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燃气输配管网系统优化设计

燃气输配管网系统优化设计
燃气输配管网系统优化设计

燃气输配管网系统优化设计

摘要:随着国民经济的飞速发展和人民生活水平的不断提高,城市建设俨然成为看我国建设行业的重要对象,燃气输配系统的建设也已成为城市建设重要的课题之一。城市燃气输配设施投资较高,涉及的因素比较多,因此,合理的燃气输配管网系统是保证城市正常供气的重要条件,本文就燃气输配管网系统的设计进行探究,提出一些优化系统的措施。

关键词:燃气输配管网系统优化设计

目前,全球能源中,人类使用的燃气多为石油和天然气,燃气的用量和普及程度已经成为衡量一个城市或者地区经济的重要因素。城市燃气供应设施是一个投资大,可塑性强的建设项目,燃气输配管网的优化设计不仅关系到燃气的正常供应,更是关系着燃气供应系统是否经济的重要环节。

燃气输配管网有两个重要部分,输配管网和调压站。其中输配管网又分为了高中压管网和低压管网。燃气流量、燃气器具、额定工作电压以及调压站的位置是决定低压管网管径的关键,而管网始末端的流量和压力才是高中压管网管径的关键。对燃气输配管网的系统优化关键就在于布置调压站的数量和位置、高中压管网始末端的压力。我们应针对调压站作用半径以及管网单位经济压降,利用相关理论和设计经验,通过数学模型和相应的计算机软件设计出节约工程资源、节省时间并提高效率的输配管网系统,为城市供气设施建设提供有力支持。

一、燃气输配管网系统优化设计。

城市燃气输配管网系统建设需要投入大量资金,工程量大,耗时长,是目前城市项目建设中比较复杂的综合设施,由输配管网、储配站、运行管理操作、调压计量站和控制设施组成。

1、确定高中压管网的最优压降。

城市燃气供应的主干线是高中压管网,其管径大小不仅影响着管网费用的多少,也直接关系到供气点中压缩机的选用。传统方法在确定管网管径时,是根据城市供气规模和管网始末端燃气压力,再选择单位长度中的压力降来求出管径的。利用这种科学性不强的传统方式确定管径,常常会造成不必要的经济损失,

甚至可能导致危险。因此,为了设计科学有效的输配管网系统,根据分析相关资料以及大量的经济数据分析,得出的结论是,在单位压降越小的情况下,投资高中压管网费用越大,最终年耗费用就越少。所以,在不同城市中一个具体的管网系统必定存在着一个最经济的压降,通过对压降的分析来确定高中压管网的管径,不仅减少了投资费用,更实现了管网的科学性。

=5.403元/m,电费 E=0.1元/kwh,城市用气例如已知某市铸铁管材料费是C

2

高峰时间为t=6h,已知管网7环11边34节点,年限T=50年,燃气供应商每天每小时平均供应的燃气量为7500立方米,燃气密度为每立方0.46,最低管网压力为每立方厘米1.3kg,燃气的运动粘度25x10-6㎡/s,计算结果为表1:

表1

X 管网年计算费用(元/年)

0.01 569209

0.03 496076

0.05 497382

0.07 475411

0.09 476369

0.11 480176

0.15 490173

0.21 507736

2、优化调压站。

2.1确定调压站的最佳作用半径。

调压站的作用是调节、稳定燃气管网的关键设施,也是连接中、低压管网的重要设施。调压站的位置和数量的设置对于低压管网有很大的影响,一般设置调压站的作用半径为0.5km~1km。传统的设置方法虽然简单快捷,但是没有结合实际经验,对实地进行分析,更没有准确考虑各种外界因素的影响,设计结果往往不是最经济的作用半径。要确定调压站的最优半径,使燃气输配系统最有效、最科学,减少项目投资,就要从理论出发结合实际确立调压站设置。

通过分析不同城市的燃气输配管网,得出的结论是,当选择较大的调压站作

用半径时,对调压站和中压支管投资费用会比较少,但也相对提高了低压管网的造价。相反,而考虑到低压管网的造价选择作用半径较小的调压站时,投资中压支管等的费用就会很高。因此,必须找到燃气输配管网中调压站的最佳作用半径,从而提高费用的利用率。

2.2 确定调压站的数目。

由于种种外部和内部因素,调压站的数量计算只能采取近似算法。城市燃气输配系统中,我们必须在数量巨大的调压站中寻找一组最佳的布局方案,提高输配系统的效率,减少投资,这是一个复杂的工作。燃气输配系统的目的就是给用户输送燃气,因此,调压站要满足多需求点用气要求。优化调压站的目的就是要尽量将燃气输送到多且短的用户位置,所以,采用求解中位点的方式来解决调压站布局问题。

3、软件开发。

伴随科技的不断进步,很多建设项目也逐渐走向自动化,燃气输配管网系统的优化设计目的就是实现将来的自动化。利用计算机软件CAD,实现燃气输配管网的设计,首先输入整体图形,经过设计和计算后自动输出图形。整个输配管网系统的设计是采用结构化的程序设计方法,通过面向对象的程序设计思想,按照一定的软件工程步骤完成设计。

3.1软件的界面和功能。

由于燃气种类和管道材料众多等因素,计算机软件应该实现一种系统能够完成多种设计,输出结果也可以多种多样,这就要求计算机软件的功能和界面都达到设计人员的要求。

3.2程序计算功能。

计算机软件希望实现的计算功能必须满足以下几点要求:①能够读取燃气的运动粘度并根据管道材料的不同和燃气密度等数据计算出管道摩阻系数。②利用管网结构,通过分析用户用气情况计算出节点流量。③能够通过读取设计人员输入的管径数据来进行平差计算。

结语:在我国经济建设迅猛发展的浪潮下,燃气输配管网已成为城市不可或缺的能量供应载体,是一个可维修、复杂的、网络化的综合设施。因此,优化燃气输配管网系统是目前仍需研究的重要项目,为实现科学经济的输配管网系统,

提高城市燃气供应质量,实现我国城市持续稳定发展,提高人们生活水平的目标。

参考文献:

[1]朱文建. 燃气输配管网系统优化设计[J]. 上海煤气,2001,02:29-34.

[2]付聪. 城市燃气输配管网系统的危机管理研究[D].天津大学,2009.

[3]林广利,尹贻林,陈伟珂,付聪. 城市燃气输配管网系统危机管理的研究[J]. 城市燃气,2009,08:13-17.

[4]王同华 ,王磊 ,张春波 ,卢守卫. 燃气管网设计中的模拟与优化研究进展[J]. 城市燃气,2005,05:3-7.

流体输配管网水力计算的基本原理和方法

?对于气体管流中气体密气体状态方程和连续性方程联立,

下式是具体应用: 圆形管道内气体接近于0℃的常温,压力≯0.8M P a 近似取 得到: P ≤0.005M P a 的管道,因为 注意:正确选择适合管流特征的摩阻计算式。 确定计算公式后,需计算摩擦阻 力系数 依 据: 层流区:Re<2000 紊流到层流过渡区: 2000

谢维列夫公式:(适用于新铸 铁管) 水力光滑区 过渡区 阻力平方区 ★★★ 注意的问题 管网中流体的流动状态 计算式与计算图表的使用条件和修正方法 二、局部阻力计计算公式 : 局部阻力ζ由实验方法确定,其大小取决于管件部件或设备流动通道的几何参数,不考虑Re 和绝对粗糙度的影响. 根据不同流通断面的几何参数,可以通过相关的计算图表计算局部阻力ζ. 三、常用的水力计算方法 1、假定流速法: 技术经济流速→确定输送流量→确定管道断面尺寸 →计算管道阻力 284 .06284.011055.075.0??? ? ?+?=-v d K νλ: )107.2( 6?≥ν v :)107.2(6 ?<νv 284 .01 0134 .0d K =λ: )10176.0(6?<ν v 284 .01 Re 77.0K =λ

2、压损平均法: 总作用压头均分给各管段→确定管段阻力→由管段流量→确定管道断面尺寸3、静压复得法 管道分段→改变管道断面尺寸→降低流速→克服管段阻力→重新获得静压

流体输配管网作业

5-1 离心式泵与风机的基本结构由哪几部分组成?每部分的基本功能是什么? 答:(1)离心式水泵的基本结构组成及其基本功能::1)叶轮。吸入流体,对流体加压。 2)泵壳。汇集引导流体流动,泵壳上螺孔有充水和排气的作用。 3)泵座。用于固定泵,联接泵与基座。 (2)离心式风机的基本结构组成及其基本功能:1)叶轮。一般由前盘、中(后)盘、叶片、轴盘组成,其基本功能是吸入流体,对流体加压并改变流体流动方向。 2)机壳。由涡壳、进风口和风舌等部件组成。蜗壳的作用是收集从叶轮出来的气体,并引导到蜗壳的出口,经过出风口把气体输送到管道中或排到大气中去。进风口又称集风器,它保证气流能均匀地充满叶轮进口,使气流流动损失最小。 3)进气箱。进气箱一般只使用在大型的或双吸的离心式风机上,其主要作用是使轴承装于风机的机壳外边,便于安装与检修,对改善锅炉引风机的轴承工作条件更为有利。对进风口直接装有弯管的风机,在进风口前装上进气箱,能减少因气流不均匀进入叶轮产生的流动损失。 5-5写出由出口安装角表示的理论曲线方程HT=f1(Qt), NT=f2(QT),ηt=f3(QT););分析前向、径向和后叶型的性

能特点。当需要高扬程,小流量时宜选什么叶型?当需要低扬程、大流量时不宜选什么叶型? 答:其中,,,为叶片排 挤系数,它反映了叶片厚度对流道过流面积的遮挡程度; 其中,,,, 几种叶型的性能特点分析比较: (1)从流体所获得的扬程看,前向叶片最大,径向叶片稍次,后向叶片最小; (2)从效率观点看,后向叶片最高,径向叶片居中,前向叶片最低; (3)从结构尺寸看,在流量和转速一定时,达到相同的压力前提下,前向叶轮直径最小,而径向中轮直径稍次,后向叶轮直径最大。 (4)从工艺观点看,直叶片制造最简单。当需要高扬程,小流量时宜选前向型叶片;需低扬程、大流量时宜选后向型叶片。 5-9 简述相似律与比转数的含义和用途,指出两者的区别。答:相似律是指:当几何相似的两台泵(或风机)的工况,满足流量系数相等(即表明速度三角形相似),以及雷诺数相等(或处于雷诺自模区)的条件时,它们的流动过程 相似,对应的运行工况称为相似工况。在相似工况下,它们

城市天然气管网的分类及其选择

城市天然气管网的分类及其选择 一、天然气管网的分类城市配气管网是将门站(接收站)的天然气输送到各储气点、调压站、天然气用户,并保证沿途输气安全可靠。配气管网可按管网形状、输气压力、敷设方式、用途等加以分类。 1. 按管网形状分类(1) 枝状管网以干管为主管,呈放射状由主管引出分配管而不成环状。适用于较小城镇和企业内部,它的特点是每个用气点和气体只来自一个方向。在城市配气系统中一般不单独使用。(2) 环状管网管道联成封闭的环状,在同一个环中,输气压力处于同一级制。它是城市配气系统的基本形式,可由两个或多个方向供气,当管网局部发生故障时,不致造成全面中断供气,影响面小,可靠性高。由于环状管网中的气体分布比较均匀,天然气可以同时沿几条管线流动,因此环状管网的直径可比枝状管网小,但环状管网总长比枝状管网长,投资也较大。(3) 环枝状管网枝状和环状混合使用的一种管网形式,综合了枝、环状管网特点,因此是工程设计中常用的管网形式。 2. 按管网压力级制分类由于输气管道的气密性与其他管道相比,有特别严格的要求,管道漏气可能导致火灾、爆炸、中毒或其他事故。输气管道中的压力越高,管道接头脱开或管道本身出现裂缝的可能性和危险性越大。输气压力不同,对管道材质、安装质量、检验标准和运行管理的要求也不同。我国城市配气管网按输气表压P分七级:①低压配气管网 p<0.01MPa;②中压配气管网B 0.01MPa≤p≤0.2MPa ③中压配气管网A 0.02MPa<p≤0.4MPa ④次高压配气管网B 0.4MPa<p≤0.8MPa ⑤次高压配气管网A 0.8MPa<p≤1.6MPa ⑥高压配气管网B 1.6MPa<p≤2.5MPa ⑦高压配气管网A 2.5MPa<p≤4.OMPa 居民用户和小型公共建筑用户一般直接由低压管网供气,输送天然气时不大于0.0035MPa。当连在低压管网上的用户都安装用户调压器时,压力也不大于0.005MPa。高压和中压管网必须通过区域调压室和用户专用调压室才能向较低一级压力的管网和低压管网供气,或给工业企业、大型公共建筑用户以及锅炉房供气。城市各级压力管网干管,特别是中压以上压力较高的管道,是供气的主动脉,应连成环网,初建时也可是半环形或枝状管道,但应逐步构成环网。 3. 按敷设方式分类一般城市中的输气管道埋设于土壤中,当管

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对于人们的日常生活来说,水是非常重要的资源,在社会发展中占着举足轻重的地位。人类在日常活动过程中所使用的水往往都会变成废水,这些废水需要被收集起来,然后进行统一的处理和排放。除此之外,城市内的降水量较大时,也应该及时的收集起来,经过处理排放掉。将城市内的各类型污水收集起来并进行相应的处理然后在排放掉,就可以被称作城市排水系统。城市排水系统主要有两种系统组成,即:管道系统和污水处理系统。管道系统的主要工作就是将收集和输送,首先对各个方向的污水进行收集,然后在通过管道将这些污水送人污水处理系统当中,污水处理系统就是处理和利用污水的单位,包含了污水处理厂内的各项处理设备和设施。对于城市内不同类型的污水采取不同的排除方式所形成的系统就叫做城市排水系统,在通常情况下一般可以将城市排水系统分为合流制和分流制两种。 城市的排水系统包括两个部分即管道收集系统和污水处理系统。管道收集系统负责将来自城市各个方向的污、废水进行收集并输送至污水处理系统;污水处理系统妥善处理收集来的污废水至达标排放或再生利用。收集、输送污水和雨水的方式为排水体制,管道收集系统一般可分为合流制和分流制两类。污水按照来源的不同,可分为生活污水、工业废水和降水三类。其中由于工厂的生产类别、工艺过程、使用的原材料以及用水的不同,工业废水的水质差异很大,按照其污染程度的不同,可分为生产废水和生产污水两类。 1.2排水管网改扩建的重要性 根据相关调查,目前我国城市排水管网系统的设备设施具有很大

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《流体输配管网》课程试题(B 卷)参考答案 一、枝状管网:管网有起点和终点、主管和支管,如图1; 环状管网:管网起点和终点重合,构成闭合回路,如图2; 图1 图2 区别: 枝状管网:系统简单,运行管理方便,但管网后备性差,管网某处发生故障 时,该点后面管网部分将受影响而不能正常工作; 环状管网:管网系统比较复杂,管网后备性好;某处发生故障时,流体可以通过环状管网从另一个方向流动,因此故障影响范围小。 二、高层建筑高度大,底层管道中的静水压力较大。为了克服静水压力过大的弊 病,保证管网正常运行和设备可靠性,对高层建筑竖向流体输配管网进行分区。以高层建筑给水为例,竖向按串联式分为高、中、低三区,如图3。水箱1、2、3分别向低、中、高三区供水,各区管网中的静水压力都适中,系统耐压要求降低,费用减小,启停时产生水锤的危险性减小,水流噪音小,运行稳定可靠。 图3 三、公式l R P m ml ?=的使用条件为:管网特性(如:管道材料、断面尺寸、连接 方式等)不变,并且流体密度和流速也不随流程变化。 从流体力学知识知:λ是雷诺数和相对粗糙度的函数,即:()d K f Re,=λ,在不同的流态下,λ的计算式不同。实际工程中各种流体输配管网的流态有明显差别,雷诺数范围不相同,造成了不同管网λ的计算式可能不同。 四、均匀送风管道设计的原理:保证各送风口流量系数相等,并且使各送风口处

流体输配管网课程教学大纲

文档来源为:从网络收集整理.word 版本可编辑.欢迎下载支持 流体输配管网》课程教学大纲 课程编号:05 课程名称:流体输配管网 英文名称:Fluid Transfer Nets 课程类型:专业基础必修课 总学时:32 讲课学时:28实验学时:4 学分:2 适用对象:四年制本科建筑环境与设备工程专业 先修课程:流体力学、工程热力学、传热学、建筑环境学 一、课程性质、目的和任务流体输配管网是动力工程系暖通专业的专业必修课。其目的是使学生掌握流体输配管网的型式、装置、特征、水力计算、工况分析;掌握管网动力源:泵与风机的基本原理以及选用方法;能运用基本原理、基本公式进行管网的设计、计算,熟悉泵与风机的选用和安装。培养学生分析问题与解决问题的能力,培养学生一定的动手能力,为进一步学习及毕业后从事专业工作打下必要的基础。 二、教学基本要求学生通过本课程的学习,应达到下列基本要求:1.掌握流体输配管网的型式与装置。 2.掌握流体(气体、液体、多相流)输配管网的特征、水力计算。3.掌握管网系统的工况分析。 4.能正确选择泵与风机,并与管网匹配。 5.了解流体输配管网的计算机计算方法。 三、教学内容及要求 1. 流体输配管网的型式与装置熟悉气体输配管网的型式与装置;熟悉液体输配管网的型式与装置泵。 2. 气体输配管网的水力特征与水力计算熟悉气体管流的水力特征;掌握流体输配管网水力计算的基本原理和方法; 掌握气体输配管网的水力计算。 3.液体输配管网的水力特征与水力计算掌握液体管网的水力特征与水力计算;掌握开式液体管网的水力特征与水力计算。 4. 多相流管网的水力特征与水力计算掌握液气两相流管网的水力特征与水力计算;掌握汽液两相流管网的水力特征与水力计算;熟悉气固两相流管网的水力特征与水力计算。 5.泵与风机的理论基础熟悉离心式泵与风机的基本结构;掌握离心式泵与风机的工作原理与性能参数;掌握离心式泵与风机的基本方程式;熟悉泵与风机的损失与效率;熟悉相似定律与比转数;了解其他常用的泵与风机。 6.管网系统的水力工况分析 掌握管网系统的水力特征;掌握管网系统的压力分布;掌握调节阀的应用及特点;掌握管网系统的水力工况分析与调整。 7 ?泵、风机与管网系统的匹配 熟悉泵、风机运行曲线与工作点;熟悉泵、风机的工况调节;熟悉泵、风机的选用;熟悉泵与风机的安装位置。 8?流体输配管网的计算机分析 熟悉流体输配管网的网路图及其矩阵表示;熟悉管网系统的特性方程组;掌握流体输配管网水力工况的计算机分析;了解流体输配管网的调节概要。

浅析城市规划中的市政燃气管网规划设计

浅析城市规划中的市政燃气管网规划设计 发表时间:2017-11-02T12:05:27.297Z 来源:《基层建设》2017年第19期作者:李兆贇 [导读] 摘要:近年来,对于城市燃气管网规划设计来说,在当今社会中占有重要的地位,不论是哪个城市,都必须拥有完善、系统的城市燃气管网,这样一来,就使得一些之前的城市燃气管网规划设计管理理念稍感落后,需要不断更新自身理念,从而与其迅猛发展保持一致。 淄博安泰工程项目管理有限公司山东省淄博市 255000 摘要:近年来,对于城市燃气管网规划设计来说,在当今社会中占有重要的地位,不论是哪个城市,都必须拥有完善、系统的城市燃气管网,这样一来,就使得一些之前的城市燃气管网规划设计管理理念稍感落后,需要不断更新自身理念,从而与其迅猛发展保持一致。当诸多城市的燃气管网项目都在逐步为人们所重视的时候,诸多学者和专家也对其开始关注,在这个过程中,城市燃气管网规划设计相关问题的探讨也成为了诸多研究学家的关注热点。 关键词:城市规划;市政燃气;管网设计 对于城市燃气管网规划设计来说,总体规划层面和详细规划层面等的城市燃气管网规划设计是紧密相连且不可分割的,而就目前来说,因为各类原因的存在,城市燃气管网规划设计中还存在不少问题,这是城市燃气管网随着社会经济不断进步的必然产物,也是顺应时代发展的必然选择。充分的防治城市燃气管网规划设计的相关问题是一项有着一定难度的工作,这离不开社会各界的大力支持,该文主要从城市燃气管网总体规划设计和城市燃气管网详细规划设计等两个方面的关问题,提出了一些建设性的意见和建议。 1城市天然气管网的规划现状 1.1管网规划的目的和意义 随着天然气资源的开发,天然气已成为大中城市的主要气源,一些利用煤制气气源的城市也正向天然气转换。在城市利用天然气的工程总体规划中,燃气工程是城市市政建设的重要内容之一。而对燃气工程的建设起指导作用的则是根据城市的总体规划设计进行的燃气专项总体规划,其中,天然气管网的规划设计是一项重要内容。城市天然气系统工程建设投资巨大,工程建成后不宜轻易改建或扩建,否则将影响城市建设,城区居民生活,造成人力、物力、财力的巨大浪费。 1.2管网规划原则 (1)管网规划工作应具有先进性。对于一个规模不大但十分复杂的输气管网,仅凭手工计算和运营经验进行规划设计是远远不能满足需求的,必须运用精确的管网模拟软件对多种方案进行分析计算,从中选出最佳改造和扩建方案。在管网调度中,也应使用实时控制软件进行在线模拟分析,最大限度提高管网运行效率,降低输气成本。 (2)管网规划工作应具有整体性。天然气开发规划是由气藏工程规划、采气工程规划和天然气地面建设工程规划三部分组成。如果在天然气地面建设工程规划设计中也引进先进的数模软件,使之与气藏数模软件相结合,即将天然气在地层中的水力动态与地面管网中的水力动态结合为一个统一连续变化的整体加以考虑,从中选出最优方案作为天然气开发规划方案,这样在作气藏工程规划方案时,就充分考虑了天然气地面建设工程规划对它的影响,改变了传统的先作出最优气藏工程规划方案,然后依据此方案进行天然气地面建设工程规划作出优化方案的做法。 2燃气管网的传统设计方法 目前,利用节点法原理编制的水力计算软件为各大设计单位和燃气公司所采用,其基本方法是设计人员根据专业经验确定管段布排与走向,再在确定管道流量分配的基础上利用拉格朗日法计算出管径以及压力降,最后根据计算结果对部分管径进行调整以确定最终设计管径。该方法的缺陷是不能快速的计算出最优化结果,因为其依赖于设计人员不断重复的计算。设计人员须先计算选出管网各管段的管径,再将其与管网其它信息输入水力计算软件计算,如果所得结果不满足要求,则设计人员须重新计算选管径。因此有必要对现有的设计方法进行改进,设法利用先进的数学工具对城市燃气管网进行优化设计。 3城市燃气管网总体规划设计相关问题的探讨 总体规划层次下居住商业用地的密集分期性布置,其特征表现为以大片居住用地为核心,辅助于商业用地作为必要配套。我们立足于燃气专业角度,在此类用地对应下的民用户(居民用户和商业用户),不仅为供气原则中所确定的基本燃气用户,而且为必须保证连续稳定供气的用气大户,负荷需求的增长与居住商业用地面积的增加大致成正比例增长关系。 燃气主干管规划设计应按照规划用地的大小及分布特点,根据用地的布局密度及形态,布局燃气主干管于各负荷地块之间,敷设穿插于大片用地之中,其作用不仅在于可从内部瓦解负荷,而且可有效利用管道两侧双方向开口延伸功能,提高主干管使用率以及扩大管网辐射面。为应对此类用地较强的分期蔓延性,燃气主干管规划设计应综合考虑近、远期规划的关系,以远期规划为最终目标,制定好合理的分期实施步骤,且融入管道敷设于负荷用地之间的规划思路,使环网建设与道路网结合,布局管道于居住商业性用地次外围,呈次内环状布局形态,并与用地分期开发计划结合,在次内环状管网内部以蜘蛛网状管道联网延伸,外部以单向枝状管道外延。在远景规划中,伴随规划建设区域的不断扩张,可向外逐层拓展次内环状管网布局形态,以解决负荷总量和面积的相应增长。 4城市燃气管网详细规划设计相关问题的探讨 针对详细规划的控制确定性原则,燃气支管规划设计面临着两大难题,其一,协调组织规划范围内燃气支管与周围城市燃气主干管的衔接,引入燃气气源;其二,根据用地空间的要求,设计布局规划范围内燃气支管走向,确保局部管网系统配气工况。要处理好与规划范围外燃气主干管的衔接,第一步工作就是要准确掌握以规划区为中心的较大区域范围内燃气工程概要,了解现状及上层次管网布局,压力运行工况及气流方向等基本情况,以求确定作为气源引入的现状或规划燃气主干管,进而分析所选定管道所处城市道路情况,确定过路管道开口数量。作为城市规划中所布局的城市道路,既是各个不同性质城市用地分割的界限,又是燃气管道所须依附的载体。根据城市道路所担负交通功能的不同和建设形式的区别,可主要分为快速干道、主干道、次干道、支路四类。对于敷设于上述四类道路的燃气主干管而言,开口的数量及密度除了和本身所承担负荷大小、管网运行工况及流量分配因素等相关联外,同样与其承载道路的道路级别和建设形态有着密切的联系,因为如果过路管开口数量过少,将会直接影响气源引入的流量、压力等指标,如开口密度过多,则会过量破坏道路建设并影响经济性投资[5]。详细规划中所涉及到的内容非常详尽,各个地块的分布与使用情况更为具体,相关的道路也更加细化。在这基础上使得管网规划工作将更为具体与细化。在规划的过程中将更加细致地研究地块的分布特点与未来发展情况,借助道路走向承载管网,从而

流体输配管网简答题

1-4 试比较气相、液相、多相流这三类管网的异同点。答:相同点:各类管网构造上一般都包括管道系统、动力系统、调节装作的其它附属设备。不同点:①各类管网的流动介质不同;②管网具体型式、布置方式等不同;③各类管网中动力装置、调节装置及末端装置、附属设施等有些不同。 1-5比较开式管网与闭式管网、枝状管网与环状管网的不同点。 答:开式管网:管网内流动的流体介质直接与大气相接触,开式液体管网水泵需要克服高度引起的静水压头,耗能较多。开式液体管网内因与大气直接接触,氧化腐蚀性比闭式管网严重。闭式管网:管网内流动的流体介质不直接与大气相通,闭式液体管网水泵一般不需要考虑高度引起的静水压头,比同规模的开式管网耗能少。闭式液体管网内因与大气隔离,腐蚀性主要是结垢,氧化腐蚀比开式管网轻微。枝状管网:管网内任意管段内流体介质的流向都是唯一确定的;管网结构比较简单,初投资比较节省;但管网某处发生故障而停运检修时,该点以后所有用户都将停运而受影响。环状管网:管网某管段内流体介质的流向不确定,可能根据实际工况发生改变;管网结构比较复杂,初投资较节枝状管网大;但当管网某处发生故障停运检修时,该点以后用户可通过令一方向供应流体,因而事故影响范围小,管网可靠性比枝状管网高。 2-1 某工程中的空调送风管网,在计算时可否忽略位压的作用?为什么?(提示:估计位压作用的大小,与阻力损失进行比较。) 答:民用建筑空调送风温度可取在15~35℃(夏季~冬季)之间,室内温度可取在25~20℃(夏季~冬季)之间。取20℃空气密度为1.204kg/m 因此: 夏季空调送风与室内空气的密度差为1.225-1.184=0.041kg/m3 冬季空调送风与室内空气的密度差为1.204-1.145=0.059kg/m3 空调送风管网送风高差通常为楼层层高,可取H=3m,g=9.807 N/m.s则 夏季空调送风位压=9.807×0.041×3=1.2 Pa 冬季空调送风位压=9.807×0.059×3=1.7 Pa 空调送风系统末端风口的阻力通常为15~25Pa,整个空调送风系统总阻力通常也在100~300 Pa之间。可见送风位压的作用与系统阻力相比是完全可以忽略的。但是有的空调系统送风集中处理,送风高差不是楼层高度,而是整个建筑高度,此时H 可达50米以上。这种情况送风位压应该考虑。 2-3如图2-2 ,图中居室内为什么冬季白天感觉较舒适而夜间感觉不舒适? 答:白天太阳辐射使阳台区空气温度上升,致使阳台区空气密度比居室内空气密 度小,因此空气从上通风口流入居室内,从下通风口流出居室,形成循环。提高了居室内温度,床处于回风区附近,风速不明显,感觉舒适;夜晚阳台区温度低于居室内温度,空气流动方向反向,冷空气从下通风口流入,床位于送风区,床上的人有比较明显的吹冷风感,因此感觉不舒适。 2-4 如图2-3 是某高层建筑卫生间通风示意图。试分析冬夏季机械动力和热压之间的作用关系。 答:冬季室外空气温度低于通风井内空气温度,热压使通风井内空气向上运动,有利于气体的排除,此时热压增加了机械动力的通风能力;夏季室外空气温度比通风竖井内空气温度高,热压使用通风井内空气向下流动,削弱了机械动力的通风能力,不利于卫生间排气。 2-5 简述实现均匀送风的条件。怎样实现这些条件? 答:根据教材推导式(2-3-21)式中从该表达式可以看出,要实现均匀送风,可以有以下多种方式:(1)保持送风管断面积F和各送风口面积f0不变,调整各送风口流量系数μ,使之适应Pj 的变化,维持L0 不变;(2)保持送风各送风口面积f0 和各送风口流量系数μ不变,调整送风管的面积F,使管内静压Pj 基本不变,维持L0 不变;(3)保持送风管的面积F 和各送风口流量系数μ不变,根据管内静压Pj 的变化,调整各送风口孔口面积f0 ,维持L0不变;(4)增大送风管面积F,使管内静压Pj 增大,同时减小送风口孔口面积f0 ,二者的综合效果是维持L0 不变。

流体输配管网习题答案(老龚版)

《流体输配管网》习题集及部分参考答案部分习题、作业参考答案 第1章(略) 第2章 2-1 已知4—72—No6C型风机在转速为1250 r/min 时的实测参数如下表所列,求: 各测点的全效率;绘制性能曲线图;定出该风机的铭牌参数(即最高效率点的性能参数); 2-2 根据题2-1中已知数据,试求4-72-11系列风机的无因次量,从而绘制该系列风机的无因次性能

2-3 得用上题得到的无因次性能曲线 求4-72-11No5A 型风机在n=2900 r/min 时的最佳效率点各参数 什,并计算该机的比转数值。计算时D2=0.5m 。 解: 查无因次曲线表得:P = Q = N = 222 2 222222 2 3 322/60 3.14*0.5*2900/6075.9/3.14*0.536003600*75.9**0.20310886 44 1.205*75.9*0.42829713.14*0.5/1000*1.025*75.9*0.095/10009.8244 u D n m s D Q u Q P u P D N u N kW ππρπρ========== == 2-4 某一单吸单级泵,流量Q=45m/s ,扬程H=33.5m ,转速n=2900r/min ,试求其比转数为多少如该泵为双吸式,应以Q/2作为比转数中的流量计算,则其比转数应为多少,当该泵 设计成八级泵,应以H/8作为比转数中的扬和计算值,则比转数为多少

'"3.65853.6560.13.65404.3 sp sp n n =========sp 双吸式:n 八级式: 2-5 某一单吸单级离心泵,Q=(m3/s) ,H=14.65m ,用电机由皮带拖动,测得n=1420r/min,N=; 后因改为电机 直接联动,n 增大为1450r/min ,试求此时泵的工作参数为多少 解: 设增大后的泵的参数用Q ’ H ’ N ’来表示 '''3''22 ''33 1450 1.02 1.020.075/1420 1450()() 1.04 1.0415.2414201450()() 1.065 1.065 3.51420Q n Q Q m s Q n H n H m H n N n N kW N n ===============''解得解得H 解得N 2-6 在n=2000的条件下实测一离心泵的结果为Q=0.17m/s,H=104m,N=184kW.如有一几何相似的水泵, 其叶轮比上述泵的叶轮大一倍,在1500r/min 之下运行,试求在相同的工况点的流量,扬程及效率各为多少 '''33 '3'''22 '''35 1500()*266 1.02/2000 ()() 2.25234()()13.52484Q n D Q Q m s Q n D H n D m H n D N n D kW N n D ===========''解得解得H 解得N 2-7 有一转速为1480r/min 的水泵,理论流量Q=0.0833m/s ,叶轮外径D=360mm ,叶轮出中有效面积A=㎡,叶片出口安装角β=30°,试做出口速度三角形。假设流体进入叶片前没有预旋运动,即Vu=0,试计算此泵的理论压头Ht ∞.设涡流修正系数k=,理论压HT 这多少 解: 2222222220.0833/0.023 3.62/1480**0.3627.88 260 27.88 3.62*3021.6111*27.88*21.6161.59.8 0.77*61.547.4r u r T u T T Q v m s A D u v u v ctg ctg H u v m g H kH m πωβ∞∞= ======-=-== =====o 如图所示: 2-8 有一台多级锅 炉给水泵,要求满足扬程H=176m ,流量 Q=81.6m 3/h ,试求该泵所需的级数和轴

第3章 液体输配管网水力特征与水力计算

第3章液体输配管网水力特征与水力计算 3-1 计算例题3-1中各散热器所在环路的作用压力tg=95℃,tg1=85℃,tg2=80℃,tn=70℃。 题3-1 解:双管制:第一层:ΔP1=gh1(ρh-ρg)=9.8×3×(977.81-961.92)=467.2Pa 第二层:ΔP2=gh2(ρh-ρg)=9.8×6×(977.81-961.92)=934.3Pa 第三层:ΔP3=gh3(ρh-ρg)=9.8×8.5×(977.81-961.92)=1323.6Pa 单管制:ΔP h=gh3(tg1-tg)+gh2(tg2-tg1)+gh1(ρh-ρg2)=9.8×8.5×(968.65-961. 92) +9.8×6×(971.83-968.65)+9.8×3×(977.81-971.83)=923.4Pa 3-2 通过水力计算确定习题图3-2所示重力循环热水采暖管网的管径。图中立管Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ各散热器的热负荷与Ⅱ立管相同。只算I、II立管,其余立管只讲计算方法,不作具体计算,散热器进出水管管长1.5m,进出水支管均有截止阀和乙字弯,没根立管和热源进出口设有闸阀。

图3-2 解 : ΔP Ⅰ1′=gH(ρH -ρg )+ΔP f =9.81×(0.5+3)(977.81-961.92)+350=896Pa ∑l Ⅰ1=8+10+10+10+10+(8.9-0.5)+1.5+1.5+(0.5+3)+10+10+10+10+8+(8.9+3)=122.8m 水力计算表 管 段 号 Q (w ) G (kg /h) L (m ) D (m m) v (m /s ) R (Pa /m) ΔP y =Rl (Pa) Σξ P d (P a) ΔP j (Pa ) ΔP (P a) 局部阻力统计 1 1800 62 5.8 20 0.05 3.11 18.0 25 .0 1. 23 30.8 48 .8 散热器1×2.0,截止 阀2×10,90o弯头1×1.5,合流三通 1.5×1 2 5300 182 13.5 32 0.05 1.65 2 2.3 2.5 1.23 3.1 25.4 闸阀1×0.5,直流三通1×1.0,90o弯头1×1.0 3 99 341 10 40 0. 2.5 25.8 1. 2. 2.2 28 直流三通1×1.0

流体输配管网习题集第七章

第7章 7-1 应用并联管段阻抗计算式时,应满足什么条件? 答:需要满足的条件是:并联管段所组成的闭合环路(或添加虚拟管段)的重力作用为零。 7-2 什么是液体管网的水压图?简述绘制水压图的基本步骤。 答:在液体管网中,将各节点的测压管水头高度顺次连接起来形成的线,称为水压曲线;水压曲线与管路中心线、水平距离坐标轴以及表示水压高度的纵轴组成的图形称为水压图。 7-3 什么是管网的静水压线?确定室外集中供热热水管网静水压线要考虑哪些主要因素? 7-4 在气体管网的压力分布图中,吸入段和压出段各有什么显著特征? 7-5 什么是调节阀的工作流量特性?在串联管道中,怎样才能使调节阀的工作流量特性接近理性流量特性? 答:所谓调节阀的工作流量特性是指调节阀在前后压差随流量变化的工作条件下,调节阀的相对开度与相对流量之间的关系。在有串联管路的场合,增大阀权度可使工作流量特性更为接近理性流量特性。 7-10 什么是水力失调?怎样克服水力失调? 答:管网中的管段实际流量与设计流量不一致,称为水力失调。水力失调的原因主要是:(1)管网中流体流动的动力源提供的能量与设计不符。例如:风机、泵的型号、规格的变化及其性能参数的差异,动力电源电压的波动,流体自由液面差的变化等。(2)管网的流动阻力特性发生变化,即管网阻抗变化。如管材实际粗糙度、存留于管道中杂质,管段长度、弯头、三通及阀门开度改变等局部阻力的增减等,均会导致管网实际阻抗与设计计算值偏离。

7-12 习题图7-1是一个机械送风管网。水力计算结果见下表: (1)求该管网的特性曲线;(2)为该管网选择风机;(3)求风机的工况点,并绘制管网在风机工作时的压力分布图;(4)求当送风口5关闭时风机的工况点并绘制此时管网的压力分布图;(5)送风口5关闭后,送风口6的实际风量是多少?要使其得到设计风量,该如何调节? 习题图7-1 解:(1)根据计算出各管段的阻抗,见习题7-12表1。4-6和4-5管段并联阻抗为: kg/m7,则管网总阻抗为233.28kg/m7。据此可绘制管网特性曲线,见习题7-12图1。 习题7-12表1 管段阻抗(kg/m7)51.84 77.76 648 288 风机工作时各管段风量(m3/h)6000 6000 2400 3600 风机工作时各管段阻力(Pa)144 216 288 288

基于城市燃气管网规划设计方法的探索

基于城市燃气管网规划设计方法的探索 发表时间:2015-12-28T10:15:38.853Z 来源:《基层建设》2015年19期供稿作者:孙沛[导读] 天津市华钡燃气热力工程设计有限公司在城市燃气管网规划设计中,常用的方法有图论法、动态规划法、神经网络法、MCST法、约束导数法、综合优化法等方法。 孙沛 天津市华钡燃气热力工程设计有限公司 300000 摘要:天然气用量与城市国民经济发展情况、产业结构、能源结构、城市规划人口等宏观因素有关,城市燃气管道看作是完成城市输配气这一特定功能的复杂结构,因此在城市燃气管网规划设计时要认真考察城市的发展,合理预测城市对燃气的需求,选择合适的管网材料,提高管网输送的安全性为城市管网规划设计的要点。 关键词:城市燃气;管网;规划设计1.城市燃气管网概述 城市燃气管网是面向全社会的市政工程。其主要功能要求是在任何时间将足够数量的燃气输送,分配给用气点(用户),并应具有合乎标准的供气质量。其主要指标即是维持用气点在允许的压力范围内,对燃气管网的其他技术要求是应具有足够的安全裕度。在个别管段因损坏或其他原因需加截断的情况下仍能维持接近正常的供气。因此,燃气管网一般都设计成环形,而且环形管网的相邻管网的相邻管段尽量避免管径规格的突然变化,整个系统构造(配量及管径)尽可能均匀。从设计工作进行的中间阶段上依次可分为管网布置、负荷计算、管径确定、水力工况计算、管网优化、绘图等环节。 2.城市燃气管网规划原则 2.1燃气规划原则 城市燃气规划符合城市社会经济发展总体战略方针,结合城市发展的实际情况,确定合理的规划方案,统筹规划、近远期结合、分期实施、逐步完善。 城市燃气规划符合国家能源生产和消费结构的合理化调整及优化,合理配置天然气资源,坚持可持续发展方针,促进低碳经济。贯彻城镇燃气为人民生活服务、为发展生产服务、为改善城市环境服务的方针,以市场经济原则为指导,确定合理的用气指标及供气比例,为远景发展留有余地。积极采用有效的新工艺、新技术、新材料和新设备,做到技术先进、经济合理;充分体现城镇燃气的安全可靠性、科学合理性、系统全面性和技术先进性。2.2气源引入原则 城市燃气管网规划应确定市域周围高压管网,与其合理衔接,规划城市天然气供应系统;近期的燃气规划确定天然气为城市的主要气源,维持其他能源的使用,加快天然气输配场站管网建设工作。中期远期以天然气为主,采用分区或道路逐步敷设燃气管网,行成统一燃气环网。对规划天然气管网覆盖不到的地区,可发展液化石油气供应或者CNG、LNG供应。 3.城市燃气管网规划设计方法 3.1基本方法 在城市燃气管网规划设计中,常用的方法有图论法、动态规划法、神经网络法、MCST法、约束导数法、综合优化法等方法。动态规划法是对管网各节点压力进行优化,得出最优压力来选择管网布局和元件,但这种方法需要预先给定调压站数目和位置、管段长度、管径等数据,应用于大型网络系统中有一定局限性。神经网络法则是引入适当能量函数确定神经元联结权,根据网络状态变化来寻求平衡获得局部最优解的方法,具有大规模并行处理、高容错性和自适应性、自组织性的优点,应用于大型管网规模设计中极佳。因此,本文综合利用动态规划法和神经网络法来建立数学模型,用于城市燃气管网规划设计中管网布局与参数优化。 3.2城市燃气管网布线标准 城市燃气管网布线时,高、中压管网主要用于输气,其压力高、危险性大,布线应充分考虑长期安全运行的需要,因此应布设于足够安全距离的地段,同时考虑安装和检修的便利性和对周边的影响,低压管网是最基本的管网,要充分考虑网路密度。管网的纵断面,应埋设于土壤冰冻线以下,其覆土深度应满足规划和规范要求,并避免与自来水管、雨水管、热力管、电力管、通讯管等布设于同一地沟,并采取好防护措施。储配站应综合考虑城市工业布局规划,服从输气干线大走向,尽量靠近负荷集中地带。调压计量站的布设要符合城市规划和作用半径,尽量避免对周边地区的影响,控制好安全距离。 4.燃气管网管径的选择 4.1管段初始流量的确定 管段初始流量是在连枝流量一定的条件下,通过调用基本关联矩阵求解而得到的。所谓连枝,是针对环状管网而言的。如果把一个环状管网去掉某些管段后,该管网变成枝状管网,那么去掉的这些管段就称为连枝。连枝流量采用按照管段长度比例分摊原则确定。 4.2管径的初选 根据管段的计算流量和管段的单位压力降,可以计算机软件调用中的“初选管径”菜单进行管径的初选。单位压力降由从气源点到零速点的允许压力降与管路长度的比值确定,零速点的确定按照燃气总是从气源点流向最远点的原则确定。 4.4经济管径的选择 根据初始的规格化管径和管段的计算流量求解管段的压力降,并由气源点的压力求各个节点的压力,调用修正各节点压力,计算得出经济压降。根据此压降和计算流量,调用软件中的“管径优选”菜单进行管径优选。 4.5城市管道耐久性原则选择 整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规范的某一功能要求,此特定状态称为该功能的“极限状态”,即“临界状态”。城市燃气管道耐久性作为一项功能,也存在着耐久性极限状态:承载能力极限状态和正常使用极限状态。对城市燃气管道耐久性寿命准则的合理选择是进行耐久性评估与寿命预测的重要前提。 5.天然气管网规划发展趋势及规划建议

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