燃气工程-第6章__燃气管网水力计算
低压燃气管道水力计算公式
低压燃⽓管道⽔⼒计算公式燃⽓管道输送⽔⼒计算⼀、适⽤公式燃⽓的管道输配起点压⼒为10KPa，按《城镇燃⽓设计规范》，应纳⼊中压燃⽓管道的范围。
但本设计认为，虽然成套设备的输出压⼒为10KPa，出站后，压⼒即降⾄10KPa以下。
整个管⽹系统都在10KPa以下的压⼒状态下⼯作，因此，在混空轻烃管道燃⽓输配过程的⽔⼒计算，应采取低压⽔⼒计算公式为宜。
⼆、低压燃⽓管道⽔⼒计算公式：1、层流状态R e≤2100λ＝64/R e R e＝dv/γΔP/L＝×1010（Q0/d4）γρ0（T/T0）2、临界状态R e＝2100~3500λ＝＋（R e－2100）/（65 R e－1×105）ΔP/L＝×106［1＋（Q0－7×104dγ）/（－1×105dγ）］（Q02/d5）ρ0（T/T0）3、紊流状态R e≥35001）钢管λ＝［（Δ/d）＋（68/ R e）］ΔP/L＝×106［（Δ/d）＋（dγ/ Q0）］（Q02/d5）ρ0（T/T0）2）铸铁管λ＝［（1/d）＋4960（dγ/ Q0）］ΔP/L＝×106［（1/d）＋4960（dγ/ Q0）］（Q02/d5）ρ0（T/T0）注：ΔP——燃⽓管道的沿程压⼒降（Pa）L——管道计算长度（m）λ——燃⽓管道的摩阻系数Q0——燃⽓流量（Nm3/h）d——管道内径（mm）ρ0——燃⽓密度（kg/Nm3）γ——0℃和时的燃⽓运动粘度（m2/s）Δ——管壁内表⾯的绝对当量粗糙度（mm）R e——雷诺数T——燃⽓绝对温度（K）T0——273Kv——管内燃⽓流动的平均速度（m/s）（摘⾃姜正侯教授主编的《燃⽓⼯程技术⼿册》——同济⼤学出版社1993版P551）⼆、燃⽓的输配⼯况条件起点压⼒——10KPa 最⼤流速——10m/s燃⽓密度——Nm3（20℃和浓度20%时）纯轻烃燃⽓运动粘度——×10－6m2/s（0℃和时）燃⽓运动粘度——×10－6m2/s（0℃和时）三、钢管阻⼒降的计算与查表结果注：1、——*因计算数据与实际数据误差过⼤，已⽆计算、列表的必要。
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
低压燃气管道水力计算公式
低压燃气管道水力计算公式-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1燃气管道输送水力计算一、适用公式燃气的管道输配起点压力为10KPa，按《城镇燃气设计规范》，应纳入中压燃气管道的范围。
但本设计认为，虽然成套设备的输出压力为10KPa，出站后，压力即降至10KPa以下。
整个管网系统都在10KPa以下的压力状态下工作，因此，在混空轻烃管道燃气输配过程的水力计算，应采取低压水力计算公式为宜。
二、低压燃气管道水力计算公式：1、层流状态 R e≤2100λ＝64/R e R e＝dv/γΔP/L＝×1010（Q0/d4）γρ0（T/T0）2、临界状态 R e＝2100~3500λ＝＋（R e－2100）/（65 R e－1×105）ΔP/L＝×106［1＋（ Q0－7×104dγ）/（－1×105dγ）］（Q02/d5）ρ0（T/T0）3、紊流状态 R e≥35001）钢管λ＝［（Δ/d）＋（68/ R e）］ΔP/L＝×106［（Δ/d）＋（dγ/ Q0）］（Q02/d5）ρ0（T/T0）2）铸铁管λ＝［（1/d）＋4960（dγ/ Q0）］ΔP/L＝×106［（1/d）＋4960（dγ/ Q0）］（Q02/d5）ρ0（T/T0）注：ΔP——燃气管道的沿程压力降（Pa） L——管道计算长度（m）λ——燃气管道的摩阻系数 Q0——燃气流量（Nm3/h）d——管道内径（mm）ρ0——燃气密度（kg/Nm3）γ——0℃和时的燃气运动粘度（m2/s）Δ——管壁内表面的绝对当量粗糙度（mm） R e——雷诺数T——燃气绝对温度（K） T0——273Kv——管内燃气流动的平均速度（m/s）（摘自姜正侯教授主编的《燃气工程技术手册》——同济大学出版社1993版P551）二、燃气的输配工况条件起点压力——10KPa 最大流速——10m/s燃气密度——Nm3（20℃和浓度20%时）纯轻烃燃气运动粘度——×10－6m2/s（0℃和时）燃气运动粘度——×10－6m2/s（0℃和时）三、钢管阻力降的计算与查表结果注：1、——*因计算数据与实际数据误差过大，已无计算、列表的必要。
燃气管道的流量计算和水力计算公式
燃气管道的流量计算和水力计算公式第一节燃气需用工况城市各类用户的用气情况是不均匀的，是随月、日、时而变化的。
这是城市燃气供应的一个特点。
用气不均匀性可以分为三种，即月不均匀性(或季节不均匀性)、日不均匀性和时不均匀性。
城市燃气需用工况与各类用户的需用工况及这些用户在总用气量中所占的比重有关。
各类用户的用气不均匀性取决于很多因素，如气候条件、居民生活水平及生活习惯机关的作息制度和工业企业的工作班次，建筑物和车间内装置用气设备的情况等，这些因素对不均匀性的影响，从理论上是推算不出来的，只有经过大量地积累资料，并加以科学的整理，才能取得需用工况的可靠数据。
1 、月用气工况影响居民生活及公共建筑用气月不均匀性的主要因素是气候条件。
气温降低则用气量增大，因为在冬季一些月份水温低，故用气量较多，又因为在冬季，人们习惯吃热食，制备食品需用的燃气量增多，需用的热水也较多。
反之，在夏季用气量将会降低。
公共建筑用气的月不均匀规律及影响因素，与各类用户的性质有关，但与居民生活用气的不均匀情况基本相似。
工业企业用气的月不均匀规律主要取决于生产工艺的性质。
连续生产的大工业企业以及工业炉用气比较均匀。
夏季由于室外气温及水温较高，这类用户的用气量也会适当降低。
建筑物供暖的用气工况与城市所在地区的气候有关。
计算时需要知道该地区月平均气温和供暖期的资料。
根据各类用户的年用气量及需用工况，可编制年用气图表。
依照此图表制订供气计划，并确定给缓冲用户供气的能力和所需的储气设施，还可预先制订在用气量低的季节维修燃气管道及设备的计划。
一年中各月的用气不均匀情况用月不均匀系数表示。
根据字面上的意义，它应该是各月的用气量与全年平均月用气量的比值，但这不确切，因为每个月的天数是在28～31天的范围内变化的。
因此月不均匀系数K1值应按下式确定全年平均日用气量该月平均日用气量1k （3-1） 12个月中平均日用气量最大的月，也即月不均匀系数值最大的月，称为计算月。
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
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
水力计算步骤
水力计算步骤水力计算步骤：选择最不利环路；对管线进行编号，凡管径变化或流量变化处均编号；由工程给出的额定流量乘以同时工作系数得到各管段计算流量；由系统图得出管段长度；用假定流速发计算各管段管径；Q =A . v =πd 24v （1）式中Q —天然气管道计算流量（Nm 3/h）d —管道内径，mmv —管段中燃气流速，m/s算出各管段的局部阻力系数，并求出当量长度；A 、局部阻力的计算：燃气管网的局部阻力按燃气管道沿程阻力的5%～10%进行计取，对于许多管道误差较大。
通过对不同类型管道的局部阻力进行计算分析，得出不同类型的管道局部阻力取值范围，可缩小燃气管网局部阻力计算误差，使水力计算结果更加符合实际。
根据国标和相关规定查找管道附件的局部阻力系数ζ，并计算局部阻力之和∑ζ。
B 、各种管道附件折算成相同管径管段的当量长度可按下式确定：（或查图）l e v 2v 2p =∑ζρ=λ. ρ （2） 2d 2l e =∑ζdλ （3）式中△p--局部阻力，Pa∑ζ--计算管段中局部阻力系数之和v--管段中燃气流速，m/sρ--燃气的密度，kg/m3λ--管道的沿程阻力系数l e --当量长度，md--管道内径，mmC 、管段的计算长度可由下式求得：L =l +l e =l +∑ζdλ （4）式中L--管段的计算长度，ml--管段的实际长度，m低压燃气管道比摩阻损失计算公式：（或查表）∆P Q 2T 7=6.26*10λ5ρ (5) L d T 0∆P =L . ∆P (6) L式中ΔP—天然气管道摩擦阻力损失（Pa ）L —天然气管道计算长度（m ）λ—天然气管道摩擦阻力系数Q —天然气管道计算流量（Nm 3/h）d —管道内径（㎜）ρ—天然气密度（Kg/m3）T —设计采用天然气温度（K ）T 0—273.15（K ）计算各管段附加压头，并标正负号；∆H. g .(ρa -ρg ) 式中ΔH--管段终始端标高差(m)g —9.81N/Kgρa --1.293 Kg/Nm3ρg --0.7174Kg/Nm3求各管段实际压力损失；P =∆P +∆H. g .(ρa -ρg )求室内燃气光的总压力降；校核(7) (8)。
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)
燃气管道水力计算
目录目录 (1)常用水力计算Excel程序使用说明 (1)一、引言 (1)二、水力计算的理论基础 (1)1.枝状管网水力计算特点 (1)2.枝状管网水力计算步骤 (2)3.摩擦阻力损失，局部阻力损失和附加压头的计算方法 (2)3.1摩擦阻力损失的计算方法 (2)3.2局部阻力损失的计算方法 (3)3.3附加压头的计算方法 (4)三、水力计算Excel的使用方法 (4)1.水力计算Excel的主要表示方法 (5)2.低压民用内管水力计算表格的使用方法 (5)2.1计算流程： (5)2.2计算模式： (6)2.3计算控制： (6)3.低压民用和食堂外管水力计算表格的使用方法 (7)3.1计算流程： (7)3.2计算模式： (7)3.3计算控制： (7)4.低压食堂内管水力计算表格的使用方法 (8)4.1计算流程： (8)4.2计算模式： (8)4.3计算控制： (9)5.中压外管水力计算表格的使用方法 (9)5.1计算流程： (9)5.2计算模式： (9)5.3计算控制： (10)6.中压锅炉内管水力计算表格的使用方法 (10)6.1计算流程： (10)6.2计算模式： (10)6.3计算控制： (11)四、此水力计算的优缺点 (11)1.此水力计算的优点 (11)1.1.一个文件可以计算不同气源的水力计算 (11)1.2.减少了查找同时工作系数，当量长度的繁琐工作 (12)1.3.进行了计算公式的选择 (12)1.4.对某些小细节进行了简单出错控制 (12)2.此水力计算的缺点 (12)2.1................................................................................................................ 不能进行环状管网的计算 (12)2.2.没有采用下拉菜单等可操作性强的方式 (12)2.3.没有将某些已有的管件压损计算公式模块嵌入计算表中 (12)2.4.没有将气源性质计算公式计算表中 (12)五、存在问题的改进 (13)六、后记 (13)常用水力计算Excel程序使用说明、引言随着我国经济的迅猛发展，人们对居住环境及生活条件改善的需求更加迫切。
燃气管网水力计算数学模型及水力计算程序的编制
燃气管网水力计算数学模型及水力计算程序的编制摘要：利用VisualC++6.0和有限元节点法编制了燃气管网水力计算程序，水力计算全部实现界面化。
数学模型中采用了前苏联谢维列夫的摩阻系数公式。
采用高斯——赛德尔迭代法解线性方程组，提高了收敛速度。
探讨了利用矩阵调行技术解决多气源管网水力计算问题。
关键词：燃气管网水力计算1引言随着我国燃气事业的发展，用气城市越来越多，用气量也越来越大，燃气管网相应的变得越来越普及和庞大，其结构也越来越复杂。
在管网的新建和扩建中，准确、迅速的燃气管网水力计算是实现高质量的管网设计、施工以及运行调度的必要条件。
目前国内存在的大多数水力计算程序，原始数据的准备以文本形式为主，管网的编号也是人工操作，非常麻烦，容易出错；解水力计算线性方程组以雅克比法占多数，收敛速度慢，而且在处理多气源管网时也不是十分方便。
本文从水力计算模型出发，采用有限元节点法，利用VisualC++6.0编制燃气管网水力计算程序。
管网初始数据的准备通过界面直观输入；利用高斯——赛德尔求解管网线性方程组；通过矩阵调行的方法处理所选基准点不位于最大编号的问题；同时对于多个给定压力的气源点，通过调行和对方程组进行常数项修正来解决。
2数学模型在使用以下燃气管道水力计算公式时有如下假设条件：燃气管道中的气体运动是稳定流；燃气在管道中的流动时的状态变化为等温过程；燃气状态参数变化符合理想气体定律。
2.1燃气管道水力计算公式2.1.1对于低压燃气管道（1）2.2.2对于中高压燃气管道（2）（1）、（2）式中：——压力降（Pa），（注意：在高压管网中表示2次方量）；、——管道起点、终点的燃气绝对压力（Pa）；——管道计算长度（Km）；——管道计算长度（m）；——燃气的管段计算流量（）；——管道内径（cm）；S——燃气对空气的相对密度；λ——摩擦系数；——局部阻力系数，取长度阻力的10%，即=1.1；——温度产生的膨胀系数，即；——燃气的热力学温度（K）；——标准状态下的温度（273K）。
城市燃气-燃气管网的水力计算高教知识
P2 — 燃气管道终点燃气的绝对压力,kPa L — 燃气管道的计算长度k,m
Q0 — 燃气管道的计算流量,Nm3/h D — 燃气管道的内径m,m
— 管道内表面的绝对粗糙度,mm
υ— 燃气运动粘度 全面,分m析2/s
8
四、燃气管道摩擦阻力损失计算图表
Q 0.55Q全1面分Q析 2
29
练习
1：x 0.5，n 20；ΔP Kq2l 推导 Q αQ1 Q2中α的值。
全面分析
30
四、节点流量
Q1
Q1 Q2
Q2
Q1 Q2
Q2
Q2 0.55Q1
Q2 0.55Q1
0.45Q1
0.55Q1
P P1 P2
K 0.45Q1 1.75 0 K 0.55Q1 Q2 1.75 L
假设在P1 P P2和0 x L范围内λ、T和Z为常数，
对上式积分 :
P12
P22
Q2
1
.
6
2
λ D
0
5
ρ0
P0
T T0
Z Z0
L
P12
P22
Q2
1
.
6
2
λ D
0
5
ρ0 P0
L
对于低压燃气管道：
P12 P22 ( P1 P2 ) ( P1 P2 )ΔP • 2 Pm
参数 说明
算术 平均 值
2
6n
n 11 0.88x 0.11 (2n 1) x2
n
P
KQN 1.75 L
n1
1 1.75(i
1)
x
0.66(i
燃气工程-第6章__燃气管网水力计计算题算
(3)计算供气环周边的总长
LⅠ (300 600) 2 1800m
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
1 2 2
Q
2 3 2
1 100=50 2
Q
2 9 2
Q
9 8 1
150
Q
9 8 2
0
(3)计算转输流量
1 4-3 4-5 Q 100 Q1 Q1 2 50 90 144 284m3 / h
1 4 2
Q
4 3 2
1 100=50 2
Q
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。
169m / h
3
9 Q1 8 150m3 / h
Q
16 1
6 7-8 294m / h Q1 7 169m3 / h Q1 113m3 / h
3
(3)计算转输流量
1 2-3 2-9 9 8 Q 100 Q1 Q1 Q1 2 3 50 180 169 150 549m / h
2-3
1-2 1
Q
1-2 2
0.55 203 549 661
Q
Q
0.55 180 50 149
燃气工程燃气管网水力计计算题算课件
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；
专业学习【油气储运工程】燃气输配燃气输配第六章
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 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。
因此，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，是城市燃气规划与设计中的重要环节。
第六章 城市燃气管网的水力计算
管内燃气流动基本方程式 城市燃气管道水力计算公式和计算图表 内 燃气分配管道计算流量的确定
容
枝状管网的水力计算 环状管网的水力计算 室内燃气管道的水力计算
第一节 管内燃气流动基本方程式
不稳定流动方程式 稳定流动方程式 燃气管道的摩擦阻力系数
一、不稳定流动方程式
不稳定流动：运动参数均沿管长随时间变化，它们是 距离和时间的函数。
稳定流动燃气管道的水力公式 ：
P12
P22
1.62 Q02
d5
0 P0
T T0
Z Z0
L
假设条件：稳定流；等温过程； 适用于高压与低压燃气管道基本公式 。
对于低压燃气管道，可以做进一步的简化：
P12 P22 P1 P2 P1 P2 2Pm P1 P2
Pm=(P1 +P2)/2≈P0； 所以低压管道的基本计算公式表达为下列形式 ：
城市燃气输配燃气管网水力计算-V1
城市燃气输配燃气管网水力计算-V1城市燃气输配燃气管网水力计算是燃气工程设计过程中必不可少的一环。
它是通过对管网进行水力计算，确定管道的压力、流量等参数，为城市燃气供应提供技术支持，保证燃气的正常运行。
下面将从以下几个方面重新整理城市燃气输配燃气管网水力计算有关的知识点。
一、燃气管道水力计算的基本原理燃气管道水力计算的基本原理是根据能量守恒定律，利用流体力学原理，通过进行管道两端的能量综合计算来求得流量和压力等参数。
其中包括燃气管道发生的各种压力损失以及其他影响燃气流动的因素，例如管道长度、直径、弯头、支管、过渡段等。
通过将这些因素综合计算，可以准确地得出燃气管道的运行参数。
二、燃气管道水力计算的步骤燃气管道水力计算一般分为如下三个步骤：1. 燃气管道网络建模：通过对燃气管道网络进行细致、准确的测量，将其绘制成二维或三维的管道网络图。
2. 计算管道参数：通过利用流量公式、雷诺方程、柯西方程、能量方程等相关公式，计算出燃气管道中的各项参数，包括流量、管道内径、燃气速度、压力损失和压力等。
3. 优化管道设计：根据不同的需求，最终确定燃气管道的直径、长度、过渡段长度、弯头数量和位置等参数，保证燃气管道的正常运行和经济性。
三、燃气管道水力计算中的注意事项在进行燃气管道水力计算时需要注意以下几点：1. 计算前要进行充分的资料搜集和地质勘测，对管道周边的环境进行全面考虑，尤其是在斜坡地形、复杂交叉、城市市区等情况下。
2. 对于有多段管道组成的管线网络，要进行分段计算，逐步求解出整个管道系统的参数，避免全面计算会带来的困难。
3. 选择合适的计算模型和数值方法，保证模型的准确性和计算精度。
四、结论燃气管道水力计算是确保城市燃气运行安全的必要条件，采取合适的计算方法，建立完善的管道网络模型，严格控制各项参数，最终实现燃气管道的正常运行，为广大城市居民提供高品质、高效率的燃气服务。
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。
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(二)附加压头与局部阻力损失
▪ (2)局部阻力： 可管网的水力计算时，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。
管径再查 p
求 p
L 1
的值，再根据
p L
p L 1
0.46
L
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。
4-3
Q 1 4 3 q Ⅰ L 4 - 3 0 .3 3 0 0 9 0 m 3 /h
▪ 同理，对于Ⅱ环：
Q14 1
396m3/h
Q16 1
294m3/h
Q45 1
144m3/h
Q65 1
216m3/h
▪ 对于Ⅲ环：
Q12 1
203m3/h
Q29 1
169m3/h
Q98 1
150m3/h
Q 2 -30 .5 5 1 8 0 5 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
(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称为转输流量。
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。
▪ 因此，先求各环的 Q ，再求各环的 Q
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。
燃气工程-第6章__燃 气管网水力计算
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
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。
(4)求计算流量
▪ 对于Ⅲ环：
Q 2 -9 0 .5 5 1 6 9 1 5 0 2 4 3
Q 9-80.55150083
Q 6 -7 0 .5 5 1 6 9 1 1 3 2 0 6
Q 7-80.55113062
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：
2 0 3 5 4 9 3 9 6 2 8 4 2 9 4 4 9 8 2 2 2 4
(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：
水力平差计算
▪ 低压管网
水力平差计算
▪ 高、次高、中压管网
水力平差计算
▪ 首先计算各环的 Q ，进而才能求出考虑邻环影
响的 Q ，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 Q ， Q 及 Q ，再作流量校 正、使之逐次逼近并达到允许的精度要求为止。
1-2 Q 1 1 2 q Ⅰ q Ⅲ L 1 - 2 0 . 3 0 . 3 7 6 3 0 0 2 0 3 m 3 / h 2-3 Q 1 2 3 q Ⅰ L 2 - 3 0 .3 6 0 0 1 8 0 m 3 /h
1-4 Q 1 1 4 q Ⅰ q Ⅱ L 1 - 4 0 . 3 0 . 3 6 6 0 0 3 9 6 m 3 / h
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。
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。
(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。
(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)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。
Q16 1
294m3/h
Q67 1
169m3/h
Q7-8 1
113m3/h
(3)计算转输流量
Q12 2
12100Q12-3
Q12-9
Q198
50180169150549m3/h
Q23 2
1100=50 2
Q29 2
Q198150
Q 98 2
0
(3)计算转输流量
Q14 2
12100Q14-3
Q14-5
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。
▪ 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。
5090144284m3 /h
Q43 2
1100=50 2
Q 45 2
0
(3)计算转输流量
Q16 2
Q16-5Q16-7Q178
216169113498m3/h
Q 65 2
0
Q67 2
Q178113
Q 78 2
0
(4)求计算流量
Q0.55Q1Q2
▪ 对于Ⅰ环：
Q 1 - 2 0 . 5 5 Q 1 1 - 2 Q 1 2 - 2 0 . 5 5 2 0 3 5 4 9 6 6 1
(3)计算供气环周边的总长
L Ⅰ (3 0 0 6 0 0 ) 2 1 8 0 0 m L Ⅱ (4 0 0 6 0 0 ) 2 2 0 0 0 m
L Ⅲ ( 3 0 0 4 5 0 + 4 0 0 ) 2 2 3 0 0 m
(4)求单位长度的途泄流量
q Q L
∴
qⅠ 15840000.300m 3（ / m•h）
(四)节点流量
▪ 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
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)燃气在圆管中稳定流动方程式
▪ 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
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：
qⅡ 27020000.360m 3（ / m•h）
qⅢ28360400.376m 3（ / m•h）
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。