燃气管网水力计算

图：燃气97 6－4、5
计算图表的绘制条件： 计算图表的绘制条件：
计算， 1、燃气密度按 ρ 0＝1Kg/Nm 计算，使用时不同的燃 燃气密度按 气密度要进行修正。 气密度要进行修正。
3
低压管道： 低压管道：
∆p ∆p = ( ) ρ 0 =1 × ρ l l
2 2 p12 − p2 p12 − p2 高中压管道： 高中压管道： =( ) ρ 0 =1 × ρ l l
一、低压燃气管道水力计算公式
∆P
Q0 T = 1.13 × 10 νρ0 4 L d T0
10
层流区(Re<2100)： 临界区(Re=2100~3500) 紊流区(Re>3500) 钢管、塑料管： 铸铁管：
11.8Q0 − 7 × 10 4 dν ∆P 6 = 1.88 × 10 1 + 23.0Q − 1 × 10 5 dν L 0
例 题 2：
已知人工燃气密度0.7kg/Nm3，运动粘度25×10-6m2/s，有 φ219×7中压燃气钢管，长200m，起点压力150KPa，输送 燃气流量2000Nm3/h，求0℃时该管段末端压力。 公式法
P −P dν 6 ∆ = 1.4 × 10 + 192.2 d L Q0
2 1 2 2
2 1 2 2
0.284
Q02 T ρ0 5 T0 d
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。 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。
q = Q1 n
在AB上取任一小段y，该管段上的流量用Qy表示，则
Q y = Q N − ( y − 1)q
∆Py = K [Q N − ( y − 1)q]1.75 l
Q1 x= 令： Q N
x是途泄流量 1与总流量 N的比值，0≤x≤1 是途泄流量Q 与总流量Q 的比值， 是途泄流量
则：
Q1 = xQN
2
x 2 x 1 − 1.75(1 − 1) + 0.66(1 − 1) n n
2
x 2 x 1 − 1.75(2 − 1) + 0.66(2 − 1) n n ……
2
x 2 x 1 − 1.75(n + 1 − 1) + 0.66(n + 1 − 1) n n
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：
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。
1、公式法： 、公式法：
T ∆P = Σξ ρ0 2 T0
式中： △P----局部压力降，Pa；
ω
2
ρ 0 ----燃气密度，kg/Nm3；
ω ----燃气在管道中的流速，m/s；
Σξ----计算管段中局部阻力系数的总和；
T ----燃气绝对温度，K，T0=273K。
2、当量长度法
L2 ω 2 T T ∆P = Σξ ρ 0 ＝λ ρ0 2 T0 d 2 T0
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： 计算公式：
∆P = g (ρ a − ρ g )∆H
ρ a —空气密度，1.293kg/Nm3， ρ g —燃气密度， kg/Nm3
n +1
压降计算公式： 压降计算公式： ∆P1 = KQ
1.75 N
2n + 1 2 L 1 − 0.88 x + 0.11 x n
在总流量QN一定时，整个管段的压降为支管数n与途泄流量 的函数关系式。
2、以计算流量求压力降 、 把 Q = αQ1 + Q2 带入压降计算公式：
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
Q = αQ1 + Q2
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、沿途支管数有关。
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： ，
第二节 燃气分配管道计算流量
燃气分配管网供气方式 燃气分配管道计算流量的确定 燃气分配管道途泄流量的确定 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： 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
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
∆P 2 = K ( αQ1 + Q2 )1.75 L
αQ1 QN − Q1 = KQ L Q + Q N N 1 = KQN.75 L( αx + 1 − x )1.75
2
2
x x 2 ( n + 1 ) − 1.75 ( 1 + 2 + … + n ) + 0.66 ( 1 + 2 2 + … + n 2 ) n n
n( n + 1 ) 2
n( n + 1 )( 2 n + 1 ) 6
整理得： 整理得：
x 1.75 2n + 1 2 ∑ [ 1 − ( y − 1 ) n ] = ( n + 1 ) 1 − 0.88 x + 0.11 n x i =1
0.284
二、高中压燃气管道水力计算公 式
钢管、塑料管：
P −P dν 6 ∆ = 1.4 × 10 + 192.2 d L Q0
2 1 2 2
0.25
Q02 T ρ0 5 T0 d
铸铁管：
P −P dν 6 1 = 1.3 × 10 + 5158 d L Q0
∆H —管段终端与始端的标高差值，m
ρa > ρ g
ρa < ρg
管道内流动气体上升时将产生一种升力 ，下降时将增加阻力。 管道内流动气体下降时将产生一种升力 ，上升时将增加阻力。
某多层住宅，燃气室内立管终端标高 某多层住宅，燃气室内立管终端标高17m，引入管始端 ， 标高－0.6m，密度 计算附加压头； 标高－ ，密度0.71kg/Nm3，计算附加压头；又已 知引入管起点压力P1=1000Pa，∆P沿程 + 局部 80Pa，求P2。 ， 知引入管起点压力 ， 。

0.25
Q02 T ρ0 T0 d5
图表法
P12 − P22 L
= 3.1( kPa ) 2 / m ρ 0 =1
150 2 − P22 = 2.17 200
P12 − P22 L
= 3.1 × 0.7 = 2.17( kPa )2 / m ρ0 =0.7
ν＝25×10 m /s
－6 2
15℃时燃气流经l=100m长 15℃时燃气流经l=100m长 时燃气流经l=100m
64 vd λ＝ 和 Re = 解：公式法：假设为层流：将 公式法：假设为层流： Re ν L 20 ∆p T 7 = 6.26 × 10 λ 5 ρ 代入： 代入： l d T0
得：d=78.16mm,取标准管径80mm。 d=78.16mm,取标准管径80mm。 取标准管径80mm 计算Re=1768<2100,层流区。假设正确，计算有效。 Re=1768<2100,层流区 据d计算Re=1768<2100,层流区。假设正确，计算有效。 图表法： 图表法：
xQN q= n
1.75 N
所以：
∆Py = KQ
x 1.75 l[1 − ( y − 1) ] n
整个管段的压力降为： 整个管段的压力降为：
∆P1 = ∑ ∆Py = KQ1.75 N
y =1 n +1
L n +1 x 1.75 ∑ [1 − ( y − 1) n ] n + 1 y =1
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：
第六章 城市燃气管网的水力计算
城市燃气管道水力计算公式和计算图表 燃气分配管道计算流量的确定 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 城市燃气管道水力计算公式和计算图表
低压燃气管道阻力损失计算公式 高中压燃气管道阻力损失计算公式 燃气管道阻力损失计算图表 计算示例 附加压头 局部阻力
∆P = g (ρ a − ρ g )∆H = 100.6Pa
P2 17m
P1
－0.6m
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. 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。
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
ω2
L2 = Σξ
d
பைடு நூலகம்
λ
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 L= L1 + L2 式中： 式中：L1 ------管道实际长度，m； L2 ------管道上附件的当量长度，m。 实际管道计算长度L乘以该管段单位长度摩擦阻力损失，就 可得到该管段的压力损失。
x 2 x 1 − 1.75(1 − 1) + 0.66(1 − 1) n n
2
x 2 x 1 − 1.75(2 − 1) + 0.66(2 − 1) n n ……
2
x 2 x 1 − 1.75(n + 1 − 1) + 0.66(n + 1 − 1) n n
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。 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