 /h
第6章 燃气管网水力计算
第一节 燃气管网设计计算
水力计算的任务
➢ 设计计算：根据计算流量（Q）和允许压力损失 （△P）计算管径（D），进而决定管网投资与金属 消耗量等
➢校核计算：对已有管道进行流量（Q）和压力损失 （△P）的验算，已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
➢意义：关系到输配系统经济性和可靠性，是城镇 燃气规划与设计中的一项重要工作
• 转输流量：流经燃气管段，并转送给后续管段的流量 Q2称为转输流量
燃气供应
第6章 燃气管网水力计算
第一节 燃气管网设计计算
（一）燃气分配管网的供气方式
➢ 管段沿途不输出燃气，这种管段的燃气流量是不变的 Q1 ＝ 0, Q2 ≠0
➢ 由管段始端进入的燃气在途中全部供给各个用户 Q1 ≠ 0, Q2 ＝ 0
Z 压缩因子， 当燃气压力小于1.2MPa
（表压）时，取Z =1；
d 管道直径，mm
L 燃气管道的计算长度，km
燃气管道摩擦阻力系数
燃气密度，kg/m3
T 设计中所采用的燃气温度，K
T0 标准状态气体绝对温度，273.15K
燃气供应
第6章 燃气管网水力计算
第一节 燃气管网设计计算
8）由管段的压力降推算管网节点的压力：
节点压力需满足要求，管道压力降过小而不经济时，需调整管
径，重复6）、7）两步计算
燃气供应
第6章 燃气管网水力计算
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
(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)燃具的布置
燃气供应
Q1 - 途泄流量，m3 /h Q2 - 转输流量，m3 /h
第六章 燃气管网水力计算
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；
选择各管段的管径。
第六章
26
❖ （6）算各管段实际压力降及各环压力闭合差
解：（1）在平面图上编号、标注
第六章
30
100Nm3/h
3
300 4
400
5
600
600
FⅠ=15
FⅡ=20
300 2
400 6
1
450
FⅢ=24
8
7
第六章
31
450
❖ （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
32
❖ （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。
(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
24
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；
P12
P22 L
1.271010 Q02
d5
0
T T0
Z
Re wd
w
Q0
d2
P12
P22 L
f (Q0 , d, 0 ,T ,T0 , Z, K, v)
第六章 燃气管网的水力计算课件
第六章 燃气管网的水力 计算
一、不稳定流动方程式
燃气是可压缩流体，一般情况下管道内燃 气的流动时不稳定流。由于气田调节采气 的工况，压送机站开动压缩机不同台数的 工况以及用户用气量变化的工况，都决定 了其具有不稳定流的性质，这些因素导致 管道 内燃气的压力变化和流量变化。随着 管道内沿程压力的下降，燃气的密度也在 减小。只有在低压管道中燃气密度的变化 可忽略不计。此外，在多数情况下，管道 内燃气的流动可认为是等温的，其温度等 于埋管周围土壤的温度。
(三）汁算各管段革位长度途泄流量 汁算中可以认为，途泄流量是沿管段均匀输出的，管 段单位长度的途泄流量为
图6-9中A、B、C各 小区管道单位长 度途泻为：
（四）求管段途泄流量
管段途泻流量等于单位长度途泻流量乘以该管段长度； 需同时向两侧供气时，其途泻流量为两侧的单位长度 途泻流量之和乘以该管段长度。
尼古拉茨公式：
谢维列夫公式：
对于新钢管： 对于新铸铁管：
过渡区 对于新钢管： 对于新铸铁管：
阻力平方区 尼古拉茨半经验公式： 谢维列夫公式： 对于新钢管： 对于新铸铁管：
城市燃气管道水力计算公式和计算图 表
一、低压燃气管道摩擦阻力损失计算公式 （一）层流状态(Re<2100)
式5-4 （二）临界状态(Re=2100-3500)
三、燃气管道的摩擦阻力系数 概念：它是反映管内燃气流动摩擦阻力的确个无因次
系数，其值与燃气在管道内的流动状况，燃气性质， 管材(内壁粗糙度)及连接方法，安装质量有关。
不同流态区的摩阻系数的经验及半经验公式 （一）层流区：
（二）临界区：
（三）紊流区
1.适用于整个紊流区的通用公式：
柯列勃洛克公式： 阿里特苏里公式： 谢维列夫公式： 2.适用于一定流态区的专用公式： （1）水力光滑区
一、不稳定流动方程式
燃气是可压缩流体，一般情况下管道内燃 气的流动时不稳定流。由于气田调节采气 的工况，压送机站开动压缩机不同台数的 工况以及用户用气量变化的工况，都决定 了其具有不稳定流的性质，这些因素导致 管道 内燃气的压力变化和流量变化。随着 管道内沿程压力的下降，燃气的密度也在 减小。只有在低压管道中燃气密度的变化 可忽略不计。此外，在多数情况下，管道 内燃气的流动可认为是等温的，其温度等 于埋管周围土壤的温度。
(三）汁算各管段革位长度途泄流量 汁算中可以认为，途泄流量是沿管段均匀输出的，管 段单位长度的途泄流量为
图6-9中A、B、C各 小区管道单位长 度途泻为：
（四）求管段途泄流量
管段途泻流量等于单位长度途泻流量乘以该管段长度； 需同时向两侧供气时，其途泻流量为两侧的单位长度 途泻流量之和乘以该管段长度。
尼古拉茨公式：
谢维列夫公式：
对于新钢管： 对于新铸铁管：
过渡区 对于新钢管： 对于新铸铁管：
阻力平方区 尼古拉茨半经验公式： 谢维列夫公式： 对于新钢管： 对于新铸铁管：
城市燃气管道水力计算公式和计算图 表
一、低压燃气管道摩擦阻力损失计算公式 （一）层流状态(Re<2100)
式5-4 （二）临界状态(Re=2100-3500)
三、燃气管道的摩擦阻力系数 概念：它是反映管内燃气流动摩擦阻力的确个无因次
系数，其值与燃气在管道内的流动状况，燃气性质， 管材(内壁粗糙度)及连接方法，安装质量有关。
不同流态区的摩阻系数的经验及半经验公式 （一）层流区：
（二）临界区：
（三）紊流区
1.适用于整个紊流区的通用公式：
柯列勃洛克公式： 阿里特苏里公式： 谢维列夫公式： 2.适用于一定流态区的专用公式： （1）水力光滑区
06-燃气管网的水力计算
LⅡ (400 600) 2 2000m
LⅢ (300 450+400) 2 2300m
(4)求单位长度的途泄流量
Q q L
540 3 qⅠ 0.300m （ / m h） 1800 720 3 qⅡ 0.360m （ / m h） 2000
Q
16 2
Q
6-5 1
Q
6-7 1
Q
7 8 1 3
216 169 113 498m / h
Q
65 2
0
78 1
Q
67 2
7 8 2
Q
0
113
Q
Q 0.55Q1 Q2
对于Ⅰ环：
(4)求计算流量
Q 0.55Q Q 0.55 203 549 661
例题 6.1
图为某燃气输气管网， 各管段长度标于图中，3 点处有一集中用户，其 负荷预定由2-3和4-3各提 供50 m3/h。A、B、C三 环供气量分别为540、 720、864m3/h。 （1）求管段1-4的计算 流量（α取0.55）。
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
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Ⅰ与Ⅲ共用的管段，对于Ⅰ环： 1-2，其校正流量为-5.5-(-11.0)=+5.5。对于 Ⅲ环：1-2，其校正流量为-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
m3/h减至51 m3/h ，因而零点向点7方向移动了
燃气管网水力计算
1、实际压力降的求解
采用微元的方法求解管段的实际压力降 简化：管段上有n条分支管，各分支管间距均相等，并且每条 分支管的途泄流量q也相等，n条分支管就管段AB均匀地分成了 n+1条小管段。 压降计算公式： 压降计算公式：
∆P = KQ 1.75 l
流进管段的总流量： 流进管段的总流量： QN=Q2+Q1 每一条分支管段的流量： 每一条分支管段的流量：
Q02 T 5 ρ0 d T0
∆ ∆P dν = 6.89 × 10 6 + 192.2 d L Q0
∆P dν 6 1 = 6.39 × 10 + 5158 d L Q0
0.25
Q02 T ρ0 T0 d5
Q02 T ρ0 T0 d5
2、运动粘度： 运动粘度： 人工燃气： 人工燃气： ν＝25 ×10－6 m 2 /s 天然气： 天然气：
ν＝15 ×10－6 m 2 /s
3、取钢管的当量绝对粗糙度： ∆＝0.00017m 取钢管的当量绝对粗糙度：
例 题 1：
3 已知： 运动粘度： 已知：人工燃气的密度 ρ0＝0.5Kg/Nm 运动粘度： ，
的低压燃气钢管，当流量Q0＝10Nm3/h时，管段压力降 的低压燃气钢管，当流量Q /h时 4Pa，求该管道管径。 为4Pa，求该管道管径。
∆p 4 ∆p 0.04 = 0.08(p/m) ( )ρ0 =0.5＝ = 0.04(p/m) ( )ρ0 =1＝ a a l 100 l 0.5
据流量和压降查表得： 据流量和压降查表得：d=80mm
第六章 城市燃气管网的水力计算
燃气管网水力计算的任务： 1．根据燃气的计算流量和允许的压力损失计算管道 直径，以确定管道投资和金属消耗。 2．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。
燃气基础知识 第六章 燃气管网水力计算
数值与燃气在管道内的流动状况、燃气性质、管道材质（管道内壁粗糙度） 及连接方法、安装质量等因素有关； ρ—燃气密度，kg/m3； T—设计中所采用的燃气温度，K； T0—标准状态绝对温度，273.15K； Z—压缩因子；当燃气压力小于1.2MPa（表压）时，取Z=1； L—燃气管道的计算长度，km。
家用燃气表及灶具安装规定及要求
1）燃气用户应单独设置燃气表；燃气表应根据燃气的工作 压力、温度、流量和允许的压力降等条件选择； 2）燃气表宜安装在不燃或难燃结构的室内通风良好和便于 查表、检修的地方； 3）严禁安装在下列场所：卧室、卫生间及更衣室内；设备 的管道井内，或有可能滞留泄漏燃气的隐蔽场所；环境温度 高于45℃的地方；经常潮湿的地方，堆放易燃易爆、易腐蚀 或有放射性物质等危险的地方；有变、配电等电气设备的地 方；有明显振动影响的地方；高层建筑中的避难层及安全疏 散楼梯间内。 4）使用人工煤气和天然气时，燃气表的环境温度应高于0℃； 使用液化石油气时，应高于其露点5℃以上；高位安装燃气 表，表底距地面不宜小于1.4m；低位安装时，表底距地面不 得小于10cm。
式中 Q—计算流量，m3/h Q1—途泄流量，m3/h； Q2—转输流量，m3/h；
节点流量
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
节点1
q1 0.55Q1 61 0.45Q1 12
节点2
q2 0.55Q1 12 0.55Q1 52 0.45Q1 23
（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：增加阻力；高低层系 统分设；用户调压器；专用灶具。 （3）补偿温差产生的变形。
家用燃气表及灶具安装规定及要求
1）燃气用户应单独设置燃气表；燃气表应根据燃气的工作 压力、温度、流量和允许的压力降等条件选择； 2）燃气表宜安装在不燃或难燃结构的室内通风良好和便于 查表、检修的地方； 3）严禁安装在下列场所：卧室、卫生间及更衣室内；设备 的管道井内，或有可能滞留泄漏燃气的隐蔽场所；环境温度 高于45℃的地方；经常潮湿的地方，堆放易燃易爆、易腐蚀 或有放射性物质等危险的地方；有变、配电等电气设备的地 方；有明显振动影响的地方；高层建筑中的避难层及安全疏 散楼梯间内。 4）使用人工煤气和天然气时，燃气表的环境温度应高于0℃； 使用液化石油气时，应高于其露点5℃以上；高位安装燃气 表，表底距地面不宜小于1.4m；低位安装时，表底距地面不 得小于10cm。
式中 Q—计算流量，m3/h Q1—途泄流量，m3/h； Q2—转输流量，m3/h；
节点流量
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
节点1
q1 0.55Q1 61 0.45Q1 12
节点2
q2 0.55Q1 12 0.55Q1 52 0.45Q1 23
（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：增加阻力；高低层系 统分设；用户调压器；专用灶具。 （3）补偿温差产生的变形。
第六章燃气管网的水力计算
第六章燃气管网的水力计算第一节管道内燃气流动的基本方程式我们先看以下燃气管道计算的不稳定流动方程。
一、不稳定流动方程式燃气是可压缩流体，一般情况下管道内燃气的流动是不稳定流，管道内燃气的压力和流量在流动过程中都会发生变化，除此之外，随着管道内沿程压力的下降燃气的密度也在减小，而管道内燃气的温度可以认为是不变的，其温度等于管道周围土壤的温度。
这样，决定燃气流动状态的参数为：压力P，流速w和密度ρ，他们均随燃气流动的距离和时间而变化。
是距离L和时间τ的函数，即为了求得燃气流动的状态参数P，w和ρ，必须借助于运动方程，连续性方程和状态方程三个方程。
对管道内的燃气列出运动方程和连续性方程，再将其与状态方程组合，可以得到求解管道内燃气流动的基本方程式：其中α指的是燃气管道对水平面的倾斜角。
λ为摩阻系数，d是燃气管道的内径。
从理论上讲，该式可用来求解在燃气管道中任意断面x和任一时间τ的气流参数P，ρ和流速w，但实际上这一组非线性偏微分方程组很难求解析解，在工程上常可忽略某些对计算结果影响不大的项，并对该方程组进行线性简化，可求得近似解。
到简化后的方程组为：其中c为声速上式即为简化后的燃气管道不稳定流动方程组，但在实际生产和生活中，该方程的应用并不多，除了单位时间内输气量波动大的超高压天然气长输管线要用到上面的不稳定流进行计算外，设计城市燃气管道时燃气流动的不稳定性可以不考虑。
因此我们下面主要讲一下燃气管到计算的稳定流动方程式。
二、稳定流动方程式通常在城市燃气管网工程设计中，将某一小段时间内（如一小时或一天）的管内流动作为稳定流动，认为各运动参数P ，w 和ρ不随时间变化。
这样这三个参数对时间的偏导数都等于0，即0=∂∂τP0=∂∂τρ0=∂∂τω将他们带入不稳定流动方程组，然后进行适当简化积分后可得稳定流动燃气管计算的公式：该方程可以用来计算高压和低压燃气管道。
其中P1是管道起始端管内燃气的绝对压力Pa ，P2是L 处管道内燃气的绝对压力Pa ， λ为摩阻系数，Q 0为燃气管道的计算流量Nm 3/s ， d 是管道内径m ，0ρ为燃气的密度kg/Nm 3P 0为标准大气压，P 0=101325Pa ，T 为燃气的温度K ，T 0为标准状态温度，T 0=273.16KZ 是燃气在管内所处温度压力下的压缩因子，Z 0是燃气在标准状态下的压缩因子， 将该式用于计算低压燃气管道压降时可以进行简化，P m 为管道起始端和末端压力的算数平均值，，低压管道本身压力很低，可以认为0P P m ≈，带入稳定流动计算公式可得：若考虑城市燃气管道的压力一般在1.6MPa 以下，此时可认为10=≈Z Z ，并将公式中的各参数采用工程中常用的单位，P 的单位用kPa ，L 的单位采用km ，流量的单位采用Nm 3/h ，管道内径d 的单位采用mm ，则第三部分我们看一下计算公式中的摩阻系数λ 三、燃气管道的摩擦阻力系数简称摩阻系数，是反映管内燃气流动摩擦阻力的一个无因次系数，与燃气在管道内 的流动状况、管道材质、管道的连接方法及安装质量、燃气的性质等因素有关，是雷诺数Re 和相对粗糙度d∆的函数。
城市燃气课件 第六章燃气管网水力计算
决定水力计算图表的因素主要有三个，不同的燃气种 类、管道的压力级别、不同的管道材质。三者的不同 组合得到不同的水力计算图表。
图：燃气97 6－4、5
计算图表的绘制条件：
1、燃气密度按 0＝1Kg/Nm 3 计算，使用时不同的燃
气密度要进行修正。
低压管道：
p l
(
p l
)
0
1
高中压管道：
①管段的途泄流量等于单位长度途泄流量乘以该管段的长 度。 ②若管段是两个小区的公共管道，需同时向两侧供气时， 其途泄流量应为两侧的单位长度途泄流量之和乘以管长。
P g a g H 100.6Pa
P2 17m
－0.6m
P1
五、局部阻力损失计算
当燃气流经三通管、弯管、变径异型管、阀门等管路附件时， 由于几何边界的急剧改变，燃气在管道内气流方向和气流断 面改变，燃气运动受到扰乱，必然产生额外的压力损失。
城市燃气管网计算时，管网的局部损失一般以沿程损失的 5~10%估计.
----燃气在管道中的流速，m/s；
0 ----燃气密度，kg/Nm3；
T ----燃气绝对温度，K，T0=273K。
2、当量长度法
P
2
2
0
T0
＝
L2 d
2
2
0
T T0
L2
d
当量长度不但与局部阻力系数有关，还与管径、沿程 阻力系数有关
因此，管件的局部压力降等于其当量长度为L2的直线管段 的沿程压力降，在计算管道及管道附件的总压力降时，管 道计算长度L应为
一、低压燃气管道水力计算公式
层流区(Re<2100)：
图：燃气97 6－4、5
计算图表的绘制条件：
1、燃气密度按 0＝1Kg/Nm 3 计算，使用时不同的燃
气密度要进行修正。
低压管道：
p l
(
p l
)
0
1
高中压管道：
①管段的途泄流量等于单位长度途泄流量乘以该管段的长 度。 ②若管段是两个小区的公共管道，需同时向两侧供气时， 其途泄流量应为两侧的单位长度途泄流量之和乘以管长。
P g a g H 100.6Pa
P2 17m
－0.6m
P1
五、局部阻力损失计算
当燃气流经三通管、弯管、变径异型管、阀门等管路附件时， 由于几何边界的急剧改变，燃气在管道内气流方向和气流断 面改变，燃气运动受到扰乱，必然产生额外的压力损失。
城市燃气管网计算时，管网的局部损失一般以沿程损失的 5~10%估计.
----燃气在管道中的流速，m/s；
0 ----燃气密度，kg/Nm3；
T ----燃气绝对温度，K，T0=273K。
2、当量长度法
P
2
2
0
T0
＝
L2 d
2
2
0
T T0
L2
d
当量长度不但与局部阻力系数有关，还与管径、沿程 阻力系数有关
因此，管件的局部压力降等于其当量长度为L2的直线管段 的沿程压力降，在计算管道及管道附件的总压力降时，管 道计算长度L应为
一、低压燃气管道水力计算公式
层流区(Re<2100)：
第六章 燃气管网的水力计算(二)
居民生活用燃具的同时工作系数k
同类型燃 具数目N 1 2 燃气双眼灶 1.00 1.00 燃气双眼灶和 快速热水器 1.00 0.56 同类型燃 具数目N 40 50 燃气双眼灶 0.39 0.38 燃气双眼灶和 快速热水器 0.18 0.178
3
4 5 6 7 8
0.85
0.75 0.68 0.64 0.60 0.58
枝状管网水力计算表
管 段 号
4-5 3-4 管径 额定流 用户 同时 计算流 d 量q 数N 工作 量Q （m （m3/h）（户） 系数k （m3/h） m） 2.4 50 0.178 21.36 81.36 50 80 实际 ΔP/l （Pa/ m） 1.83 2.40
管段 摩擦阻力 总阻力 长度l 损失ΔP1 损失ΔP （m） （Pa） （Pa）
Pa/M
由Q=1.7 m3/h，在 P 6.52 Pa/m附近查得管径 L 0 1 d=15mm（天然气支管管径不得小于15mm），
P 6.50 L 0 1
Pa/m；
对应实际密度下 的 P
L
6.50 0.73 4.75
300
400 500 700
0.30
0.29 0.28 0.26
0.15
0.14 0.138 0.134
25
30
0.43
0.40
0.20
0.19
1000
2000
0.25
0.24
0.13
0.12
然后选取枝状管网的干管，根据给定的允许压 力降及由高程差而产生的附加压头来确定管道 的单位长度允许压力降； 根据管段的计算流量及单位长度允许压力降来 选择标准管径； 根据所选的标准管径，求出各管段实际阻力损 失（摩擦阻力损失和局部阻力损失），进而求 得干管总的阻力损失。
燃气工程燃气管网水力计计算题算课件
应急预案
制定燃气管道应急预案，确保在突发情况下及时 响应并采取有效措施，降低事故风险。
06
总结与展望
总结
燃气管网水力计算的重要性
燃气管网水力计算是燃气工程中非常重要的一环，它直接关系到燃气管道的设计和使用安全。通过水 力计算，可以确定管道的直径、长度、压力等参数，以及管道的铺设方式和位置，从而确保管道在使 用过程中能够安全、稳定地运行。
实例二：复杂燃气管网的水力计算
确定管网中的节点和分支
评估管网的水力性能 确定管网中的燃气压力和流速
确定管网中的流量和压力 计算管网中的水力损失
实例三
确定管网中的流量和压力
确定管网中的燃气压力和流速
确定管网中的节点和分支
考虑燃气压力和流速的变化对水 力损失的影响
评估管网的水力性能
05
燃气管网水力计算的优化和改进建议
管网的基本组成
管道结构
介绍燃气管道的组成结构 ，包括管材、管径、管道 附件等。
管道布置
阐述燃气管道的布置原则 和要求，如安全性、经济 性、可行性等。
管道压力等级
根据燃气管道的压力要求 ，分类别介绍不同压力等 级的管道及其适用范围。
水力计算的基本原理
流体动力学基础
简要介绍流体动力学的基本概念 和公式，为后续水力计算提供理
燃气管网水力计算的基本步骤
燃气管网水力计算通常包括以下基本步骤
01
02
1. 确定燃气管道系统的布局和参数；
2. 根据已知条件和实际情况选择合适的计 算方法和公式；
03
04
3. 对燃气管道系统进行分段，确定每个分 段内的流量和阻力等参数；
4. 根据分段计算结果，推算整个燃气管道 系统的水力特性；
制定燃气管道应急预案，确保在突发情况下及时 响应并采取有效措施，降低事故风险。
06
总结与展望
总结
燃气管网水力计算的重要性
燃气管网水力计算是燃气工程中非常重要的一环，它直接关系到燃气管道的设计和使用安全。通过水 力计算，可以确定管道的直径、长度、压力等参数，以及管道的铺设方式和位置，从而确保管道在使 用过程中能够安全、稳定地运行。
实例二：复杂燃气管网的水力计算
确定管网中的节点和分支
评估管网的水力性能 确定管网中的燃气压力和流速
确定管网中的流量和压力 计算管网中的水力损失
实例三
确定管网中的流量和压力
确定管网中的燃气压力和流速
确定管网中的节点和分支
考虑燃气压力和流速的变化对水 力损失的影响
评估管网的水力性能
05
燃气管网水力计算的优化和改进建议
管网的基本组成
管道结构
介绍燃气管道的组成结构 ，包括管材、管径、管道 附件等。
管道布置
阐述燃气管道的布置原则 和要求，如安全性、经济 性、可行性等。
管道压力等级
根据燃气管道的压力要求 ，分类别介绍不同压力等 级的管道及其适用范围。
水力计算的基本原理
流体动力学基础
简要介绍流体动力学的基本概念 和公式，为后续水力计算提供理
燃气管网水力计算的基本步骤
燃气管网水力计算通常包括以下基本步骤
01
02
1. 确定燃气管道系统的布局和参数；
2. 根据已知条件和实际情况选择合适的计 算方法和公式；
03
04
3. 对燃气管道系统进行分段，确定每个分 段内的流量和阻力等参数；
4. 根据分段计算结果，推算整个燃气管道 系统的水力特性；
燃气管网水力计算
x
2
n
n
1 1.75(2
1)
x
0.66(2
1) 2
x
2
n
n
1 1.75(n
1
1)
x
0.66(n
1
1)2
x
2
n
n
(
n
1
)
1.75
x
(
1
2
n
)
0.66
x
2
(
12
22
n2
)
n
n
n( n 1 ) 2
1
1.75(1
1)
x
0.66(1
1) 2
x
2
n
n
1
1.75(2
1)
x
0.66(2
1) 2
x
2
n
n
1
1.75(n
1 1)
x
0.66(n
1 1)2
x
2
n
n
1 1.75(1
1)
x
0.66(1
1) 2
第六章 城市燃气管网的水力计算
燃气管网水力计算的任务： 1．根据燃气的计算流量和允许的压力损失计算管道
直径，以确定管道投资和金属消耗。 2．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。
第六章_燃气管网的水力计算案例
第六章_燃气管网的水力计算案例燃气管网的水力计算是指在一定工作条件下，通过计算管网中的流量、压力等参数，来判断管网运行的性能和工况的稳定性。
水力计算是燃气管网设计和运行的重要依据，能够保障管网的正常运行和安全性。
下面将以一个燃气供气管网的水力计算案例来进行详细介绍。
案例：小区的燃气供气管网有3条支路管线，分别是A、B、C。
管线A和管线B通过阀门1相连接，管线B和管线C通过阀门2相连接。
管线A上有一个燃气表，管线C上有一个燃气应急放散阀。
已知各管段的长度、直径、流量和压力差，要求通过水力计算来判断各个管段的流量、压力和流速。
首先，我们需要列出各个管段的参数：管段A：长度L1，直径D1，流量Q1，压力差ΔP1管段B：长度L2，直径D2，流量Q2，压力差ΔP2管段C：长度L3，直径D3，流量Q3，压力差ΔP3根据水力计算的基本原理，我们可以利用管网模型和压力平衡方程来进行计算。
首先计算管段A的流量、压力和流速。
通过压力平衡方程可以得到：Q1=(π/4)*(D1^2)*v1ΔP1=λ*(L1/D1)*(v1^2)/2其中，v1为管段A的流速，λ为管道摩阻系数。
接下来计算管段B的流量、压力和流速。
通过阀门1和压力平衡方程可以得到：Q2=Q1ΔP2=ΔP1+λ*(L2/D2)*(v2^2)/2其中，v2为管段B的流速。
最后计算管段C的流量、压力和流速。
Q3=Q2ΔP3=ΔP2+λ*(L3/D3)*(v3^2)/2其中，v3为管段C的流速。
根据以上方程，我们可以利用迭代法或数值计算方法来求解各个管段的流量、压力和流速。
首先可以假设一个初始值，然后通过迭代或者数值计算逐步逼近求解。
在实际运算中，还需要考虑管道材料的摩阻系数、流量的单位换算、附加阻力等因素，以提高计算的精确性。
通过上述的水力计算，我们可以得到燃气供气管网各个管段的流量、压力和流速参数。
然后可以根据这些参数来判断管网的流动状态和工况是否正常，以及是否需要进行管网的优化和调整。
城市燃气输配课件：燃气管网水力计算
P＝P(x, ) ＝(x, ) ＝(x, )
解决问题的思路： 为了求得P、ρ及W必须借助于三个方程：
运动方程 连续性方程 状态方程
两点说明： 管道内燃气的流动为一维流动； 管道内燃气的流动为等温流动。（一） Nhomakorabea运动方程
物体动量的改变等于作用于该流体上所有力的冲量之和
dI Nid
i
I —微小体积燃气动量的向量
x
(W 2 ) Fdxd
x
由于流体的流动和位移，因断面上参数值的变化而 引起的动量的改变量。
总的动量改变量
燃气微元Fdx的总的动量改变量为动量随时间的 改变量与动量随位置的改变量的和。
(W ) Fdxd (W 2 ) Fdxd
x
惯性项，反映了流动的不稳定 性，具有定点的动量变化的特 征。
对流项，反映因位置变化 而引起参数变化所造成的 动量的改变量。为了使气 流加速而消耗的功。
Qd 0管燃道气内管径道，PP1计2 Pm算d；P流量ρ2，10-6-N2--m--3燃Qd/s05；2气的0 P密0 T度T0 ，ZZ0kg0/LNdmx3；
稳定P0流标动准大燃气气压管，道P1的=1水013力25公Pa式； T：燃气绝对温度，K；
TZ00燃标气准标状准态P1状下2 态的P绝压22对缩温系1度数.6；，2TL0Qd=管20527道3K长0；P度0Z，T压T0m缩Z；Z系0 数L ，K；
燃气不稳定流动的原因： 气源工作的不稳定 压气设备工作的不稳定 燃气用户用气量随时间变化的不稳定
决定燃气流动状态的参数：
压力P 密度ρ
流速
温度 四者是随时间τ、离起点的距离x而变的函数
在多数情况下，管道内燃气的流动可认为是等温的， 其温度等于埋管周围土壤的温度。因此，决定燃气 流动状态的参数为：
解决问题的思路： 为了求得P、ρ及W必须借助于三个方程：
运动方程 连续性方程 状态方程
两点说明： 管道内燃气的流动为一维流动； 管道内燃气的流动为等温流动。（一） Nhomakorabea运动方程
物体动量的改变等于作用于该流体上所有力的冲量之和
dI Nid
i
I —微小体积燃气动量的向量
x
(W 2 ) Fdxd
x
由于流体的流动和位移，因断面上参数值的变化而 引起的动量的改变量。
总的动量改变量
燃气微元Fdx的总的动量改变量为动量随时间的 改变量与动量随位置的改变量的和。
(W ) Fdxd (W 2 ) Fdxd
x
惯性项，反映了流动的不稳定 性，具有定点的动量变化的特 征。
对流项，反映因位置变化 而引起参数变化所造成的 动量的改变量。为了使气 流加速而消耗的功。
Qd 0管燃道气内管径道，PP1计2 Pm算d；P流量ρ2，10-6-N2--m--3燃Qd/s05；2气的0 P密0 T度T0 ，ZZ0kg0/LNdmx3；
稳定P0流标动准大燃气气压管，道P1的=1水013力25公Pa式； T：燃气绝对温度，K；
TZ00燃标气准标状准态P1状下2 态的P绝压22对缩温系1度数.6；，2TL0Qd=管20527道3K长0；P度0Z，T压T0m缩Z；Z系0 数L ，K；
燃气不稳定流动的原因： 气源工作的不稳定 压气设备工作的不稳定 燃气用户用气量随时间变化的不稳定
决定燃气流动状态的参数：
压力P 密度ρ
流速
温度 四者是随时间τ、离起点的距离x而变的函数
在多数情况下，管道内燃气的流动可认为是等温的， 其温度等于埋管周围土壤的温度。因此，决定燃气 流动状态的参数为：
第六章 燃气管网的水力计算
流出 0.45Q1 流入 0.55Q1
计算机计算燃气环网
方法： 把途泄流量分配到管段 的两端。
管1 Q 1 1
Q1
3
管3
管2 Q 2 1
环网某节点流量q′
1 1 3 1
Q1
4
管4
q 0 . 55 ( Q Q ) 0 . 45 ( Q Q )
2 1 4 1
第六章 21
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。
6.2.1
燃气分配管网计算流量
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 16
第六章 4
（2）低压燃气管道单位长度摩擦阻力损失
P l 6 . 26 10
7
Q0 d
2
5
0
T T0
其中：Δ P——燃气管道始末端压力损失,pa l——计算长度，m
Pm——（P1+P2)/2≈P0
第六章
5
（3）燃气管道摩擦阻力系数λ
与流动状况、燃气性质、管道材质、连接方式、 安装质量有关。
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； 选择各管段的管径。
第六章 26
（6）算各管段实际压力降及各环压力闭合差
计算机计算燃气环网
方法： 把途泄流量分配到管段 的两端。
管1 Q 1 1
Q1
3
管3
管2 Q 2 1
环网某节点流量q′
1 1 3 1
Q1
4
管4
q 0 . 55 ( Q Q ) 0 . 45 ( Q Q )
2 1 4 1
第六章 21
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。
6.2.1
燃气分配管网计算流量
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 16
第六章 4
（2）低压燃气管道单位长度摩擦阻力损失
P l 6 . 26 10
7
Q0 d
2
5
0
T T0
其中：Δ P——燃气管道始末端压力损失,pa l——计算长度，m
Pm——（P1+P2)/2≈P0
第六章
5
（3）燃气管道摩擦阻力系数λ
与流动状况、燃气性质、管道材质、连接方式、 安装质量有关。
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； 选择各管段的管径。
第六章 26
（6）算各管段实际压力降及各环压力闭合差
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f ( Re , ) d
不同流态区的摩阻系数的经验及半经验公式 64 （一）层流区： ；（ Re 2100 ) Re
3 Re； (2100 Re 3500 ) （二）临界区： 0.0025
（三）紊流区
1.适用于整个紊流区的通用公式： 柯列勃洛克公式：
1
21g (
二、燃气管道内燃气稳定流方程式 除单位时间内输气量波动大的超高压天然气长输管线，要用不稳定 流进行计算外，在大多数情况下，设计城市燃气管道时燃气流动的 不稳定性可不予考虑。
P 0
0
W 0
P W 2 x d 2 W 常数 P ZRT
所得方程式是燃气在ห้องสมุดไป่ตู้温流动时，高压和低压燃气管道计 算的基本公式。
得到： 高、低压(Pa)燃气管道的基本计算公式
2 Q0 T Z P P 1.62 5 0 P0 L d T0 Z 0 2 1 2 2
用于低压燃气，上式简化为：
P 1 P 2 (P 1 P 2 )(P 1P 2 ) P 2P m
1
0.23 V 0.226 6 ( 1 . 9 10 ) W d 0.226
W 2.4 10 6 V
W 2.7 10 6 V
阻力平方区
谢维列夫公式：
0.75 V 0.284 6 ( 0 . 55 10 ) W d 0.284
尼古拉茨半经验公式：
1 d [2 lg(3.7 )]2
1
Re
105 Re 3 106
d 4000 Re 22.2( )8 / 7
21g (Re ) 0.8
谢维列夫公式：
0.25 Re 0.226 0.77 对于新铸铁管： K 1 0.284 Re
对于新钢管： K1 K 2
过渡区 对于新钢管： K1 K 2 对于新铸铁管： K
第六章 燃气管网的水力 计算
一、不稳定流动方程式
燃气是可压缩流体，一般情况下管道内燃
气的流动时不稳定流。由于气田调节采气 的工况，压送机站开动压缩机不同台数的 工况以及用户用气量变化的工况，都决定 了其具有不稳定流的性质，这些因素导致 管道 内燃气的压力变化和流量变化。随着 管道内沿程压力的下降，燃气的密度也在 减小。只有在低压管道中燃气密度的变化 可忽略不计。此外，在多数情况下，管道 内燃气的流动可认为是等温的，其温度等 于埋管周围土壤的温度。
( W ) 0 x
(三) 气体状态方程：P ZRT
运动方程的基础是牛顿第二定律，对
于微小体积(或称元体积)的流体可写为： 微小体积流体动量的改变量等于作用 于该流体上所有力的冲量之和，即
(一) 运动方程：
( W ) ( W 2 ) P W2 g sin x x d 2
6.1 管道内燃气流动的基本方程式
决定燃气流动状态的参数为：压力P、密度ρ和流速W，均沿管长
随时间变化，它们是距离x和时间τ的函数，即:
P P ( x, ) ( x, ) W W ( x, )
(一) 运动方程： (二) 连续性方程：
( W ) ( W 2 ) P W2 g sin x x d 2
K1 K 2
0.121 d 0.226
d Re 597 ( ) 9 / 8
对于新钢管：
W 2.4 10 6 V
6
W 对于新铸铁管： 2.7 10 V
K1
0.0143 d 0.284
城市燃气管道水力计算公式和计算图 表
(二) 连续性方程： (三) 气体状态方程：
( W ) 0 x
P ZRT
微小体积Fdx的动量变化（τ，x）等于 压力、重力、摩擦力的冲量之和。
从工程观点，运动方程中的惯性项和
对流项在大多数情况下均可忽略不计， 这是因为惯性项只在管道中燃气流量 随时间变化极大时才有意义，而对流 项只在燃气流速极大时（接近声速） 才有意义。通常管道中燃气流速不大 于20-40m/s，且流量变化的程度也不 太大。此外，在城市燃气管网中，当 标高的差值不太大时，运动方程中的 重力项一般也可以忽略不计。
2
2
对于低压燃气：Pm P0
2 2 P0 T Z Q0 1.62 Q0 T Z P P L 0 . 81 L 1 2 0 0 5 5 2 d Pm T0 Z 0 d T0 Z 0
采用习惯采用单位kPa，并考虑城市燃气管道压力一般
在1.6MPa以下，Z≈Z0=1，则高、中燃气管道和低压燃 气管道计算公式为：
2 2 2 P T 10 Q0 1 P 2 1.27 10 5 Z 式5-11 L d T0 2 Q P T 6.26107 0 l d 5 T0 式5-1
三、燃气管道的摩擦阻力系数
概念：它是反映管内燃气流动摩擦阻力的确个无因次
系数，其值与燃气在管道内的流动状况，燃气性质， 管材(内壁粗糙度)及连接方法，安装质量有关。
管道内压力越高，则燃气的密度越大，
重力项值就越大。在低压管道中，计 算压力降很小。当燃气和空气密度相 差较大时，附加压头值有时是较大的， 在计算高层建筑室内燃气立管时必须 考虑。
(四) 简化方程组
P W 2 x d 2 P 2 ( W ) C x P ZRT
2.51 ) 3.7d Re
68 阿里特苏里公式： 0.11( ) 0.25 d Re
谢维列夫公式：
(
2.适用于一定流态区的专用公式：
（1）水力光滑区
A B m ) d Re
1 m
1 m
(用于新铸铁管 )
尼古拉茨公式： 0.0032 0.0221 0.237
不同流态区的摩阻系数的经验及半经验公式 64 （一）层流区： ；（ Re 2100 ) Re
3 Re； (2100 Re 3500 ) （二）临界区： 0.0025
（三）紊流区
1.适用于整个紊流区的通用公式： 柯列勃洛克公式：
1
21g (
二、燃气管道内燃气稳定流方程式 除单位时间内输气量波动大的超高压天然气长输管线，要用不稳定 流进行计算外，在大多数情况下，设计城市燃气管道时燃气流动的 不稳定性可不予考虑。
P 0
0
W 0
P W 2 x d 2 W 常数 P ZRT
所得方程式是燃气在ห้องสมุดไป่ตู้温流动时，高压和低压燃气管道计 算的基本公式。
得到： 高、低压(Pa)燃气管道的基本计算公式
2 Q0 T Z P P 1.62 5 0 P0 L d T0 Z 0 2 1 2 2
用于低压燃气，上式简化为：
P 1 P 2 (P 1 P 2 )(P 1P 2 ) P 2P m
1
0.23 V 0.226 6 ( 1 . 9 10 ) W d 0.226
W 2.4 10 6 V
W 2.7 10 6 V
阻力平方区
谢维列夫公式：
0.75 V 0.284 6 ( 0 . 55 10 ) W d 0.284
尼古拉茨半经验公式：
1 d [2 lg(3.7 )]2
1
Re
105 Re 3 106
d 4000 Re 22.2( )8 / 7
21g (Re ) 0.8
谢维列夫公式：
0.25 Re 0.226 0.77 对于新铸铁管： K 1 0.284 Re
对于新钢管： K1 K 2
过渡区 对于新钢管： K1 K 2 对于新铸铁管： K
第六章 燃气管网的水力 计算
一、不稳定流动方程式
燃气是可压缩流体，一般情况下管道内燃
气的流动时不稳定流。由于气田调节采气 的工况，压送机站开动压缩机不同台数的 工况以及用户用气量变化的工况，都决定 了其具有不稳定流的性质，这些因素导致 管道 内燃气的压力变化和流量变化。随着 管道内沿程压力的下降，燃气的密度也在 减小。只有在低压管道中燃气密度的变化 可忽略不计。此外，在多数情况下，管道 内燃气的流动可认为是等温的，其温度等 于埋管周围土壤的温度。
( W ) 0 x
(三) 气体状态方程：P ZRT
运动方程的基础是牛顿第二定律，对
于微小体积(或称元体积)的流体可写为： 微小体积流体动量的改变量等于作用 于该流体上所有力的冲量之和，即
(一) 运动方程：
( W ) ( W 2 ) P W2 g sin x x d 2
6.1 管道内燃气流动的基本方程式
决定燃气流动状态的参数为：压力P、密度ρ和流速W，均沿管长
随时间变化，它们是距离x和时间τ的函数，即:
P P ( x, ) ( x, ) W W ( x, )
(一) 运动方程： (二) 连续性方程：
( W ) ( W 2 ) P W2 g sin x x d 2
K1 K 2
0.121 d 0.226
d Re 597 ( ) 9 / 8
对于新钢管：
W 2.4 10 6 V
6
W 对于新铸铁管： 2.7 10 V
K1
0.0143 d 0.284
城市燃气管道水力计算公式和计算图 表
(二) 连续性方程： (三) 气体状态方程：
( W ) 0 x
P ZRT
微小体积Fdx的动量变化（τ，x）等于 压力、重力、摩擦力的冲量之和。
从工程观点，运动方程中的惯性项和
对流项在大多数情况下均可忽略不计， 这是因为惯性项只在管道中燃气流量 随时间变化极大时才有意义，而对流 项只在燃气流速极大时（接近声速） 才有意义。通常管道中燃气流速不大 于20-40m/s，且流量变化的程度也不 太大。此外，在城市燃气管网中，当 标高的差值不太大时，运动方程中的 重力项一般也可以忽略不计。
2
2
对于低压燃气：Pm P0
2 2 P0 T Z Q0 1.62 Q0 T Z P P L 0 . 81 L 1 2 0 0 5 5 2 d Pm T0 Z 0 d T0 Z 0
采用习惯采用单位kPa，并考虑城市燃气管道压力一般
在1.6MPa以下，Z≈Z0=1，则高、中燃气管道和低压燃 气管道计算公式为：
2 2 2 P T 10 Q0 1 P 2 1.27 10 5 Z 式5-11 L d T0 2 Q P T 6.26107 0 l d 5 T0 式5-1
三、燃气管道的摩擦阻力系数
概念：它是反映管内燃气流动摩擦阻力的确个无因次
系数，其值与燃气在管道内的流动状况，燃气性质， 管材(内壁粗糙度)及连接方法，安装质量有关。
管道内压力越高，则燃气的密度越大，
重力项值就越大。在低压管道中，计 算压力降很小。当燃气和空气密度相 差较大时，附加压头值有时是较大的， 在计算高层建筑室内燃气立管时必须 考虑。
(四) 简化方程组
P W 2 x d 2 P 2 ( W ) C x P ZRT
2.51 ) 3.7d Re
68 阿里特苏里公式： 0.11( ) 0.25 d Re
谢维列夫公式：
(
2.适用于一定流态区的专用公式：
（1）水力光滑区
A B m ) d Re
1 m
1 m
(用于新铸铁管 )
尼古拉茨公式： 0.0032 0.0221 0.237