燃氣管網水力計算學習教案

1、會計學1燃氣管網水力計算燃氣管網水力計算第一頁，編輯于星期二：三點 三十三分。城市燃氣管道水力計算公式和計算圖表燃氣分配管道計算流量的確定枝狀管網的水力計算環(huán)狀管網的水力計算室內燃氣管道的水力計算第1頁/共70頁第二頁，編輯于星期二：三點 三十三分。第2頁/共70頁第三頁，編輯于星期二：三點 三十三分。004010TTdQ1013. 1LP00520504061010 .231078 .1111088. 1TTdQdQdQLP0052025. 0062 .1921089. 6TTdQQddLP00520284. 006515811039. 6TTdQQddLP第3頁/共70頁第四頁，編輯于星期

2、二：三點 三十三分。0052025. 00622212 .192104 . 1TTdQQddLPP00520284. 006222151581103 . 1TTdQQddLPP第4頁/共70頁第五頁，編輯于星期二：三點 三十三分。三、燃氣管道水力計算圖表三、燃氣管道水力計算圖表壓力不同、管材不同，水力計算公式也不同，所以也就對應著不同的水力計算圖表。另外，燃氣種類不同時，由于不同種類燃氣的密度、粘度等有很大的不同，所以計算圖表也不同。決定水力計算圖表的因素主要有三個，不同的燃氣種類、管道的壓力級別、不同的管道材質。三者的不同組合得到不同的水力計算圖表。 第5頁/共70頁第六頁，編輯于星期二：三

3、點 三十三分。第6頁/共70頁第七頁，編輯于星期二：三點 三十三分。圖：燃氣97 64、5 第7頁/共70頁第八頁，編輯于星期二：三點 三十三分。計算圖表的繪制條件：計算圖表的繪制條件：1 1、燃氣密度、燃氣密度按按 計算，使用時不同的燃氣密度計算，使用時不同的燃氣密度要進行修正。要進行修正。301Kg/Nm低壓管道：低壓管道：10)(lplp高中壓管道：高中壓管道：1222122210)(lpplpp2 2、運動粘度：、運動粘度：人工燃氣：人工燃氣：天然氣：天然氣：/sm1015/sm102526263 3、取鋼管的當量絕對粗糙度、取鋼管的當量絕對粗糙度：0.00017m第8頁/共70頁第九

4、頁，編輯于星期二：三點 三十三分。例例 題題 1 1：已知：已知：人工燃氣的密度人工燃氣的密度 ， 運動粘度：運動粘度： 300.5Kg/Nm/sm1025261515時燃氣流經時燃氣流經l=100ml=100m長長的低壓燃氣鋼管，當流量的低壓燃氣鋼管，當流量Q Q0 010Nm10Nm3 3/h/h時，管段壓力降為時，管段壓力降為4Pa4Pa，求該管道管徑求該管道管徑。圖表法：圖表法：解：解：公式法公式法：假設為層流：將：假設為層流：將05207TTdL106.26lpRe64vdRe 和和代入代入：得：得：d=78.16mm,d=78.16mm,取標準管徑取標準管徑80mm80mm。據(jù)據(jù)d

5、 d計算計算Re=17682100,Re=17682100,層流區(qū)。假設正確，計算有效。層流區(qū)。假設正確，計算有效。/m)0.04(p1004)(a0.50lp/m)0.08(p0.50.04)(a10lp據(jù)流量和壓降查表得：據(jù)流量和壓降查表得：d=80mmd=80mm第9頁/共70頁第十頁，編輯于星期二：三點 三十三分。例例 題題 2 2：0052025. 00622212 .192104 . 1TTdQQddLPPm/)kPa( 1 . 3LPP2122210m/)kPa(2.170.71 . 3LPP20.7222102.17200P150222第10頁/共70頁第十一頁，編輯于星期二：

6、三點 三十三分。由于空氣與燃氣密度不同，當管道始、末端存在標高差時，在燃氣管道中將產生附加壓頭。對始末端高程差值變化甚大的個別管段，包括低壓分配管道及建筑物的室內的低壓燃氣管道，必須將附加壓頭計算在內。四、附加壓頭四、附加壓頭 HgPga計算公式：計算公式：agH空氣密度，1.293kg/Nm3，燃氣密度， kg/Nm3管段終端與始端的標高差值，m第11頁/共70頁第十二頁，編輯于星期二：三點 三十三分。gaga管道內流動氣體上升時將產生一種升力，下降時將增加阻力。管道內流動氣體下降時將產生一種升力，上升時將增加阻力。n某多層住宅，燃氣室內立管終端標高某多層住宅，燃氣室內立管終端標高17m，引

7、入管始端，引入管始端標高標高0.6m，密度，密度0.71kg/Nm3，計算附加壓頭；又已知引入，計算附加壓頭；又已知引入管起點壓力管起點壓力P1=1000Pa， 80Pa，求，求P2。6Pa.100HgPga局部沿程PP1P20.6m17m第12頁/共70頁第十三頁，編輯于星期二：三點 三十三分。當燃氣流經三通管、彎管、變徑異型管、閥門等管路附件時，由于幾何邊界的急劇改變，燃氣在管道內氣流方向和氣流斷面改變，燃氣運動受到擾亂，必然產生額外的壓力損失。 第13頁/共70頁第十四頁，編輯于星期二：三點 三十三分。0022TTP01、公式法：、公式法：第14頁/共70頁第十五頁，編輯于星期二：三點

8、三十三分。002200222TTdLTTPdL22 2、當量長度法、當量長度法第15頁/共70頁第十六頁，編輯于星期二：三點 三十三分。第16頁/共70頁第十七頁，編輯于星期二：三點 三十三分。第17頁/共70頁第十八頁，編輯于星期二：三點 三十三分。只有轉輸流量的管段 只有途泄流量的管段 有途泄流量和轉輸流量的管段 燃氣分配管網的各管段根據(jù)連接用戶的情況，可分為三種：燃氣分配管網的各管段根據(jù)連接用戶的情況，可分為三種： 第18頁/共70頁第十九頁，編輯于星期二：三點 三十三分。對于管段AB，途泄流量為Q1，轉輸流量為Q2管道起點A處，流量為轉輸流量與途泄流量之和；管道終點B處，流量僅為Q2。

9、而管段內各段面處的流量是不斷變化的，數(shù)值處于二者之間。若假定沿管線長度向用戶均勻地配氣，則沿線流量變化呈直線關系。第19頁/共70頁第二十頁，編輯于星期二：三點 三十三分。( (二二) )燃氣分配管道計算流量的確定燃氣分配管道計算流量的確定 n確定變負荷管段的計算流量n原則-以計算流量求得的管段壓力降應與變負荷管段的實際壓力降相等。第20頁/共70頁第二十一頁，編輯于星期二：三點 三十三分。計算流量先用轉輸流量與途泄流量的組合來表示21QQQ第21頁/共70頁第二十二頁，編輯于星期二：三點 三十三分。1 1、實際壓力降的求解、實際壓力降的求解采用微元的方法求解管段的實際壓力降采用微元的方法求解

10、管段的實際壓力降簡化：管段上有n條分支管，各分支管間距均相等，并且每條分支管的途泄流量q也相等，n條分支管就管段AB均勻地分成了n+1條小管段。 壓降計算公式：壓降計算公式： lKQP75. 1流進管段的總流量：流進管段的總流量： QN=Q2+Q1每一條分支管段的流量：每一條分支管段的流量：nQq1第22頁/共70頁第二十三頁，編輯于星期二：三點 三十三分。在AB上取任一小段y，該管段上的流量用Qy表示，則q1yQQNylqyQKPNy75. 1) 1(NQQx1令：令：x是途泄流量是途泄流量Q1與總流量與總流量QN的比值，的比值，0 x10 x1NxQQ 175. 175. 1) 1(1 n

11、xylKQPNynxQqN則：則：所以：第23頁/共70頁第二十四頁，編輯于星期二：三點 三十三分。111175. 175. 11) 1(1 1nynyNynxynLKQPPn整個管段的壓力降為：整個管段的壓力降為：n將括號內各項以麥克勞林級數(shù)展開，取其前三項，并將（n+1）式相加，得：222222) 11(66. 0) 11(75. 11) 12(66. 0) 12(75. 11) 11 (66. 0) 11 (75. 11nxnnxnnxnxnxnx第24頁/共70頁第二十五頁，編輯于星期二：三點 三十三分。222222) 11(66. 0) 11(75. 11) 12(66. 0) 12

12、(75. 11) 11 (66. 0) 11 (75. 11nxnnxnnxnxnxnx)n21(nx66. 0)n21(nx75. 1)1n(22222)1n(n6)1n2)(1n(n第25頁/共70頁第二十六頁，編輯于星期二：三點 三十三分。275. 11n1ixn1n211. 0 x88. 01)1n(nx)1y(1整理得：整理得：275. 1N1xn1n211. 0 x88. 01LKQP壓降計算公式：壓降計算公式：n在總流量QN一定時，整個管段的壓降為支管數(shù)n與途泄流量的函數(shù)關系式。第26頁/共70頁第二十七頁，編輯于星期二：三點 三十三分。2、以計算流量求壓力降、以計算流量求壓力降

13、 21QQQ把 帶入壓降計算公式： 75. 175. 1N75. 1N1NN175. 1N75. 1212)x1x(LKQQQQQQLKQL)QQ(KPxxxnnx)1 (1211. 088. 0175. 121PP由得：第27頁/共70頁第二十八頁，編輯于星期二：三點 三十三分。水力計算公式中冪指數(shù)為1.75時所得值 對于燃氣分配管道，分支管數(shù)一般不少于510個，x值在0.31.0之間。此時系數(shù)在0.50.6之間，水力計算公式中冪指數(shù)等于1.752.0時，值的變化并不大；實際計算中均可采用平均值=0.55。故燃氣分配管道的計算流量公式為：故燃氣分配管道的計算流量公式為： 21QQ55. 0Q

14、第28頁/共70頁第二十九頁，編輯于星期二：三點 三十三分。 1. 1.途泄流量的范圍：途泄流量的范圍：n途泄流量只包括大量的居民用戶和小型公共建筑用戶。n用氣負荷較大的公共建筑用戶應作為集中負荷來計算。 2.2.兩點假設：兩點假設：n供氣區(qū)域內居民用戶和小型公共建筑用戶是均勻分布的；n途泄流量只取決于居民的人口密度。( (三三) )燃氣分配管道途泄流量的確定燃氣分配管道途泄流量的確定 第29頁/共70頁第三十頁，編輯于星期二：三點 三十三分。3.3.計算步驟計算步驟對如圖所示的小區(qū)，計算步驟如下：第30頁/共70頁第三十一頁，編輯于星期二：三點 三十三分。LQq1ABCFED第31頁/共70

15、頁第三十二頁，編輯于星期二：三點 三十三分。166554433221LLLLLLQqAA11221LLQqBB7332112LLLQqCCABCFED第32頁/共70頁第三十三頁，編輯于星期二：三點 三十三分。（d）求管段的途泄流量管段的途泄流量等于單位長度途泄流量乘以該管段的長度。若管段是兩個小區(qū)的公共管道，需同時向兩側供氣時，其途泄流量應為兩側的單位長度途泄流量之和乘以管長。61611848413232121211)()()(LqQLqqQLqqQLqqQAEDCABA第33頁/共70頁第三十四頁，編輯于星期二：三點 三十三分。( (四四) ) 轉輸流量的確定轉輸流量的確定a、確定各管段途

16、泄流量；b、從管段末段向上反推。例1 枝狀管網轉輸流量的計算枝狀管網如下圖所示，已知各管段途泄流量，試確定各管段轉輸流量及計算流量。12345211Q321Q421Q541Q第34頁/共70頁第三十五頁，編輯于星期二：三點 三十三分。234516080130110100,50Q43250Q5421305080Q3-2218050130Q5-2248018011013060Q2-12 第35頁/共70頁第三十六頁，編輯于星期二：三點 三十三分。第36頁/共70頁第三十七頁，編輯于星期二：三點 三十三分。第37頁/共70頁第三十八頁，編輯于星期二：三點 三十三分。第38頁/共70頁第三十九頁，編輯

17、于星期二：三點 三十三分。第39頁/共70頁第四十頁，編輯于星期二：三點 三十三分。第40頁/共70頁第四十一頁，編輯于星期二：三點 三十三分。1、環(huán)狀管網流動規(guī)律第41頁/共70頁第四十二頁，編輯于星期二：三點 三十三分。2、環(huán)狀管網水力計算步驟手工方法解環(huán)方程的計算方法（管網的平差計算）手工方法解環(huán)方程的計算方法（管網的平差計算）預先分配流量 計算單位長度壓力降 預選管徑 計算各環(huán)的壓力降閉合差 計算結束=00重新分配流量環(huán)狀管網水力計算通常采用解管段方程組、解環(huán)方程組和解節(jié)點方程組的方法。是對壓降方程、連續(xù)性方程和能量方程的聯(lián)立求解。環(huán)狀管網的水力計算過程，就是重新分配各管段的流量，反復

18、計算，直到同時滿足連續(xù)性方程和能量方程組為止，這一計算過程稱為管網平差。第42頁/共70頁第四十三頁，編輯于星期二：三點 三十三分。n繪制管網平面圖，對節(jié)點、管段、環(huán)網進行編號、并標明管道長度、集中負荷、氣源或調壓站的位置；n計算管網各管段的途泄流量；n按氣流沿最短路徑從供氣點流向零點的原則，擬定環(huán)網各管段中的燃氣流向。氣流的方向總是流離供氣點，而不應逆向流動。n從零點開始，逐一推算管段的轉輸流量；n求管網各管段的計算流量；第43頁/共70頁第四十四頁，編輯于星期二：三點 三十三分。n預選管徑：na.由管網的允許壓降及供氣點至零點的計算長度確定單位長度允許的壓降；nb.由單位長度允許壓力降預選

19、管徑；nc.將管徑化為規(guī)格系列。n初步計算管網各管段的壓降及每環(huán)的壓力降閉合差；n管網平差計算，求每環(huán)的校正流量，使所有封閉環(huán)網壓力降的代數(shù)和等于零或接近于零，達到工程容許的誤差范圍。n驗證總壓降，若滿足要求，計算結束；不滿足，重復、 、 第44頁/共70頁第四十五頁，編輯于星期二：三點 三十三分。4 4、校正流量的計算、校正流量的計算 經初步計算后環(huán)網中各管段的管道直徑已定，但第環(huán)和第環(huán)的壓力降的代數(shù)和均不等于零。第環(huán)的壓力降閉合差為P；第環(huán)的壓力降的閉合差為P；第45頁/共70頁第四十六頁，編輯于星期二：三點 三十三分。低壓管網低壓管網假設條件：假設條件：n水力光滑區(qū)水力光滑區(qū)n引入校正流

20、量后，各管段氣體流動狀態(tài)不變引入校正流量后，各管段氣體流動狀態(tài)不變各管段壓降計算式：各管段壓降計算式：75. 1QP式中：P管段的壓力降； Q燃氣流量； 管道阻抗，其中包括物理常數(shù)、管段長度和直徑。系數(shù)的值隨氣流流動狀況的改變而改變。第46頁/共70頁第四十七頁，編輯于星期二：三點 三十三分。（PPPPPPPPPPPP)()()(76534321由初步計算結果，用壓降方程表示：由初步計算結果，用壓降方程表示：n用流量形式表示：用流量形式表示：PQQQQPQQQQ75. 17775. 16675. 15575. 13375. 14475. 13375. 12275. 111n為不破壞節(jié)點的流量平

21、衡，采用校正流量校正流量，以校正環(huán)網的閉合差。n在環(huán)中引入校正流量Q，在環(huán)中引入校正流量Q，并且規(guī)定校正流量的方向為順時針方向。 第47頁/共70頁第四十八頁，編輯于星期二：三點 三十三分。0QQ(QQ()QQ()QQQ(0)QQ()QQQ()QQ()QQ(75. 17775. 16675. 15575. 13375. 14475. 13375. 12275. 111）第48頁/共70頁第四十九頁，編輯于星期二：三點 三十三分。根據(jù)方程組可以得到根據(jù)方程組可以得到Q、Q的表達式的表達式 ：分析：分析：第一項第一項為未考慮鄰環(huán)校正流量的影響而得到的計算環(huán)的校正流量值；第二項第二項則考慮到鄰環(huán)校正

22、流量對計算環(huán)的影響。 IIII33II33QQQQPQPQP75. 1PQQQQQPQPQP75. 1PQ第49頁/共70頁第五十頁，編輯于星期二：三點 三十三分。對于任意環(huán)， 的一般式可寫為： 流量的第一個近似值。Q稱為校正Q 稱為校正流量的第二個近似值，其表達式中含有鄰環(huán)的校正流量，用鄰環(huán)校正流量的第一個近似值來代替校正流量，另外，考慮到任何環(huán)都有多個和鄰環(huán)共用的管段， 的一般形式可以寫為：Q QPQPQQnsnn 式中： 鄰環(huán)校正流量的第一個近似值； 與鄰環(huán)共用管段的 值。nnQnsQP QPQPPQ75. 1第50頁/共70頁第五十一頁，編輯于星期二：三點 三十三分。QPQPQQPPn

23、snn 75. 1QQQ校正流量的一般表達式：校正流量的一般表達式：第51頁/共70頁第五十二頁，編輯于星期二：三點 三十三分。對于環(huán)網的平差計算步驟，可按照這樣的順序來進行：對于環(huán)網的平差計算步驟，可按照這樣的順序來進行： （1）計算各環(huán)的 ，（2）計算各環(huán)的校正流量 = + （3）以環(huán)校正流量值校正各管段的計算流量（4）驗證各環(huán)壓降閉合差若不滿足閉合差要求，重復第（1），直至滿足精度要求為止。QQ QQQ %1005 . 022PP%1005 . 0PP高中壓低壓第52頁/共70頁第五十三頁，編輯于星期二：三點 三十三分。第53頁/共70頁第五十四頁，編輯于星期二：三點 三十三分。n解：解

24、：n繪圖n計算各環(huán)單位長度途泄流量第54頁/共70頁第五十五頁，編輯于星期二：三點 三十三分。n解：n繪圖n計算各環(huán)單位長度途泄流量n確定各管段初步計算流量第55頁/共70頁第五十六頁，編輯于星期二：三點 三十三分。第56頁/共70頁第五十七頁，編輯于星期二：三點 三十三分。第57頁/共70頁第五十八頁，編輯于星期二：三點 三十三分。第五節(jié)第五節(jié) 室內燃氣管道的計算室內燃氣管道的計算考慮附加壓頭；局部阻力損失的計算；管段計算流量的確定（同時工作系數(shù)法）。第58頁/共70頁第五十九頁，編輯于星期二：三點 三十三分。第59頁/共70頁第六十頁，編輯于星期二：三點 三十三分。第60頁/共70頁第六十

25、一頁，編輯于星期二：三點 三十三分。第61頁/共70頁第六十二頁，編輯于星期二：三點 三十三分。第62頁/共70頁第六十三頁，編輯于星期二：三點 三十三分。12345678910室內燃氣管道的計算需根據(jù)燃具的布置、燃具的數(shù)量以及燃具的灶前壓力的要求，確定室內管道走向，通過水力計算，確定管徑。下面以某居民住宅為例，說明室內燃氣管網的一般計算過程。 例：如圖所示某五樓居民住宅，每戶安裝兩眼燃氣灶一具，額定流量1.6m3/h，燃氣室內管及用氣管的允許壓力降為200Pa，求管道直徑。燃氣相對密度為0.6，室內溫度15。 計算步驟如下：1、管道節(jié)點按順序編號，標出各管段的長度。 8.50.582.32.

26、92.92.90.51.5第63頁/共70頁第六十四頁，編輯于星期二：三點 三十三分。2、根據(jù)各管段供應的用具數(shù)及其同時作用系數(shù)計算管段計算流量。 12345678910管道供應戶數(shù)：1-2 10 6-7 22-3 9 7-8 13-4 5 8-9 14-5 4 9-10 15-6 3同時工作系數(shù)：1-2 0.54 6-7 12-3 0.56 7-8 13-4 0.68 8-9 14-5 0.75 9-10 15-6 0.85NQKQn0第64頁/共70頁第六十五頁，編輯于星期二：三點 三十三分。2、根據(jù)各管段供應的用具數(shù)及其同時作用系數(shù)計算管段計算流量。 12345678910各管段計算流量Nm3/h：1-2 8.64 6-7 3.22-3 8.06 7-8 1.63-4 5.44 8-9 1.64-5 4.8 9-10 1.65-6 4.08第65頁/共70頁第六十六頁，編輯于星期二：三點 三十三分。12345678910單位長度上的允許壓力降：200/(301.5)=4.44Pa/m 并以此初選各管段的管徑。3、估計室內管道的局部阻力為沿程阻力的50%，根據(jù)室內管道允許壓力降和