燃气基础知识 第六章 燃气管网水力计算

家用燃气灶具标准中对家用燃气灶主要性能和技术指标的规定： 1）气密性，必须进行严格的气密性试验，在4.2MPa的压力下， 燃气入口至阀门的漏气量≤0.07L/h，自动控制阀门漏气量 ≤0.55L/h； 2）热负荷，两眼或两眼以上灶具应有一主火，热负荷要求：普 通灶≥3.5KW，红外线灶≥3.0KW； 3）燃烧工况：无离焰、熄火、回火，无黑烟，火焰均匀； 4）干烟气中CO含量（在理论空气量=1时）＜0.05% 5）熄火保护：每个燃烧器必须具有熄火保护装置； 6）热效率：台式灶≥55%，嵌入式灶≥50% 7）灶具材料性能应满足正常使用要求，耐热、耐腐蚀、耐重力 等； 8）电气设备满足防触电、漏电等方面的要求。
绝对值；
人工计算
10%
—工程计算的精度要求（允许误差），一般
8）由管段的压力降推算管网各节点的压力。对于高、次高、 中压管网，由已知消费点（调压器进口）压力要求推算至各 源点。对于低压管网，由源点（调压器出口）压力推算至各 消费点。一旦节点压力未满足要求，或者管道压力降过小而 不够经济时，还需调整管径，重新进行前述6、7两步计算。 9）绘制水力计算图，图中标明管段的长度、管径、计算流 量、压力降和节点的流量、压力等。
（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。

室内燃气管道设计计算
（1）布置燃气管道及燃具，作管道平面及系统图并确定最不利工作点。 （2）将各管段按顺序编号，由引入口编至最不利工作点，凡是管径变化 或流量变化处均应编号。 （3）求出各管段的额定流量，根据各管段供气的用具数得同时工作系数 值，可求得各管段的计算流量。 （4）由系统图求得各管段的长度，并根据计算流量预定各管段的管径。 （5）算出各管段的局部阻力系数，求出其当量长度，可得管段的计算长 度。 （6）计算各管段的单位长度压降值后，乘以管段计算长度，即得该管段 的阻力损失。 （7）计算各管段的附加压头。 （8）求各管段的实际压力损失。 （9）求室内燃气管道的总压力降（由引入口至最不利工作点）。 （10）以总压力降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。

计算机在管网水力计算中的应用
第六章 燃气管网水力计算
燃气管道水力计算的任务
根据计算流量和规定压力损失来计算管径，进而决定管
道投资与金属消耗；
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 。
等温稳定流动决定燃气流动状况的参数为：压力p、密度ρ和流速w
燃气水力计算公式
不稳定流动方程 连续性方程 气体状态方程
校正流量
Q Q Q
Q
—校正流量的第一个近似值，它未考虑邻 环校正流量对计算环的影响 —为使校正流量精确些，而加于第一项上的附加 项，它考虑了邻环校正流量对计算环的影响
Q
（a）低压管网
P Q P 1.75 Q
式中
P Qnn Q ns Q n P Q
qA
QA L1234561
QB qB L1211
qC
QC L11237
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
12 1
qB q A L12
燃气分配管段计算流量确定
Q=0.55Q1+Q2
（d）压力闭合差的精度要求
高中压管网
P 0.5 P
2
2
100% %
低压管网
P 100% ห้องสมุดไป่ตู้ % 0.5 P
2
式中 P 或 P —环网内各管段的压力降或压力平方差， 顺时针方向为正，逆时针方向为负；
P 或 P 2 —环网内各管段的压力降或压力平方差的
P —计算环的压力闭合差；
P —计算环的各管段的压力降与流量之比； Q
Qnn —邻环校正流量的第一项近似值；
P Q —与邻环共用的管段的值。 ns
（b）高、中压管网
2 P Q P 2
2
Q
P 2 Qnn Q ns Q P 2 Q
低压燃气管道单位长度摩擦阻力损失的表达式为：
式中 p －燃气管道摩擦阻力损失（Pa）； l－燃气管道的计算长度（m）；
p T 7 6.26 10 5 l T0 d
Q2
燃气管道摩擦阻力系数可按下式计算： 1 K 2.51 ＝－2 lg[ ] 3.7d Re
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）。
Δp—附加压头，Pa； g—重力加速度，m/s2； ρa—空气密度，kg/m3； ρg—燃气密度，kg/m3； Δh—管道终端与始端的标高差，m。
局部阻力
w2 T p 0 2 T0
—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； 0 —燃气密度，kg/m3； T—燃气绝对温度，K； T0—273K。
dp w2 dx d 2
ρw =const P=ZρRT
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 p12 p2 Q T 10 1.27 10 5 Z L T0 d
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； λ—燃气管道摩擦阻力系数，反映管内燃气流动摩擦阻力的无因次系数，其
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
Pd 0.75Pn 150
式中 Δp 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）。
附加压头
p g a g h
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
5）燃气用户以下地点应设置手动快速式切断阀：燃气立管 上、燃气表前、燃具前。 6）与家用燃具连接的软管上不应有接头，且软管长度不应 超过 2m。 7）为保证用户用气安全，家用燃气热水器应安装在通风良 好的非居住房间，且房间净高度宜大于2.4m。 8）燃气计量表与燃具、电气设施之间应保证最小水平净距。 居民家用燃气计量表与燃气热水器之间的水平净距应不小于 30cm。 9）当燃具和用气设备安装在地下室、半地下室及通风不良 的场所时，应设置通风装置和燃气泄漏报警装置。
室内燃气管道的设计计算
燃气引入管不得敷设在卧室、浴室、易燃或易爆品的仓库、有腐蚀性介 质的房间、发电间、配电间、变电室、不使用燃气的空调机房、通风机 房、计算机房、电缆沟、暖气沟、烟道和进风道、垃圾道等地方。
燃气用户引入管
（1）地下引入（图6-7） （2）地上引入
对于高层建筑的室内燃气管道系统还应考虑三个特殊的问题
Qcal q1 q2 q3 q4 q5 q6
枝状管网的水力计算
（1）对管网的节点和管段编号 （2）根据管线图和用气情况，确定管网各管段的计算流量。 （3）根据给定的允许压力降及由于高程差而造成的附加压头， 确定管线单位长度的允许压力降。 （4）根据管段的计算流量及单位长度允许压力降选择管径。 （5）根据所选定的标准管径，求沿程压力降和局部压力降， 计算总的压力降。 （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。
式中
P 2
—管段的压力平方差
（c）校正流量计算顺序
首先计算各环的 Q ，进而才能求出考虑邻环影响的Q ， 令 Q Q Q ，以此校正每环各根管道的计算流量。 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。
室外燃气管道的局部阻力损失可按管道摩擦阻力损失的5%—10%计算
p
管道的当量长度
L2

d
＝1时的当量长度 l2

d

管段的计算长度
L L1 L2 L1
式中
l2
L1—管段实际长度，m
当量长度计算图
燃气分配管段计算流量 的确定
Q1 q L
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。
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、气源或调压站位置等。 2）计算各管段的途泄流量。 3）按气流沿着最短路径从供气点流向零点（不同流向燃气的 汇合点）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。 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即可选择管径。 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，这就 必须进行环网的水力平差计算。 7）在人工计算中，平差计算是逐次进行流量校正，使环网闭 合差渐趋工程允许的误差范围的过程。
式中q—单位长度途泄流 量，m3/（m· h）； Q1—途泄流量，m3/h； Q2—转输流量，m3/h； L—管段长度，m。
管段途泄流量的计算过程
（1）根据供气范围内的道路与建 筑物布局划分为几个小区： （2）分别计算各小区的居民用户 用气量及小型商业用户和小型工 业用户的用气量，并按照用气量 的分布情况，布置配气管道。 （3）求各小区管段的单位长度途 泄流量，如图中A、B、C…区管 道的单位长度途泄流量为