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城市燃气输配燃气管网水力计算
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）、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 N i d
燃气管道阻力损失计算图表
计算示例 附加压头 局部阻力
一、低压燃气管道水力计算公式
P
Q0 T 1.13 10 0 4 L d T0
10
层流区(Re<2100)： 临界区(Re=2100~3500) 紊流区(Re>3500)
4 2 11 . 8 Q 7 10 d Q P T 0 0 1.88 106 1 23.0Q 1 105 d d 5 0 T L 0 0
2 L 3； Q 16 T Z d 管道内径， m ； ρ -----燃气的密度， kg/Nm 0 0 PdP 5 0 P0 dx 2 P 0 1 T Z 2 d 0 0 P 标准大气压，P =101325 Pa； T 燃气绝对温度，K； P2
0
1
T0燃气标准状态绝对温度，T0=273K；Z压缩系数，K； Z0标准状态下的压缩系数； L 管道长度，m；
i
I
Ni d
—微小体积燃气动量的向量 —作用力冲量的向量
1、动量的变化
动量随时间的变化：
指气体微元Fdx，由于在dτ时间内过程的不稳定所发生的改 变量，可表示为：
[( Fdx )W ] ( W ) d Fdxd
燃气输配-05第五章-燃气管网的水力计算
65 Re 105
（3）紊流状态：Re＞3500 钢管： 0.11 K 68 0.25
d Re
铸铁管：
0.102236
1 d
5158 d
Q
0.284
2.高压和中压燃气管道
高压和中压燃气管道单位管长沿程 阻力损失的计算公式如下：
P12 P22 L
（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；
106
8
6
4
2
105 8 6 4
2
10 4 8 6 4
2
103 8 6 4
2
102 8 6 4
2 10
12
4 6 810 2
4 6 8102 2
4 6 8103 2
4 6 8104 2
D820×8 D920×8 D1020×10 D1120×10 D1220×10
4 6 8105 2 4 6 8106 Q（m3 /h）
二、燃气管道水力计算图表
D32×3 D38×3 D45×3.5 D57×3.5 D76×4 D89×4 D108×5 D133×5 D159×6 D219×6 D273×6 D325×6 D377×6 D426×6 D478×6 D529×7 D630×7 D720×7
P21-P22 L
（3）紊流状态：Re＞3500 钢管： 0.11 K 68 0.25
d Re
铸铁管：
0.102236
1 d
5158 d
Q
0.284
2.高压和中压燃气管道
高压和中压燃气管道单位管长沿程 阻力损失的计算公式如下：
P12 P22 L
（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；
106
8
6
4
2
105 8 6 4
2
10 4 8 6 4
2
103 8 6 4
2
102 8 6 4
2 10
12
4 6 810 2
4 6 8102 2
4 6 8103 2
4 6 8104 2
D820×8 D920×8 D1020×10 D1120×10 D1220×10
4 6 8105 2 4 6 8106 Q（m3 /h）
二、燃气管道水力计算图表
D32×3 D38×3 D45×3.5 D57×3.5 D76×4 D89×4 D108×5 D133×5 D159×6 D219×6 D273×6 D325×6 D377×6 D426×6 D478×6 D529×7 D630×7 D720×7
P21-P22 L
第九章 输气管道的水力计算
ZRT 16 MZRT S ZRT dP dx g dx 2 4 ，得 P 2D D P L P 16M 2 ZRT S P dx dP g 2 2 D 5 P L ZRT
2
令
2g a ZRT
16 ZRT b 2 D5
M
Q Z
4
ZRTL
工程上习惯于运用标准状态下的体积流量作为计量 单位，因此把质量流量换算成体积流量。
Q M / 0
0 P0 / Z 0 RT0
标标准状态下Z0=1，所以 0 P0 / RT0
4
第九章 输气管道的水力计算
为了方便计算，把天然气的气体常数换算成空气的 气体常数Ra
dx
得：
bM 2 aS dP 2 P 2 L P dx
令：
aS 2 bM 2 P dP S 2 LP a L
PdP aS dx 2L bM 2 P2 S a L
bM 2 E S a L
5
第九章 输气管道的水力计算
9.2地形起伏地区输气管道的基本公式 9.9.1终点与起点高差的影响 如图所示的坡度均匀向上的输 气管道，对dx微元段写运动方程： 由连续性方程有： dP dx v 2 S 将状态方程和上述两式代入，得 gdS dS dx
D 2
L
v M / A
0.5
公式分析： ( PQ2 PZ2 ) D 5 QC 1）对比平坦地区输气管道 ZTL 由于密度的变化，克服上坡段的能量损失不能在下 坡段气体所获得的位能所补偿。 2）对比输油管道的管路特性方程 输油管道只考虑起点终点高程差。
13
2
令
2g a ZRT
16 ZRT b 2 D5
M
Q Z
4
ZRTL
工程上习惯于运用标准状态下的体积流量作为计量 单位，因此把质量流量换算成体积流量。
Q M / 0
0 P0 / Z 0 RT0
标标准状态下Z0=1，所以 0 P0 / RT0
4
第九章 输气管道的水力计算
为了方便计算，把天然气的气体常数换算成空气的 气体常数Ra
dx
得：
bM 2 aS dP 2 P 2 L P dx
令：
aS 2 bM 2 P dP S 2 LP a L
PdP aS dx 2L bM 2 P2 S a L
bM 2 E S a L
5
第九章 输气管道的水力计算
9.2地形起伏地区输气管道的基本公式 9.9.1终点与起点高差的影响 如图所示的坡度均匀向上的输 气管道，对dx微元段写运动方程： 由连续性方程有： dP dx v 2 S 将状态方程和上述两式代入，得 gdS dS dx
D 2
L
v M / A
0.5
公式分析： ( PQ2 PZ2 ) D 5 QC 1）对比平坦地区输气管道 ZTL 由于密度的变化，克服上坡段的能量损失不能在下 坡段气体所获得的位能所补偿。 2）对比输油管道的管路特性方程 输油管道只考虑起点终点高程差。
13
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。
第四章 输气管的水力计算
5
3. 水力摩阻系数沿管长不变 λ ＝f（Re,ε ）在大型输气管中，气体流 态主要处于阻力平方区或混合摩擦区，稳 定流动时全线Re变化不大，故λ 完全或主 要取决于ε 。 λ ＝const是符合输气管实际情况的。
6
稳定流动运动方程：
dp dw ds w2 w g 0 dx dx dx D 2
大的影响大于降低终点压力的影响。
35
五、终点压力对输气量的影响
pZ＝ pQ
2 2
δ：0→1
2
pQ pZ C Q
C Q p Q
2 1
2
2
pQ Qmax C
Q 2 1 Qmax
36
1 pZ＝ pQ 2
天然气特性常数不好求，用空气特性常数
Ra和天然气相对密度取代。
15
Q C0
4
( p p )D
2 Q 2 Z
5
Z TL
Ra T0 p0
(4-9)
C0
293 2 1/2 -1 287.1 0.03848 m .s.K .kg 4 1.01325 105
16
表4-1C0值
第四章 输气管的水力计算
王武昌
储运与建筑工程学院
1
目录
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节
第八节
稳定流动气体管流的基本方程 水平输气管的流量基本公式 地形起伏地区输气管的流量基本公式 摩擦阻力系数与常用的输气管流量公式 输气管基本参数对流量的影响 输气管的压力分布和平均压力 等流量复杂管计算 环状集气管网的计算
我国法定单位
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
第五章 输气管道水力计算
3
第一节 输气管道流量的基本公式
dP V 2 V A V g sin V 0 0 dx 2D x t t dV 2 两边同乘dx，并用 代替 VdV ，dz代替sinθ dx
2
整理后得
dx V 2 dV 2 dp gdz D 2 2 dp dx V 2 dV 2 gdz D 2 2
，……，并考虑到 ：
a(S 2 S1 ) a(S 2 S1 S1 SQ ) a(S 2 SQ )
a(S3 S 2 S1 ) a(S3 S 2 S 2 S1 S1 SQ ) a(S3 SQ )
因此上述一系列公式变为：
2 pQ
第五章 输气管道的水力计算
2013-3-29
天然气由气田或气体处理厂进入输气干管，其 流量和压力是稳定的，在有压气站的长输管道两站 间的管段，起点与终点的流量相同，压力也是稳定 的，属于定常流动。
长输管道的末段，有时由于城镇用气量的不均 衡，要承担城镇日用气量的调峰任务。即长输管道 末段在既输气又储气、供气的条件下，它的起点和 终点压力，以及终点流量二十四小时都是不同的， 属于非定常流动。
(aS ) 2 (aS ) 3 将 e 按级数展开 e aS 1 aS 2! 3! 取前面两项（右边取三项）代入公式得：
aS
2 2 pQ (1 aS ) pZ bqm 2 L(1
aS ) 或 qm 4 2
2 2 [ pQ (1 aS ) p Z ]D 5 aS ZRTL(1 ) 2
)
或
2 pQ
2 p Z e a S
bqm
2
e aS 1 L( ) aS
第一节 输气管道流量的基本公式
dP V 2 V A V g sin V 0 0 dx 2D x t t dV 2 两边同乘dx，并用 代替 VdV ，dz代替sinθ dx
2
整理后得
dx V 2 dV 2 dp gdz D 2 2 dp dx V 2 dV 2 gdz D 2 2
，……，并考虑到 ：
a(S 2 S1 ) a(S 2 S1 S1 SQ ) a(S 2 SQ )
a(S3 S 2 S1 ) a(S3 S 2 S 2 S1 S1 SQ ) a(S3 SQ )
因此上述一系列公式变为：
2 pQ
第五章 输气管道的水力计算
2013-3-29
天然气由气田或气体处理厂进入输气干管，其 流量和压力是稳定的，在有压气站的长输管道两站 间的管段，起点与终点的流量相同，压力也是稳定 的，属于定常流动。
长输管道的末段，有时由于城镇用气量的不均 衡，要承担城镇日用气量的调峰任务。即长输管道 末段在既输气又储气、供气的条件下，它的起点和 终点压力，以及终点流量二十四小时都是不同的， 属于非定常流动。
(aS ) 2 (aS ) 3 将 e 按级数展开 e aS 1 aS 2! 3! 取前面两项（右边取三项）代入公式得：
aS
2 2 pQ (1 aS ) pZ bqm 2 L(1
aS ) 或 qm 4 2
2 2 [ pQ (1 aS ) p Z ]D 5 aS ZRTL(1 ) 2
)
或
2 pQ
2 p Z e a S
bqm
2
e aS 1 L( ) aS
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
气体输配管网水力计算
得：
( Pq1 Pq 2 ) g a H 2 H1 P1~ 2
压力作用 重力作用
2 H2 1
H1
<流体输配管网>
结论：
第一项两断面之间的全压差反映压力作用；第 2项位压反映重力的作用；二者综合作用，克 服流动阻力Δ P1~2，维持管内流动。二者的综
合作用并非总是相互加强的。 若压力驱动的流动方向与位压一致，则 二者淙合作用加强管内气体流动， 若驱动方向相反，则由绝对值大者决定 管流方向；绝对值小者实际上成为另加 流动阻力。
第2章 气体输配管网水力特征 与水力计算
2.1 气体管流水力特征
2.1气体管流水力特征 2.1.1气体重力管流水力特征
<流体输配管网>
竖管内的重力流
例1：如右图示
管内气体由1流向2断面，能量方程为：
v12 v22 Pj1 g a H 2 H1 Pj 2 P1~ 2 2 2
<流体输配管网>
管段1 水平风管，初定流速为14m/s。根据 Ql＝ 1500m3/h（0.42m3/s）、v1= 14m/s所选管径按通 风管道统一规格调整为：D1＝200mm；实际流速v1 ＝13.4m/s；由图2-3-1查得，Rm1=12.5Pa/m 同理可查得管段3、5、6、7的管径及比摩阻， 具体结果见表2-3-5。 4.确定管段2、4的管径及单位长度摩擦力，见表 2-3-5。 5.计算各管段局部阻力 例如：
矩形风管的摩擦阻力计算
主要考虑当量直径的确定，有流速当量直径 和流量当量直径 （1）流速当量直径
2ab Dv ab
例2-1
有一表面光滑的砖砌风道（K＝3mm），断 面500×400mm，L＝1m3/s，求Rm
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。
第六章 燃气管网的水力计算
Q
算
把低压计算公式中的1.75改写 为2即可。
P Q nn Q ns P
Pi\ Q — 顺“+” 逆“-”
Q
29
第六章
4. 环网水力计算例题
【例题】 试计算图6-1中所示的低压管网，图上注有 环网各边长度（m）及环内建筑用地面积F（公顷）。 人口密度为每公顷600人，每人每小时的用气量为 0.06m3，有一个工厂集中用户，用气量为100m3/h。气 源是焦炉煤气，密度ρ=0.46kg/m3，动力粘度 ν=25×10-6m2/s。管网中的计算压力降取ΔP=400Pa。 解：（1）在平面图上编号、标注
第六章
B
C
A
F
E
D
18
(3)各小区管L1 2 3 4 5 6 1
QB L1 2 1 1
1
2
C
A
3
7
qB
5 6 F 10 9 E 8 4 D
(4)计算各管段的Q1
Q
1 2 1
图 5-10 各 管 段 途 泄 流 量 计 算 图 示
q B q A L1 2
管段摩擦（沿程）
阻力损失
Py
P1 2 P22 L L
P L l
10
Py
第六章
3. 局部阻力损失计算公式 （1）基本公式
Pj
w
2
2
适用：庭院管、室内管、厂区管
第六章
11
（2）当量长度法
局部阻力损失： P j
12
ldl
d
l2
算
把低压计算公式中的1.75改写 为2即可。
P Q nn Q ns P
Pi\ Q — 顺“+” 逆“-”
Q
29
第六章
4. 环网水力计算例题
【例题】 试计算图6-1中所示的低压管网，图上注有 环网各边长度（m）及环内建筑用地面积F（公顷）。 人口密度为每公顷600人，每人每小时的用气量为 0.06m3，有一个工厂集中用户，用气量为100m3/h。气 源是焦炉煤气，密度ρ=0.46kg/m3，动力粘度 ν=25×10-6m2/s。管网中的计算压力降取ΔP=400Pa。 解：（1）在平面图上编号、标注
第六章
B
C
A
F
E
D
18
(3)各小区管L1 2 3 4 5 6 1
QB L1 2 1 1
1
2
C
A
3
7
qB
5 6 F 10 9 E 8 4 D
(4)计算各管段的Q1
Q
1 2 1
图 5-10 各 管 段 途 泄 流 量 计 算 图 示
q B q A L1 2
管段摩擦（沿程）
阻力损失
Py
P1 2 P22 L L
P L l
10
Py
第六章
3. 局部阻力损失计算公式 （1）基本公式
Pj
w
2
2
适用：庭院管、室内管、厂区管
第六章
11
（2）当量长度法
局部阻力损失： P j
12
ldl
d
l2
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。
输气管道的水力计算
(阻力平方区）
摩擦阻力系数与常用管道流量公式
一般干线输气管线都在水力粗糙区（阻力平方区）， 不满负荷时在混合摩擦区。城市及居民区的配气管道多 在水力光滑区。
摩擦阻力系数与常用管道流量公式
2、管壁粗糙度
输气管的管壁粗糙度一般比输油管小。对于新管， 美 国 一 般 取 当 量 粗 糙 度 ＝ 0.02mm ， 前 苏 联 平 均 取 0.03mm，我国通常取0.05mm 。美国气体协会测定了 输气管在各种状况下的绝对粗糙度，其平均值如下:
从上面的数据可以看出，输气管加上了内壁涂层， 不但减少了内腐蚀，更主要的是使粗糙度下降了很多， 在同样的条件下使输气管输气量增加5～8％，有的甚至 达10％。内壁涂层的费用一般只占钢管费用的2～3％ ， 只要输气量能提高1％，就能很快地收回其投资。
摩擦阻力系数与常用管道流量公式
3、摩阻系数的计算公式
输气管基本参数对流量的影响
◆ 长度对流量的影响 Q1 ( L2 ) 0..5 Q 2 L1
即输气量与长度的0.5次方成反比，即输气量与长度 的0.5次方成反比。若站间距缩小一半，例如在两个压气 站之间增设一个压气站,L2 12，L1 则流量
Q2 2Q1 1.41Q1
即倍增压气站，输气量只能增加41％ 。
第4章 输气管道的水力计算
稳定流动气体管流的基本方程 水平输气管道的流量基本公式 地形起伏地区输气管道的流量基本公式 摩擦阻力系数与常用管道流量公式 输气管基本参数对流量的影响 输气管的压力分布和平均压力
输气管基本参数对流量的影响
◆ 直径对流量的影响
Q1
( C0[
pQ2 pZ2 )D15 Z*TL
1 2
.k
g 1
第4章 输气管道的水力计算
摩擦阻力系数与常用管道流量公式
一般干线输气管线都在水力粗糙区（阻力平方区）， 不满负荷时在混合摩擦区。城市及居民区的配气管道多 在水力光滑区。
摩擦阻力系数与常用管道流量公式
2、管壁粗糙度
输气管的管壁粗糙度一般比输油管小。对于新管， 美 国 一 般 取 当 量 粗 糙 度 ＝ 0.02mm ， 前 苏 联 平 均 取 0.03mm，我国通常取0.05mm 。美国气体协会测定了 输气管在各种状况下的绝对粗糙度，其平均值如下:
从上面的数据可以看出，输气管加上了内壁涂层， 不但减少了内腐蚀，更主要的是使粗糙度下降了很多， 在同样的条件下使输气管输气量增加5～8％，有的甚至 达10％。内壁涂层的费用一般只占钢管费用的2～3％ ， 只要输气量能提高1％，就能很快地收回其投资。
摩擦阻力系数与常用管道流量公式
3、摩阻系数的计算公式
输气管基本参数对流量的影响
◆ 长度对流量的影响 Q1 ( L2 ) 0..5 Q 2 L1
即输气量与长度的0.5次方成反比，即输气量与长度 的0.5次方成反比。若站间距缩小一半，例如在两个压气 站之间增设一个压气站,L2 12，L1 则流量
Q2 2Q1 1.41Q1
即倍增压气站，输气量只能增加41％ 。
第4章 输气管道的水力计算
稳定流动气体管流的基本方程 水平输气管道的流量基本公式 地形起伏地区输气管道的流量基本公式 摩擦阻力系数与常用管道流量公式 输气管基本参数对流量的影响 输气管的压力分布和平均压力
输气管基本参数对流量的影响
◆ 直径对流量的影响
Q1
( C0[
pQ2 pZ2 )D15 Z*TL
1 2
.k
g 1
第4章 输气管道的水力计算
气体输配管网水力计算
水力计算在管网优化中的作用
优化管径设计
01
根据水力计算结果，选择合适的管径，降低管网建设和运行成
本。
优化管网布局
02
通过水力计算，合理布置管网的节点和分支，提高管网的输送
效率和稳定性。
优化运行调度
03
根据水力计算结果，合理调度管网内的气体流量和压力，降低
能耗和运营成本。
水力计算在安全评估中的应用
目的
确保管网内气体的正常输送，优化管 网设计和运行，提高气体输配的效率 和经济性，保障供气的安全和稳定性 。
水力计算的基本公式
01
02
03
伯努利方程
描述气体在管网内的能量 守恒关系，涉及到气体压 力、流速、密度等参数。
流体动力学方程
描述气体在管网内的流动 规律，涉及到气体的流量、 压力、管道截面积等参数。
现代化阶段
目前，气体输配管网已经实现了数字化、智能化管理，采用GIS地理信 息系统进行管网管理和调度，能够实现远程监控和自动化控制，提高了 管网运行的安全性和可靠性。
02
气体输配管网水力计算的基本原理
水力计算的定义与目的
定义
气体输配管网水力计算是指通过数学 模型和计算方法，对管网内的气体流 量、压力、温度等参数进行模拟和分 析的过程。
强化实验研究与验证
为了验证水力计算方法的准确性和可靠性，需要加强实验研究与验证工作。通过实验数据 与计算结果的对比，可以发现和改进水力计算方法中的不足之处，全评估
通过水力计算，评估管道的压力状况，确保管道的安 全运行。
管道泄漏检测
通过水力计算，预测管道的泄漏可能性，及时发现并 处理泄漏事故。
应急预案制定
根据水力计算结果，制定合理的应急预案，提高应对 突发事件的响应速度和处理能力。