目录
目录 (1)
常用水力计算Excel程序使用说明 (1)
一、引言 (1)
二、水力计算的理论基础 (1)
1.枝状管网水力计算特点 (1)
2.枝状管网水力计算步骤 (2)
3.摩擦阻力损失,局部阻力损失和附加压头的计算方法 (2)
3.1摩擦阻力损失的计算方法 (2)
3.2局部阻力损失的计算方法 (3)
3.3附加压头的计算方法 (4)
三、水力计算Excel的使用方法 (4)
1.水力计算Excel的主要表示方法 (5)
2.低压民用内管水力计算表格的使用方法 (5)
2.1计算流程： (5)
2.2计算模式： (6)
2.3计算控制： (6)
3.低压民用和食堂外管水力计算表格的使用方法 (7)
3.1计算流程： (7)
3.2计算模式： (7)
3.3计算控制： (7)
4.低压食堂内管水力计算表格的使用方法 (8)
4.1计算流程： (8)
4.2计算模式： (8)
4.3计算控制： (9)
5.中压外管水力计算表格的使用方法 (9)
5.1计算流程： (9)
5.2计算模式： (9)
5.3计算控制： (10)
6.中压锅炉内管水力计算表格的使用方法 (10)
6.1计算流程： (10)
6.2计算模式： (10)
6.3计算控制： (11)
四、此水力计算的优缺点 (11)
1.此水力计算的优点 (11)
1.1.一个文件可以计算不同气源的水力计算 (11)
1.2.减少了查找同时工作系数，当量长度的繁琐工作 (12)
1.3.进行了计算公式的选择 (12)
1.4.对某些小细节进行了简单出错控制 (12)
2.此水力计算的缺点 (12)
2.1不能进行环状管网的计算 (12)
2.2没有采用下拉菜单等可操作性强的方式 (12)
2.3没有将某些已有的管件压损计算公式模块嵌入计算表中 (12)
2.4没有将气源性质计算公式计算表中 (12)
五、存在问题的改进 (13)
六、后记 (13)
常用水力计算Excel程序使用说明一、引言
随着我国经济的迅猛发展，人们对居住环境及生活条件改善的需求更加迫切。燃气以其高热值、低污染、使用方便、快捷等的优点正迅速代替其他燃料，成为城市居民及公共建筑、工业用户的主要燃料。水力计算是我们管道燃气设计的基础，通过水力计算，我们可以更加清楚地认识到我们的设计是否安全可靠，是否经济合理，这样我们的设计质量就能够得到更好的保证。通常的水力计算过程非常繁琐，设计人员在这上面如果花费太多时间，将会严重影响我们在工艺合理性的思考。而Excel这个电子表格工具提供了比较方便的计算功能，这将在很大程度上节约我们的计算时间。
我的这个小程序主要有以下几个部分：
1.低压民用内管水力计算；
2.低压食堂内管水力计算；
3.低压外管水力计算；
4.中压锅炉水力计算；
5.中压外管水力计算。
它的主要特点有：
1.一个文件可以计算不同气源的水力计算，解决了原来一个计算表对应一种气源的情况，使得计算表减少了；
2.减少了设计人员查找同时工作系数，当量长度的繁琐工作；
3.进行了计算公式的选择，避免了人为选择公式带来的失误；
4.对某些小细节进行了简单出错控制。
下面从以下几个方面进行说明：
1.水力计算的理论基础；
2.Excel程序的使用方法；
3. 此水力计算的优缺点；
4.存在问题的改进。
二、水力计算的理论基础
我们日常用到的水力计算大部分是枝状管网的水力计算，因此本Excel小程序只编制了几种常用的枝状管网水力计算，分以下几个部分进行说明：
1.枝状管网水力计算特点；
2.枝状管网水力计算步骤；
3.摩擦阻力损失和局部阻力损失的计算方法。
1.枝状管网水力计算特点
枝状管网是由输气管段和节点组成。任何形状的枝状管网，其管段数P和节点数m的关系均符合：
1-=m P
燃气在枝状管网中从气源至各节点只有一个固定流向，输送至某管段的燃气只能由一条管道供气，流量分配方案也是唯一的，枝状管道的转输流量只有一个数值，任一管段的流量等于该管段以后（顺气流方向）所有节点流量之和，因此每一管段只有唯一的流量值。如图2-1所示，管段3-4的流量为：
10985443q q q q q Q ++++=-
管段4-8的流量为：
109884q q q Q ++=-
此外，枝状管网中变更某一管段
的直径时，不影响管段的流量分配，只导
致管道终点压力的改变。因此，枝状管网
水力计算中各管段只有直径i d 与压力降
i P ?两个未知数。
2. 枝状管网水力计算步骤
⑴ 对管网的节点和管段编号。
⑵ 确定气流方向，从主干线末梢的节点开始，利用0=∑i Q 的关系，求得管网各管段的计算流量。
⑶根据确定的允许压力降，计算管线单位长度的允许压力降。
⑷根据管段的计算流量计单位长度允许压力降预选管径。
⑸根据计算选定的标准管径，求摩擦阻力损失和局部阻力损失，计算总的压力降。 ⑹检查计算结果。若总的压力降超出允许的精度范围，则适当变动管径，直至总压力降小于并趋近于允许值为止。
3. 摩擦阻力损失,局部阻力损失和附加压头的计算方法
3.1摩擦阻力损失的计算方法
根据《城镇燃气设计规范》（GB50028-93,2003版）附录A 燃气管道摩擦阻力计算
A.0.1低压燃气管道
根据燃气在管道中不同的运动状态，其单位长度的摩擦阻力损失采用下列各式计算：
（1） 层流状态 ：2100Re ≤ Re 64
=λ 0
4101013.1T T
d Q l P νρ?=?
(2) 临界状态：3500~2100Re = 5
10Re 652100Re 03.0--+=λ 0
52
546)10231078.111(109.1T T
d Q d Q d Q l P ρνν-?-+?=?
(3) 湍流状态：3500Re >
1）钢管： 25
.0)Re 68(11.0+=d K λ 0
5225.06)2.192(109.6T T
d Q Q d d K
l P ρν+?=?
2）铸铁管： 284.
0)51581(102236.0Q d d νλ+= 0
52
284.06)51581(104.6T T
d Q Q d d l P ρν+?=?
A.0.2中压燃气管道
根据燃气在管道中不同的材质，其单位长度的摩擦阻力损失采用下列各式计算：
1）钢管： 25.
0)Re 68(11.0+=d K λ 0
52
25.092
22
1)2.192(104.1T T d Q Q d d K
L P P ρν+?=-
2）铸铁管： 284
.0
)51581(102236.0Q d d νλ+= 0
52
284.
092221)51581
(103.1T T d Q
Q d d L P P ρν+?=-
根据《聚乙烯燃气管道工程技术规程》（CJJ63-95）知，聚乙烯燃气管道单位长度的摩擦阻力计算和钢管公式一样,只是K=0.01.而钢管K=0. 15
3.2局部阻力损失的计算方法
当燃气流经三通、弯头、变径管、阀门等管道附件时，由于几何边界的急剧改变，燃气流线的变化，必然产生额外的压力损失，称之为局部阻力损失。在进行城市燃气管网的水力计算时，管网的局部阻力损失一般不逐项计算，可按然气管道摩擦阻力损失的5%~10%进行估算。对于庭院管和室内管道及厂、站区域的燃气管道，由于管路附件较多，局部阻
力损失所占比例较大，常需逐一计算。局部阻力损失，可用下式求得：
ρζ22
u P ∑=?
式中 P ?—局部阻力的压力损失（Pa ）；
ζ∑—计算管段中局部阻力系数的总和；
u —管段中燃气流速（s m /）；
ρ—燃气的密度（3/m kg ）。
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2L ，各种管件当量长度2L 查《燃气热力工程常用数据手册》，实际工程中通常按当量长度计算局部阻力。
3.3附加压头的计算方法
由于燃气与空气的密度不同，当管段始末段存在标高差值时，在燃气管道中将产生附加压头，其值由下式确定：
H g P g a ?-=?)(ρρ
式中 P ?—附加压头（Pa ）；
g —重力加速度；
a ρ—空气的密度（3/Nm kg ）；
g ρ—燃气的密度（3/Nm kg ）；
H ?—管段终端和始端的标高差值（m ）。
计算室内燃气管道及地面标高变化相当大的室外或厂区的低压燃气管道，应考虑附加压头。
三、水力计算Excel 的使用方法
主要分以下几个部分进行说明：
1. 水力计算Excel 的主要表示方法；
2. 低压民用内管水力计算使用方法；
3. 低压民用和食堂外管水力计算表格的使用方法；
4. 低压食堂内管水力计算使用方法；
5. 中压外管水力计算使用方法；
6. 中压锅炉内管水力计算使用方法。
1. 水力计算Excel 的主要表示方法
在水力计算Excel 中已经编好了的水力计算表格中，大致有如下几种颜色的字体，当字体的颜色为红色时，表示这些数据或者名称需要我们的设计人员自己填入，比如说工程名称，设计编号，设计是采用的气源情况，管段的长度，等等在工程中的实际情况这些需要设计人员了解的原始数据，以及需要设计人员去做出选择的数据及情况，比如采用什么管材，管径的大小。当字体的颜色为黑色时，表示这些数据或者名称在制作这些表格的时候已经作为固定模式固定下来了，不需要设计人员进行修改，因为这部分是通过在表格中编入了一些小公式，可以通过Excel 自动生成。如果在表格中出现FALSE,则表示计算结果不满足设计要求，或者不满足某些规范条文的要求。在单元格中如果用黄颜色进行了填充，则表示这个单元格的数据为计算结果，设计方案的合理性是通过这些数据来进行判断的。
2. 低压民用内管水力计算表格的使用方法
计算流程：
⑴ 选定最不利点，从该点开始编节点号和管段号直至矮立管。
⑵ 确定气流方向，从主干线末梢的节点开始，利用0=∑i Q 的关系，求得管网各管段的计算流量。
⑶根据确定的允许压力降，计算管线单位长度的允许压力降。
⑷根据管段的计算流量计单位长度允许压力降预选管径。
⑸根据计算选定的标准管径，求摩擦阻力损失和局部阻力损失，计算总的压力降。 ⑹检查计算结果。若总的压力降超出允许的精度范围，则适当变动管径，直至总