燃气管网水力计算
第六章_燃气管网的水力计算
局部阻力损失也可用当量长度来计算，各种管件折成相同管径管
段的当量长度L2可按下式确定：
L2 W 2 P d 2 d L2 d
对于ζ=1时各不同直径管段的当量长度可按下法求得：
根据管段内径、燃气流速及运动粘度求出Re，判别流 态后采用不同的摩阻系数λ的计算公式，求出λ值， d 而后可得： l2
( 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
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
P P ( ) 1 gas 由燃气密度进行水力计算修正： L L
从结果可知，系统最大压降值是从用
户引入管至用具14，通过计算，各管 段的管径均可确定。
课后作业
某多层住宅，已知燃气室内立管终端
标高15m，引入管始端标高-0.6m，燃 气密度0.71kg/Nm3，引入管起点压力 P1=1100Pa，燃气由起点到终点的总阻 力损失为80Pa，计算附加压头及立管 终端压力P2。
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
城市燃气课件第六章燃气管网水力计算
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05
CATALOGUE
燃气管网水力计算案例分析
案例一：某城市燃气输配管网的水力计算
总结词
复杂管网模型、多种气源、多级压力
详细描述
该案例针对某城市的燃气输配管网，建立了复杂的水力计算模型，考虑了多种 气源和多级压力的情况，通过计算和分析，确定了管网的输送能力和压力分布 。
案例二：某大型工业园区燃气管网的水力计算
目的
确保管网正常运行，优化燃气分 配，降低运营成本，预防潜在问 题。
计算原理
01
02
03
流体动力学原理
依据流体动力学的基本原 理，分析燃气在管网中的 流动状态和规律。
质量守恒定律
确保管网中燃气质量守恒 ，即流入和流出的燃气量 相等。
能量守恒定律
根据能量守恒定律，分析 燃气在管网中压力和流速 的变化。
混合模型的局限性
模型建立较为复杂，需要具备丰富 的专业知识和经验，同时对于某些 特定场景的适用性仍需进一步验证 。
03
CATALOGUE
燃气管网水力计算方法
节点法
01
节点法是一种基于管网节点压力 平衡的算法，通过求解管网中各 节点的压力和流量，计算出管网 的流量分配和压力损失。
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。
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。
燃气管网水力计算公式
燃气管网水力计算公式
1）庭院燃气管道的计算公式：
Q=N Q K K n t ∑0
式中：
Q ——庭院燃气管道的计算流量（Nm 3/h ）；
K t ——不同类型用户的同时工作系数，当缺乏资料时，可取K t =1； K 0——相同燃具或者相同组合燃具数；
N ——相同燃具或相同组合燃具数；
Q n ——相同燃具或相同组合燃具的额定流量（Nm 3/h ）
2）中压管网水力计算公式：
Z T T d
Q 1027.1L P P 052102221ρλ⨯=- ⎥⎦⎤⎢⎣
⎡+-=λλRe 51.23.7d K 2lg 1 式中：
P 1，P 2 ——管道始、末端的燃气绝对压力(kP a )；
Z ——压缩因子，当燃气压力小于1.2MPa （表压）时，压缩因子取1.0； L ——管段计算长度(km)；
Q ——燃气流量(Nm 3／s)；
d ——管道内径(m)；
ρo ——燃气的密度（Kg/Nm 3）；
λ——摩擦阻力系数；
K ——管壁内表面的当量粗糙度（mm ）；
Re ——雷诺数（无量纲）；
3）低压燃气管道单位长度的摩擦阻力损失应按下式计算：
0527T T d
1026.6p ρλQ l ⨯=∆ 式中： △P ——燃气管道摩擦阻力损失（Pa ）；
λ——燃气管道摩擦阻力系数；
Q ——燃气管道的计算流量（m 3/h ）；
d ——管道内径（mm ）；
ρ——燃气的密度（kg/ m 3）；
T ——设计中所采用的燃气温度（K ）；
T 0——273.15(K)；。
燃气管网水力计算
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
燃气管网水力计算o
（四）节点流量 常将计算管段的两端视为节点。 （流量的变化点） 流出和流入节点的流量流称为节点流量:q。 在进行燃气管网计算时，常把途泄流量Q1转 化成节点流量q来计算，相当于途泄流量只 在接节点流出，沿计算管段不再有流量流出， 管段内流量不发生变化。 由Q＝0.55Q1+Q2 可知,途泄流量Q1由末 端节点流量0.55Q1和始端节点流量(１0.55)Q1两部分来代替。
第六章 燃气管网水力计算
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
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
第一节 燃气管网设计计算p138
燃气管道水力计算的任务,是根据计 算流量和规定的压力损失来计算管径及设 备选型。正确地进行水力计算,是关系到 输配系统经济性和可靠性的问题，是城镇 燃气规划与设计中的一项重要工作.
ρ k---- 空气密度 kg/m³
kg/m³ Δ h----管道终端与始端的标高差，m
ρ
r----燃气密度
Δ P=g(ρ k-ρ r)Δ h
• • • • •
附加压头类似给水管网中的静压水头。 燃气由下至上输送时： 若燃气比空气轻，Δ P为正值，是动力。 若燃气比空气重，Δ P为负值，是阻力。 燃气由上至下输送时与之相反。
例：
天然气管，当管径为Φ 48ⅹ3.5 Q=10m³/h时，当量长度 l2 ≈1.05m
当管段的计算长度：L=L1+L2 = L1+∑ζl2 当管段的计算长度L计算出后，再乘以单位长 度摩擦阻力损失，就可以得出计算管段的总 阻力损失Δ P。 Δ P小于管道允许阻力损失说明管径选的合适。
燃气管网水力计算
• 燃气管网水力计算引言 • 管内燃气流动基本方程式 • 室内燃气管道计算 • 燃气分配管道计算流量的确定 • 环状管网的计算 • 计算机在管网平差计算中的应用
ห้องสมุดไป่ตู้
3.1 燃气管网水力计算引言
3.2 管内燃气流动基本方程式
• 燃气管道水力计算基本公式 • 燃气管网的沿程磨擦阻力系数 • 燃气管道水力计算图表 • 附加压头和局部阻力
燃气管道水力计算基本公式
❖ 水力计算基本公式的推导
❖ 水力计算基本公式
1.低压燃气管道
P 6.26107 Q2 T
L
d 5 T0
2.高压和中压燃气管道
P12 P22 L
1.27 1010
Q2 d5
T Z
T0
燃气管网的沿程磨擦阻力系数
• 流动状态不同，管道材质不同，磨擦阻力系 数计算公式不一样。详P378~379.
管网水力计算的目的
环状管网的计算方程
环状管网的计算步骤
• 环状管网的计算步骤概述 • 环状管网的具体计算步骤 • 燃气管网设计的主要步骤 • 管段流量的设定方法
环状管网的计算步骤概述
环状管网水力计算步骤
1.参照管网平面布置图绘制管网水力计算用草图； 2.编环号、节点号、标注管段长度，确定集中负荷 用户的位置； 3.已知用户用气量和已定管网布置图的基础上，计 算整个供气范围内集中负荷的用气量和单位长度 的途泄流量； 4.定零点，选择零点时应使从供气点到用户的燃气 流经的距离为最短。且自供气点流经各管段至零 点的水力半径基本相等；
途泄流量、转输流量和计算流量
节点流量和计算流量
燃气分配管道途泄流量的确定
（1）在供气范围内按不同居民人口密度划
燃气管网水力计算
图表法
P12
LP2201
3.1(kP)a2/m
P 12 LP 22 00
3.10
.7
.7 2
.(1 k7 P )2/am
1502 P22 2.17 200
四、附加压头
由于空气与燃气密度不同,当管道始、末端存在标高差时,在 燃气管道中将产生附加压头.对始末端高程差值变化甚大的 个别管段,包括低压分配管道及建筑物的室内的低压燃气管 道,必须将附加压头计算在内.
对于管段AB,途泄流量 为Q1,转输流量为Q2 管道起点A处,流量为转 输流量与途泄流量之和 ； 管道终点B处,流量仅为 Q2.
而管段内各段面处的流量是不断变化的,数值处于二者之间. 若假定沿管线长度向用户均匀地配气,则沿线流量变化呈直线关 系.
<二>燃气分配管道计算流量的确 定
确定变负荷管段 的计算流量
原则--以计算流 量求得的管段压 力降应与变负荷 管段的实际压力 降相等.
计算流量先用转输流量与途泄流量的组合来表示
QQ1Q2
式中：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,它与途泄流量与转输流量之比、
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计/N算m3,使用时不同的燃气密度
要进行修正.
低压管道： lp(lp)01
高中压管道：
p12p2 2 l
(p12 l p2 2)01
2、运动粘度：
人工燃气： ＝2510－6m2/s 天然气： ＝1510－6m2/s
燃气工程-第6章燃气管网水力计算
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。
(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：
Q 2 -30 .5 5 1 8 05 0 1 4 9
Q 1 -4 0 .5 5 3 9 5 2 8 4 5 0 2
Q 4-30 .559050100
(4)求计算流量
▪ 对于Ⅱ环：
Q 1 -6 0 .5 5 2 9 4 4 9 8 6 6 0
Q 6-50.55216083
Q 4-50.55144079
(1)环状管网的计算特点 (2)环状管网的计算步骤
(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。
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)
燃气管网的水力计算
第四章 燃气管网的水力计算燃气管网水力计算的任务是根据燃气的计算流量和允许的压力降来确定管径；在有些情况下，已知管径和压力降，求管道的通过能力。
总之，通过水力计算，来确定管道的投资和金属耗量，及保证管网工作的可靠性。
第一节 水力计算的基本公式一、摩擦阻力 1.基本公式在通常情况下的一小段时间内，燃气管道中的燃气流动可视为稳定流。
将摩擦阻力公式、连续性方程和气体状态方程组成方程组：⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧===-RTZ P const wA w d dx dP ρρρλ22（4-1） 为了对摩擦阻力公式进行积分，由连续性方程得：00Q wA ρρ=由气体状态方程得：000Z PT TZP =ρρ 代入摩擦阻力公式，在管径不变的管段中24d A π=，整理得：dx Z T TZP dQ PdP 000052028ρλπ=- （4-2）假设燃气在管道中是等温流动，则λ和T 均为常数，考虑管道压力变化不太大，Z 也可视为常数。
通过积分，得高、中压燃气管道的单位长度摩擦阻力损失为：0000520222162.1Z T TZP dQ L P P ρλ=- 4-3） 式中 P 1——燃气管道始端的绝对压力（Pa ）；P 2——燃气管道末端的绝对压力（Pa ）； P 0——标准大气压，P 0=101325Pa ； λ——燃气管道的摩擦阻力系数；Q 0——燃气管道的计算流量（Nm 3/s ） d ——管道内径（m ）；ρ0——标准状态下的燃气密度（kg/Nm 3）；T 0——标准状态下的绝对温度（273.15K ）； T ——燃气的绝对温度（K ）；Z 0——标准状态下的气体压缩因子； Z ——气体压缩因子；L ——燃气管道的计算长度（m ）对低压燃气管道，()()m P P P P P P P P 221212221⋅∆=+-=-式中 ()221P P P m +=为管道1、2断面压力的算术平均值，对低压管道，0P P m ≈，代入式（4-3），得低压燃气管道的单位长度摩擦阻力损失为：00052081.0Z T TZdQ L P ρλ=∆ （4-4） 若采用工程中常用单位，则高、中压燃气管道的单位长度摩擦阻力损失为：005201022211027.1T TZ dQ L P P ρλ⨯=- （4-5） 式中 Z ——气体压缩因子，当燃气压力小于1.2MPa （表压）时，Z 取1。
04-城市燃气-燃气管网的水力计算
n1
PQ, L Pi (Qi , li ) i 1
为进行变负荷管段的水力计算， 可以找出一个假想不变的流量 Q ， 使它产生的管段压力降与实际压 力降相等。这个不变流量 Q 称为 变负荷管段的计算流量
P PQ PQ1 Q2
Q Q1 Q2
推导过程
n
n 1 1.75 x (1 2 n)
n
0.66(12
22
n2
)
x
2
n
1 2 n n(n 1) 2
12 22 n2 n(n 1)(2n 1) 6
n 1 1.75 x n(n 1)
4、绘制图表时,标况下天然气粘度 15106 m2/s;
5、绘制图表时,标况下人工燃气粘度 25106 m2/s;
6、对于低压管道,纵坐标为P/L (Pa/m);
7 、对于高、中压管道,纵坐标为 P12 P22 [ ( k P a )2 / m ] ; L
8、绘制图表时，取钢管绝对粗糙度 0.0002 m;
二、《城镇燃气设计规范》推荐的燃气管道计算常用到 的摩阻系数和摩阻计算公式
（一）低压燃气管道
1、层流状态（Re<2100）
64
λ Re
ΔP L
1 . 1 31 01 0
Q D
0 4
υ
T ρ 0 T0
2、临界状态（2100<Re<3500）扎依琴柯
λ
0 . 0 3
Re 2100 6 5 R e 1 05
ρ
0
T T0
（2）铸铁管
λ
0 . 1 0 2 2 3 6 (1 D
城市燃气输配_燃气管网水力计算
（c）根据每个街区的燃气计算流量和燃气管道的长度，计
算管道单位长度向该街区供应的途泄流量。
q Q1 L
qA
L12
L23
QA L34 L45
L56
L61
qB
QB L12 L211
qC
L211
QC L23
L37
B C
A
F
D
E
（d）求管段的途泄流量
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。
0.81
Q02 d5
0
T T0
Z Z0
L
若采用习惯的常用单位，并考虑城市燃气管道的压力一般在 4.0Mpa以下，故可以取Z=Z0=1，则高、中压及低压燃气 管道的计算公式，又可分别表示为：
高、中压燃气管道：
P12
P22 L
1.27 1010 Q02
d5
0
T T0
低压燃气管道：
P1
P2 L
3.计算步骤
对如图所示 的小区，计 算步骤如下 ：
B C
A
F
D
E
管段途泄流量的计算过程
B C
A
（a）在供气范围内，按不同的居
F
D
E
民人口密度或道路和建筑物的布局划分街区A、B～F。
（b）分别计算各个街区居民用气量及小型公共建筑年用气 量、小时计算流量，并按照用气量的分布情况布置配气管 道1-2、2-3……
对于管段AB，途泄流量 为Q1，转输流量为Q2 管道起点A处，流量为 转输流量与途泄流量之 和； 管道终点B处，流量仅 为Q2。
城市燃气课件 第六章燃气管网水力计算
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)：
燃气输配-05第五章-燃气管网的水力计算
（a）只有转输流量的管段；（b）只有途泄流量的管段； （c）有途泄流量和转输流量的管段
二、变流量低压分配管段计算流量的 确定
1.途泄流量Q1的确定
2.变负荷管段的计算流量的确定
1.途泄流量Q1的确定 几点假设：
（1）途泄流量Q1沿管段均匀输出；
（2）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；
故变流量分配管段计算流量的公式为：
Q=0.55Q1+Q2
§5-4 管网水力计算 环状管网与枝状管网的主要区别 环状管网水力计算的特点 环状管网水力计算步骤
举例
环状管网与枝状管网的主要区别
1.环状管网由一些管道封闭成环，可同时由 一条或几条管道给某管段输送燃气，而枝 状管段只能由一条管道供气。
2.燃气管道成环连接，是为了保证管网工作 的可靠性，转输流量的分配也必须考虑到 管网工作的最大可靠性。
2.各管段的计算流量
（1）在管网的计算简图上将各管段依次编号， 在距供气点（调压室）最远处，假定零点的位置 （1、3、7和9），同时决定气流的方向；
（2）计算各管段的途泄流量；
（3）计算各管段的转输流量，计算由零点开始 ，与气流相反方向推算到供气点。当集中负荷由 两侧管段供气时，转输流量以各分担一半左右为 宜。
9.将室内燃气管道的总压力降与允许的压力降进 行比较，如不合适，则可调整个别管段的管径。
§5-3 燃气分配管道计算流量
一、燃气分配管道的分类 二、变流量低压分配管段计算 流量的确定
一、燃气分配管道的分类
途泄流量Q1
由管段始端输入的流
量为QN；沿程输出的 流量
转输流量Q2
流经管段，由始端送 至末端，始终恒定不 变的流量
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P12
P22 Lຫໍສະໝຸດ 1.4106
d
192.2
d
Q0
0.25
Q02 d5
0
T T0
铸铁管：
P12
P22 L
1.3
106
1 d
0.284
5158
d
Q0
Q02 d5
0
T T0
三、燃气管道水力计算图表
压力不同、管材不同，水力计算公式也不同，所以也 就对应着不同的水力计算图表。另外，燃气种类不同 时，由于不同种类燃气的密度、粘度等有很大的不同 ，所以计算图表也不同。
0
T T0
钢管、塑料管：
P L
6.89
106
d
192.2
d
Q0
0.25
Q02 d5
0
T T0
铸铁管：
P L
6.39 106
1 d
5158 d
Q0
0.284
Q02 d5
0
T T0
二、高中压燃气管道水力计算公 式
钢管、塑料管：
公式法
P12
P22 L
1.4
10
6
d
d
192.2 Q0
0.25
Q02 d5
0
T T0
图表法
P12
L
P22
0 1
3.1(
kPa)2
/
m
P12
P22 L
0 0.7
3.10.7
2.17( kPa)2
的低压燃气钢管，当流量Q0＝10Nm3/h时，管段压力降
为4Pa，求该管道管径。 解：公式法：假设为层流：将
＝ 64 和 Re vd
Re
代入：
p l
6.26107
L20 d5
T T0
得：d=78.16mm,取标准管径80mm。
据d计算Re=1768<2100,层流区。假设正确，计算有效。
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。
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
由 P1 P2 得：
1 1.75 0.88 x 0.11 2n 1 x (1 x)
n
x
•水力计算公式中幂指数为1.75时所得α值
支管数 n
支管数 n
x
x
1
5
∞
1
5
∞
0 0.5
0.5 0.5 1 0.674 0.59 0.562
对于燃气分配管道，分支管数一般不少于5～10个，x值在 0.3～1.0之间。此时系数α在0.5～0.6之间，水力计算公 式中幂指数等于1.75～2.0时，α值的变化并不大；实际计 算中均可采用平均值α=0.55。
一、低压燃气管道水力计算公式
层流区(Re<2100)：
P
L
1.13 1010
Q0 d4
0
T T0
临界区(Re=2100~3500)
紊流区(Re>3500)
P L
1.88
106
1
11.8Q0 23.0Q0
7 104 1 105
d d
Q02 d5
p12
l
p22
( p12
l
p22 ) 0 1
2、运动粘度：
人工燃气： ＝2510－6 m2/s 天然气： ＝1510－6 m2/s
3、取钢管的当量绝对粗糙度： ＝0.00017m
例 题 1：
已知：人工燃气的密度 ，0＝0.5Kg/Nm 3 运动粘度：
＝2510－6 m2/s 15℃时燃气流经l=100m长
(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： 只有转输流量的管段
只有途泄流量的管段
有途泄流量和转输流 量的管段
燃气分配管段的负荷变化示意图
对于管段AB，途泄流量 为Q1，转输流量为Q2 管道起点A处，流量为 转输流量与途泄流量之 和； 管道终点B处，流量仅 为Q2。
故燃气分配管道的计算流量公式为：
Q 0.55Q1 Q2
(三)燃气分配管道途泄流量的确定
1.途泄流量的范围： 途泄流量只包括大量的居民用户和小型公共建筑用户。 用气负荷较大的公共建筑用户应作为集中负荷来计算。
2.两点假设： ⑴供气区域内居民用户和小型公共建筑用户是均匀分布的； ⑵途泄流量只取决于居民的人口密度。
（c）根据每个街区的燃气计算流量和燃气管道的长度，计
算管道单位长度向该街区供应的途泄流量。
q Q1 L
qA
L12
L23
QA L34 L45
L56
L61
qB
QB L12 L211
qC
L211
QC L23
L37
B C
A
F
D
E
（d）求管段的途泄流量
则： Q1 xQN
q xQN n
所以：
Py
KQ1N.75l[1
(
y
1)
x n
]1.75
整个管段的压力降为：
P1
n1
Py
y 1
KQ1N.75
L n 1
n 1
[1 ( y 1)
y 1
x ]1.75 n
将括号内各项以麦克劳林级数展开，取其前三项，并将
（n+1）式相加，得：
n( n 1 )( 2n 1 ) 6
整理得：
n1 [ 1 ( y 1 ) x ]1.75 ( n 1 )1 0.88x 0.11 2n 1 x2
i 1
n
n
压降计算公式：
P1
KQN1.75
L 1
0.88 x
0.11
2n n
1
3.计算步骤
对如图所示 的小区，计 算步骤如下 ：
B C
A
F
D
E
管段途泄流量的计算过程
B C
A
（a）在供气范围内，按不同的居
F
D
E
民人口密度或道路和建筑物的布局划分街区A、B～F。
（b）分别计算各个街区居民用气量及小型公共建筑年用气 量、小时计算流量，并按照用气量的分布情况布置配气管 道1-2、2-3……
----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
T 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
/
m
1502 P22 2.17 200
四、附加压头
由于空气与燃气密度不同，当管道始、末端存在标高差时， 在燃气管道中将产生附加压头。对始末端高程差值变化甚大 的个别管段，包括低压分配管道及建筑物的室内的低压燃气 管道，必须将附加压头计算在内。
计算公式： P g a g H
而管段内各段面处的流量是不断变化的，数值处于二者之间。 若假定沿管线长度向用户均匀地配气，则沿线流量变化呈直线 关系。
(二)燃气分配管道计算流量的确定
确定变负荷管段 的计算流量
原则--以计算流 量求得的管段压 力降应与变负荷 管段的实际压力 降相等。
计算流量先用转输流量与途泄流量的组合来表示
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
对于室内燃气管道和厂、站区域的燃气管道，由于管路附 件较多，局部损失所占的比例较大应进行计算。计算方法 有两种，一种是用公式计算，根据实验数据查取局部阻力 系数，代入公式进行计算；另一种用当量长度法。