燃气管网的水力计算
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
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。
城市燃气输配_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 计算，使用时不同的燃 气密度要进行修正。
3
低压管道：
p p ( ) 0 1 l l
2 2 p12 p2 p12 p2 高中压管道： ( ) 0 1 l l
2、运动粘度： 人工燃气： ＝25 10－6 m 2 /s
Q1 QN Q1 KQ L Q Q N N 1 KQN.75 L( x 1 x )1.75
1.75 N 1.75
由 P1 P2 得：
1.75
2n 1 1 0.88 x 0.11 x (1 x) n x
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
0.284
管道内表面当量绝对粗糙度，对于钢管取0.2mm，塑料管 取0.01mm；
ν—0摄氏度、1.01325×105Pa时的燃气运动粘度，m2/s。
第二节 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
层流区(Re≤2100) 临界区(Re=2100~3500) 紊流三个区(Re>3500)
64 ＝ Re
Re 2100 ＝0.03 65 Re 10 5
68 ＝0.11 d Re
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
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
06-燃气管网的水力计算
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
Q
16 2
Q
6-5 1
Q
6-7 1
Q
7 8 1 3
216 169 113 498m / h
Q
65 2
0
78 1
Q
67 2
7 8 2
Q
0
113
Q
Q 0.55Q1 Q2
对于Ⅰ环：
(4)求计算流量
Q 0.55Q Q 0.55 203 549 661
例题 6.1
图为某燃气输气管网， 各管段长度标于图中，3 点处有一集中用户，其 负荷预定由2-3和4-3各提 供50 m3/h。A、B、C三 环供气量分别为540、 720、864m3/h。 （1）求管段1-4的计算 流量（α取0.55）。
例题解析
1、计算各环的单位长度途泄流量，为此 (1)按管网布置将供气区域分为三个小区； (2)求出各环内的最大小时用气量
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。
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
m3/h减至51 m3/h ，因而零点向点7方向移动了
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。
城市燃气输配燃气管网水力计算(1)
城市燃气输配燃气管网水力计算(1)一、城市燃气输配燃气管网的水力计算概述城市燃气输配燃气管网的水力计算是指计算城市燃气管网中燃气流经管线时的燃气压力、流速等参数的过程。
燃气的输送过程中需要维持一定的压力和流量，以保证用户的正常用气需求。
城市燃气管网的水力计算是燃气输配领域的重要技术之一，对规划设计、施工和运营维护都有着重要意义。
在计算过程中，需要考虑多个因素和参数，如管道长度、管径、燃气密度和温度、燃气流量和压力等，综合分析并进行水力优化，才能保证燃气管网的稳定、高效运行。
二、城市燃气输配燃气管网的水力计算方法1.基本原理城市燃气管网的水力计算基于燃气流动的流体动力学基本原理，主要包括能量守恒方程、连续性方程和状态方程等。
其中，能量守恒方程主要用于计算管道中燃气压力的变化；连续性方程用于计算燃气的流量；状态方程用于计算燃气的密度和温度等参数。
2.计算方法城市燃气管网的水力计算可以采用多种方法和软件进行，如相似理论方法、管道特性法和CFD数值模拟等。
其中，相似理论方法和管道特性法是比较常用的计算方法。
相似理论方法是通过建立模型来模拟实际的管网系统，在实验条件下进行流场等参数的测量和分析，得出管网水力特性，以此来推导出实际管道的水力性能。
管道特性法是通过分析管道的特性方程和各个管道之间的相互关系，计算出燃气流经管道时的燃气流量、压力等参数。
3.优化方法城市燃气管网的水力计算还需要进行优化，以求得最优的燃气输送方案。
优化方法主要包括管道线路规划、管道直径选取、阀门设置等方面的优化。
在管道线路规划方面，需要考虑管道的布局和长度，以缩短输送距离和减少压力损失。
在管道直径选取方面，需要综合考虑输送流量、压力损失和管道的制造和安装成本等因素，以确定最适合的管径。
在阀门设置方面，需要根据不同用户的用气需求和管道的分布情况，合理设置阀门，调节管道压力和流量，在确保正常用气的前提下尽可能减小能耗和损失。
三、城市燃气输配燃气管网的水力计算应用城市燃气输配燃气管网的水力计算是燃气输配领域的关键技术之一，广泛应用于城市燃气管网的规划设计、施工和运营维护中。
第六章 燃气管网的水力计算(二)
居民生活用燃具的同时工作系数k
同类型燃 具数目N 1 2 燃气双眼灶 1.00 1.00 燃气双眼灶和 快速热水器 1.00 0.56 同类型燃 具数目N 40 50 燃气双眼灶 0.39 0.38 燃气双眼灶和 快速热水器 0.18 0.178
3
4 5 6 7 8
0.85
0.75 0.68 0.64 0.60 0.58
枝状管网水力计算表
管 段 号
4-5 3-4 管径 额定流 用户 同时 计算流 d 量q 数N 工作 量Q （m （m3/h）（户） 系数k （m3/h） m） 2.4 50 0.178 21.36 81.36 50 80 实际 ΔP/l （Pa/ m） 1.83 2.40
管段 摩擦阻力 总阻力 长度l 损失ΔP1 损失ΔP （m） （Pa） （Pa）
Pa/M
由Q=1.7 m3/h，在 P 6.52 Pa/m附近查得管径 L 0 1 d=15mm（天然气支管管径不得小于15mm），
P 6.50 L 0 1
Pa/m；
对应实际密度下 的 P
L
6.50 0.73 4.75
300
400 500 700
0.30
0.29 0.28 0.26
0.15
0.14 0.138 0.134
25
30
0.43
0.40
0.20
0.19
1000
2000
0.25
0.24
0.13
0.12
然后选取枝状管网的干管，根据给定的允许压 力降及由高程差而产生的附加压头来确定管道 的单位长度允许压力降； 根据管段的计算流量及单位长度允许压力降来 选择标准管径； 根据所选的标准管径，求出各管段实际阻力损 失（摩擦阻力损失和局部阻力损失），进而求 得干管总的阻力损失。
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）。
04-城市燃气-燃气管网的水力计算
KQN
1.75
( 2n 1) 2 L 1 0.88x 0.11 x n
P0 — 标准大气压, Pa
λ — 燃气管道的摩擦阻力系 数
Q0 — 燃气管道的计算流量, Nm3/s D — 燃气管道的内径, m 0 — 燃气的标态密度, kg/Nm3
T — 燃气的绝对温度, K T0 — 标准状态下的绝对温度 ,K Z — 压缩因子 Z0 — 标准状态下的压缩因子 L — 燃气管道的计算长度, m
3 3、绘制图表时， ρ 1kg/Nm ; 0
6、对于低压管道, 纵坐标为 P/L
2 P12 P2 7、 对 于 高 、 中 压 管 道 ,纵 坐 标 为 L
(Pa/m);
2 [(kPa) /m];
8、绘制图表时，取钢管绝 对粗糙度 0.0002 m;
9、对于密度不是1k g/Nm3燃气，可以通过图中密 度 校正尺来修改 。
2
H 2
ρ — 燃气的密度，kg/N m 3；
1
H 1
2、局部阻力
• 计算公式：
p
W2
2
–局部阻力ζ 由实验
方法确定
–根据不同流通断面
的几何参数，通过
相关的计算图表计
算局部阻力ζ .
• 局部阻力系数一般用实验方法确定，实验时先测 出管道中管件、部件或设备等前后的全压差(即局 部阻力），除以与特征速度相应的动压，求得局 部阻力系数值。 • 实际工程中，管件、部件或设备处的局部阻力系 数只取决于管件部件或设备流动通道的几何参数。 • 即使是相同名称的管件、部件，不同的流体管网， 其几何参数的差异也会对局部阻力系数的值造成 影响，因此也很难用统一的图表计算各种管网的 局部阻力。
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。
城镇燃气管网水力计算
第二节 燃气管道计算压力降及其分配
பைடு நூலகம்
一、低压管网计算压力降的确定
用气概况
供配气量
2. 增大燃具的压力波动范围，可增大管网的计算压力降。
5 5
第二节 燃气管道计算压力降及其分配
二、高压、次高压、中压管网计算压力降的确定
高压、次高压管网：
始端压力：取决于上游管道的供气压力； 末端压力：取决于下游调压站的用最气低概进况口压力与安全附加值之供和配。气量
计算 公式
一、低压燃气管道摩阻损失：4-1
二、高压、次高压和中压燃气管道摩阻损失： 4-7、4-8
三、燃气管道水力计算图表：查表求压降
四、燃气管道的局部阻力：4-16
第二节 燃气管道计算压力降及其分配
燃气管道计算压力降 ❖ 在单位时间最大用气量发生时管网始、末两端的压力降。 管网始端压力：即设计压力，用气应概在况所需压力级制的供压配力气范量 围内 经技术、经济分析比较后确定 管网末端压力：取决于调压器最低进口压力或用户所需压力。
中压管网：
始端压力：取决于上游管道供气压力或上游管道调压站出口压力； 末端压力：取决于由中-低压调压站最低进口压力或用户中压燃烧器 所需压力确定。
6 6
7
城镇燃气管网水力计算
1 燃气管道使用水力计算公式
CONTENTS
2 燃气管道计算压力降及其分配
课前思考与问答
1. 燃气管径如何确定？ 2. 燃气为有压输送，输送过程中是否有压降，压降发生在 哪些地方？ 3. 各级管道（高、次高、中、低压管道）始端压力、末端 压力如何确定？
第一节 燃气管道实用水力计算公式
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。
复杂燃气管网水力计算算法
１ 算 法概 要
。 一 Ｉ ｒ —
２０ ９×ｌ ～ ．８ ０
—
十— ．
２ ３ ３３ ．６
—
１ ．８ ｌ２４ ｏ
／ ＿ ９
Ｒｅ —
本算 法程 序 是 以微软 ＶＣ ＋ ． 为开 发工 具 ， ＋ ６０作
以图作 为系统 数 据结 构 ，存贮 系 统相 关数 据 。本 算 法 程 序 运 用 的前 提 是 首 先 录 入 管 网基 础 数 据 构 造 管 网 网络 图 ，即 录入 气源 结 点（ 始结 点） 开 、普通 结 点（ 内部结 点） 调压 站或 用户 结 点（ 点结 点） 、 终 的结点
边 流 量 按 各 结 点 下游 各 边 初 始 流 量 所 占 比例 重 新
压 力ｐ气源 始 点压 力可 认 为 已知 ，如输送 系 统与 管 （ 网一起 进 行 优 化计 算 ，则 气源 始 点压 力 为未 知 。１ 设 管 网边 数 为 结 点数 为Ⅳ（ 点结 点数 ； ） 终 ｈＮｏ，气
网图的 形成 ，也 即完成 了管 网水 力算法 所 需数据 的 录入 工 作 ，由于 网络 图的可 视性 ，不但 可 以用来 检
Ｐ 一Ｐ ：Ｃ ｂ Ｑ，即 Ｃｂ ｂ ａ× ａ：堕
（） ２
在 进 行循环 计 算 时 ， ｌ中的参 数 用前 一 次计算 Ｃｂ ａ
的数值（ 主要指流量Ｑ 及结点压力ｐ、 ｂ 各结点（ Ｐ） ， 非
维普资讯
ｓｌ ｓｕ
复杂 燃气 管 网水 力计算算法
苏州燃气集 团有 限责任 公司 胡小龙
摘要 ：论述 了在管网网络 图的基础 上，用深度优先搜索 遍历算法及线性化 流量平衡方法进行 多气源ｒ 同一 种燃气 ，多个供气点） 、多环 复杂管网的水力计算 ，此 算法可用于 中压 、低压管网设计型 问题及操 作型问 题计算（ 际管 网最大 负荷计算） 实 。 关键词 ：管 网 水力 算法 流量 压力
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2. 管段途泄流量的计算
B
C
(1)分区
根据供气范围内的道路与建筑
A
物布局划分为几个小区
(2)布管
计算各小区用户的用气量
F
E
D
按用气量分布情况布配气管道
第六章
17
(3)各小区管段的q
qA
QA L1234561
qB
QB L1211
(4)计算各管段的Q1
11
B
1
2C
A
3
7
5 6
F
E
4D
10
9
8
图5-10 各管段途泄流量计算图示
适用：庭院管、室内管、厂区管
第六章
12
（3）估算法
Pj (5% 10%)Py
适用：城镇燃气分配管道
第六章
13
4. 附加压头（始末端高度差大的个别管段）
P g(a g )H
天然气
式中： P ——附加压头
a , g——空气、燃气
液化石油气
的密度，kg/Nm3;
绝
空气
对 压
ΔP2
力
H ——管段终端和始
103 8 6 4
2
102 8 6 4
2 10
12
4 6 810 2
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
Q112
qB qA
L12
QB L1211
QA L1234561
L12
第六章
18
6.2.3 各分配管段计算流量Q的确定
燃气管道的负荷❖ 途泄流量管段Q 源自Q1 QN❖ 转输流量管段
Q Q2
1 23 q1 q2 q3
n n+1
Q2
y
q q n-1
n
Q1=nq
L=(n+1)l
❖ 同时有途泄、转输流量的管段
端的标高差 值，m。
第六章
14
6.2 燃气分配管网计算流量
❖ 6.2.1 管段分类
1. 转输流量（Q2）管段：沿途无燃气输出，流量在 此管段内不变。
2. 途泄流量（Q1）管段：该管段与大量居民用户、 小型商业用户相连，进入管中的燃气在输送途中全
部供给用户。
3. 转输和途泄流量都有的管段：既有途泄流量，又 有转输流量。
w2
2
❖
摩擦阻力损失：Py
(P) • l l
d
l
w2
2
w2 ( P ) • d 2 l
Pj
d
( P ) l
ldl
d
Pj
ldl
(
P l
)
第六章
实际工程中只取决于 管件或设备所在管段 管径等几何参数
11
ldl
d
l2
d
计算管道阻力损失
P
Py
Pj
(l
ldl
)(
P l
)
式中：l ldl 计算长度
第六章
3
（2）低压燃气管道单位长度摩擦阻力损失
P l
6.26107
Q02 d5
0
T T0
其中：ΔP——燃气管道始末端压力损失,pa l——计算长度，m Pm——（P1+P2)/2≈P0
第六章
4
❖ （3）燃气管道摩擦阻力系数λ
与流动状况、燃气性质、管道材质、连接方式、 安装质量有关。
层流区（Re≤2100）：
6.1 水力计算公式和计算图表
1. 水力计算的任务
（1）设计计算 据计算流量、规定的压力损失——确定管径。
（2）校核计算 据已建管管径、管计算流量（或允许压力
降）——计算压力降（或流量）是否满足要求。
第六章
1
2.摩擦阻力损失计算公式
燃气是可压缩流体——
单位时间内输气量波动大的超高压天然气长输管 线——不稳定流动；
其他情况（城市燃气管道）——按稳定流动计算。
P1
Q0
d P2
L
稳定流动运动方程 连续性方程 气体状态方程
等截面
—等—温—
P12
P22
1.62
Q02 d5
0
P0
T T0
Z Z0
L
P88公式（6-8）
适用：城市中高、中、低压燃气管道
第六章
2
（1）高、中压燃气管道单位长度摩擦阻力损失
P12
P22 L
Q1+Q2=
第六章
15
6.2.2 管段途泄流量Q1的确定
❖ 几点假设：
途泄流量Q1沿管段均匀输出； 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；
供气区域内居民用户和小型公共建筑用户的负荷 是均匀分布的。
第六章
16
1. 单位长度途泄流量
m3／(m•h)
ρ0=1kg/m3
4×10-5 m3/s (气态液化石油气) ν= 25×10-6 m3/s（人工燃气）
15×10-6 m3/s（天然气）
0.17≈0.2 mm(钢管) K=
0.01 mm（塑料管）
T0= 273.15k
第六章
8
❖ 实际条件
(1) 密度修正 (2) 温度修正
P12
L
P22
0 1
D820×8
D920×8
D1020×10 D1120×10 D1220×10
4 6 8102 2
4 6 8103 2
4 6 8104 2
4 6 8105 2 4 6 8106 Q（m3 /h）
图5 2 人工干燃气第高六、章中压钢管水力计算图
7
ρ0=1kg/m3 γ0=25×10-6m 2 /s
❖ 制图条件
•
P12
L
P22
P12
P22 L
T0
•T T0
P12
P22 L
T
❖ 管段摩擦（沿程） 阻力损失
Py
P12
P22 L
L
Py
P l
L
第六章
9
3. 局部阻力损失计算公式
（1）基本公式
Pj
w2
2
适用：庭院管、室内管、厂区管
第六章
10
（2）当量长度法
❖ 局部阻力损失：Pj
临界区（2100＜Re≤3500）：
紊流区（Re＞3500）： （柯列勃洛克公式）
其中： Re wd
K——管道内壁的当量粗糙度，mm。
第六章
5
❖ （4） 水力计算图
观察单位长度摩擦阻力损失公式：
P12
P22 L
1.271010 Q02
d5
0
T T0
Z
Re wd
w
Q0
d2
P12
P22 L
1.27
1010
Q02 d5
0
T T0
Z
式中：Pl、 P2——燃气管道始、末端的绝对压力，kPa；
L——计算长度，km
Q0——燃气管道的计算流量，Nm3／h；
d——管道内径，mm；
λ——燃气管道摩擦阻力系数；
ρ0——燃气密度，kg／m3；
T、T0——设计中、标准状态所采用的燃气绝对温度，K
Z——压缩因子，燃气压力<1.6MPa（表压），Z=1
f (Q0 , d, 0 ,T ,T0 , Z, K, v)
4
其中：燃气种类、使用环境状态、
管材确定，则
0 , v,T ,T0 , K, Z —确定
P12
P22 L
f (Q0 , d )
第六章
6
P21-P22 L
×104(Pa 2 /km)
106
8
6
4
2
105 8 6 4
2
10 4 8 6 4
2