输气管温度分布规律

第六节 输气管道参数对输气量的影响现在我们有了输气管的基本公式，也有了常用的一些适用公式，讨论一下管径、管长、压力、温度对输气量的影响，在实际生产过程中，我们对不同的管径它的输量有什么关系，不同的输送压力、不同的输送温度，致使我们的流量增加还是减小，在设计的时候心里有数。

现在以输气管威莫斯公式讨论各种参数对输气量的影响，从而得出某些结论：0.5222.6700.3967Q z P P Q D z TL ⎡⎤-=⎢⎥∆⎢⎥⎣⎦管径D 对输量的影响：Q 0∝D 2.67假设起终点压力、温度、管长都保持一定的条件下，我们可以看出来，输量与管径的22.67成正比，D 增大一倍，输量增加22.67=6.4倍（例子：如果是600mm 的管径，它的输量是每年100亿方，如果管径提高到1200mm ，这时候它的输量可以达到640亿方每年，管径增大1倍，输气的成本不会增加6.4倍，600mm 的管线投资时30个亿，但是1200mm 的管道投资不会是30乘以6.4倍，应该远远低于这个数，因此在设计中管径的选取时非常重要的，当然我们还是希望采用管径比较大的管线，如果是大口径管道，那么它的输量就很高，就要涉及到后备的气源，就是说如果你的大管线的管道建成之后，你的气源得不到保证，这时候尽管可以输送很高的输量，但是你没有那么多气让它输，这时候也是一个比较大的浪费，设计时既不能太小，太小满足不了我们的要求，输送单位体积的气体它的运价就要比较高，如果太大，就会使我们管道不是满负的），所以，加大输气管直径是提高输量的主要措施。

管径的选取是我们在设计一条管线中一个最重要的环节，就是如何来确定输气管的管径，确定的时候我们刚才说了，要考虑气源，同时还要考虑市场的需求，就是我能不能需要这么多的气体，尽管我有很大的输气量，但是我们末端的市场得不到保证，没有人用这个气，用气量很少，这样气体输送过去后也没有地方储存，这也是一个问题，这就是管径对输量的影响。

一、输气常用计算公式1． 输气量计算用公式：当管段起终点得相对高差小于200米时[]51.053.2961.0222111522ZTLGP P EdQ -=当管段起终点得相对高差大于200米时()51.01)1(53.2112961.0222111522⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧∑=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-+∆+-=-ni i i i L aL h h ZTLG h a P P Ed Q式中：Q ：气体流量（P 0=0.101325Mpa,T 0=293.15K ）,m 3/d ； d ：输气管内径，cm ；P 1,P 2：输气管计算段起点、终点的气体压力（绝），MPa ； Z ：气体的压缩系数；T ：气体的平均温度，非精确计算时可简化为加权平均值； L ：计算段长度，km ； G ：气体的相对密度；E ：输气管的效率系数，DN 为300～800时，E=0.8～0.9； a ：系数，a=0.0683(G/ZL)，m -1; Δh ：输气管段终点和起点的在日常运行管理过程中，针对鄯乌线当前实际（管线长度 L=301.625Km ；管径457×6mm ；），因此，此公式可简化为：Q输 = 7967538⎥⎦⎤⎢⎣⎡-TL PP 22210.51（Nm 3/h ）2． 管道储气量计算公式式中：Q 储=管道的储气量，Nm3; V —管道的容积,m3; T 0—293.15K; P 0—0.101325Mpa; T —气体的平均温度；P 1m —管道计算段内气体的最高平均压力（绝），Mpa ； P 2m —管道计算段内气体的最低平均压力（绝），Mpa ； Z 1、Z 2—对应P1m 、P2m 时的气体压缩系数。

3．平均压力P m 及管道任意点气体压力P x 计算公式：⎪⎪⎭⎫- ⎝⎛=221100Z m P Z m P T P VT Q储)(3221221P P P P P m ++= （MPa ）LXP P P P x )(222121--=(MPa)4．管道内气体平均温度t 、沿线任意点温度t X 计算式：t X =t 0+( t 0+t 0)e -aX式中：t —管道计算段内气体平均温度，℃； t 0—管道周围介质温度，℃； t 1—管道计算段内起点气体温度，℃； t X —管道任意点气体温度，℃； e —自然对数底数，e=2.718； L —管道计算段的实际长度，Km ； X —管道计算段起点至任意点的长度，Km;⎪⎭⎫⎝⎛--+=aL -1010e QL t t t t PQGC KDa610256.225⨯=a—计算常数；K—管道内气体到土壤的总传热系数，W/m2〃℃；D—管道外直径，m；Q—气体流量（p0=0.101325Mpa,T0=293.15K），m3/d；G—气体的相对密度；C P—气体的定压比热，J/kg〃℃。

《输气管道设计与管理》习题1、某种天然气的摩尔分数如下表：组分 CH 4 C 2H 6 C 3H 8 C 4H 10 CO 2 N 2（%） 94 1 0.5 0.5 3 1分别使用实际气体状态方程（BWRS ）上机和通用压缩因子图两种方法计算天然气密度。

（1）P=101325 Pa ，t=0℃。

（2）P=101325 Pa ，t=20℃。

（3）P=101325 Pa ，t=60 F 。

（4）P=12 MPa ，t=20℃。

（5）P=20 MPa ，t=20℃。

2、根据第1题中给出的天然气组分数据，计算相应的天然气相对密度。

（1）P=101325 Pa ，t=0℃。

（2）P=101325 Pa ，t=20℃。

3、某水平输气管段长L=215km ，采用的钢管规格为Ф1220×17.5螺旋焊接管，在该管段停止流动状态下，其起点压力为P 1=7M Pa ，输气温度t=15℃，压缩因子Z=0.91，求该管段中的天然气标准体积（按中国石油行业标准状态）。

4、天然气中单位体积干空气所分摊的含水蒸汽质量称含水量，试证明：式中各符号意义见教材。

5、利用输运定理推导气体管流的连续性方程。

6、某输气管段长L=155km ，采用的钢管规格为Ф1016×15.9螺旋焊接管，起点压力P 1=10M Pa ，终点压力P 2=4M Pa ，输气温度t=17℃，天然气相对密度Δ=0.59，水力摩阻系数λ=1.059×10-2，压缩因子Z=0.92，求：（1）管段平均压力P cp ；（2）管段输气流量。

（3）管段起、终点的气体流速。

7、一条管内径为300mm 、长130km 的水平输气管段，起点压力P Q =58×105Pa ，终点压力P Z =40×105Pa 。

平均温度T CP =293K ，天然气压缩因子Z=0.85，相对密度Δ=0.6，试用Weymouth 公式、Panhandle-B 式（取E=0.9）和苏联近期公式（α=1、Ф=1、E=1）分别计算该管段的日输量。

第六节 输气管道参数对输气量的影响现在我们有了输气管的基本公式，也有了常用的一些适用公式，讨论一下管径、管长、压力、温度对输气量的影响，在实际生产过程中，我们对不同的管径它的输量有什么关系，不同的输送压力、不同的输送温度，致使我们的流量增加还是减小，在设计的时候心里有数。

现在以输气管威莫斯公式讨论各种参数对输气量的影响，从而得出某些结论：0.5222.6700.3967Q z P P Q D z TL ⎡⎤-=⎢⎥∆⎢⎥⎣⎦管径D 对输量的影响：Q 0∝D 2.67假设起终点压力、温度、管长都保持一定的条件下，我们可以看出来，输量与管径的22.67成正比，D 增大一倍，输量增加22.67=6.4倍（例子：如果是600mm 的管径，它的输量是每年100亿方，如果管径提高到1200mm ，这时候它的输量可以达到640亿方每年，管径增大1倍，输气的成本不会增加6.4倍，600mm 的管线投资时30个亿，但是1200mm 的管道投资不会是30乘以6.4倍，应该远远低于这个数，因此在设计中管径的选取时非常重要的，当然我们还是希望采用管径比较大的管线，如果是大口径管道，那么它的输量就很高，就要涉及到后备的气源，就是说如果你的大管线的管道建成之后，你的气源得不到保证，这时候尽管可以输送很高的输量，但是你没有那么多气让它输，这时候也是一个比较大的浪费，设计时既不能太小，太小满足不了我们的要求，输送单位体积的气体它的运价就要比较高，如果太大，就会使我们管道不是满负的），所以，加大输气管直径是提高输量的主要措施。

管径的选取是我们在设计一条管线中一个最重要的环节，就是如何来确定输气管的管径，确定的时候我们刚才说了，要考虑气源，同时还要考虑市场的需求，就是我能不能需要这么多的气体，尽管我有很大的输气量，但是我们末端的市场得不到保证，没有人用这个气，用气量很少，这样气体输送过去后也没有地方储存，这也是一个问题，这就是管径对输量的影响。

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 第二阶段在线作业单选题 (共15道题)展开收起1.（2.5分）与所研究的物理过程有关的一个空间区域称为（）。

A、控制体B、微元控制体C、微元体D、隔离体正确答案：此题得分：2.5分2.（2.5分）对处于稳态工况的输气管段，在流动方向上维持不变的流动状态参数是（）。

A、气体流速B、气体体积流量C、气体质量流量D、气体密度正确答案：此题得分：2.5分3.（2.5分）对处于稳态等温流动的等直径水平输气管段，其气体流速沿流动方向的变化规律是（）。

A、逐渐减小B、逐渐增大C、保持不变D、非单调变化正确答案：此题得分：2.5分4.（2.5分）对处于稳态等温流动的等直径水平输气管段，其单位长度压降沿流动方向的变化规律是（）。

A、逐渐减小B、逐渐增大C、保持不变D、非单调变化正确答案：此题得分：2.5分5.（2.5分）对处于稳态等温流动的水平输气管段，其气体体积流量沿流动方向的变化规律是（）。

A、逐渐减小B、逐渐增大C、保持不变D、非单调变化正确答案：此题得分：2.5分6.（2.5分）对处于等温流动的水平输气管段，其气体密度沿流动方向的变化规律是（）。

A、逐渐减小B、逐渐增大C、保持不变D、非单调变化正确答案：此题得分：2.5分------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 7.（2.5分）当输气管段长度足够大时，划分水平输气管段与非水平输气管段的高差界限是（）。

安全管理编号：LX-FS-A26163 输气管温度分布规律In the daily work environment, plan the important work to be done in the future, and require the personnel to jointly abide by the corresponding procedures and code of conduct, so that the overall behavior oractivity reaches the specified standard编写：_________________________审批：_________________________时间：________年_____月_____日A4打印/ 新修订/ 完整/ 内容可编辑输气管温度分布规律使用说明：本安全管理资料适用于日常工作环境中对安全相关工作进行具有统筹性，导向性的规划，并要求相关人员共同遵守对应的办事规程与行动准则，使整体行为或活动达到或超越规定的标准。

资料内容可按真实状况进行条款调整，套用时请仔细阅读。

输气管段的热力计算主要有两个目的，一是为同一管段的水力计算服务，二是预测管段中出现凝析液及水合物的情况。

由输气管段的流量公式可知：在其他条件一定的前提下，输气管段的流量取决于整个管段中气体的平均温度，而这一平均温度又取决于整个管段沿轴向的温度分布。

另一方面，输气管段的稳态温度分布又取决于该管段的流量。

因此，输气管段的稳态水力计算与热力计算实际上是相互耦合的一对问题。

为了求出一个输气管段的流量与沿线温度分布，需要联立求解输气管段的流量关系式和温度分布关系式。

由于这两个关系式中的气体物性取决于气体温度和压力，故要进行精确的联立求解是相当困难的。

为此，在工程上通常采用近似解法，即：先假定输气管段的平均温度，按该温度计算输气管段中气体的物性参数并计算输气管段的流量，然后根据该流量求出输气管段沿线的温度分布及平均温度，若该平均温度与假设的平均温度之差满足工程精度的要求，则计算结束；否则，以计算出的平均温度作为新的假设平均温度并重复前面的计算过程，直到输气管段平均温度的假设值与新的计算值之差满足工程上的精度要求为止。

输气管道设计与管理总结绪论1.天然气定义：系指从地层开发出来的、可燃的烃和非烃混合气体。

这种气体有的基本是以气态形式从气井中开采出来的，成为气田气；有的是随液体石油一起从油井中开采出来的，称为油田伴生气。

气田气约占世界天然气总量的60%，油田伴生气约占40%。

2.天然气主要用途：①热值高（平均达33MJ/m³），是理想的工业和民用燃料，用于发电、炼铁等工业生产和百姓生活；②作为化工原料用于化工生产，设计工农业、国防等各个领域。

3.输气系统的组成：主要有矿场集气管网、干线输气管道（网）、城市配气网和与这些管网相匹配的站、场装置组成。

4.输气系统的特点：①从生产到使用各环节紧密相连；②气体可压缩性对输气和储气有影响；③可充分利用地层压力输气。

5.天然气生产到使用的五个环节：采气-净气-输气-储气-供配气，这五个环节由三套管网相连，即矿场集气网、输气干线和城市配气网。

三套管网组成一个统一、连续、密闭的输气系统。

第一章天然气的物理化学性质1．天然气的组成：①烃类：甲烷（主要）乙烷、丙烷、丁烷、戊烷；②非烃类气体：硫化氢、二氧化碳、一氧化碳、氮气、氢气和水蒸气、氦气、氩气；③水或盐水、固体颗粒；④注醇等化学药剂携带进入产气。

2.甲烷：无色，稍有蒜味。

比空气轻。

物理标况下相对密度为0.5524。

3.分类：按天然气的烃类组成的多少来分，可分为干气、湿气或贫气、富气。

（1）C5界定法：干气：指在1Nm³井口流出物中，C5以上烃液含量低于13.5cm³的天然气；湿气：指在1Nm³井口流出物中，C5以上烃液含量高于13.5cm³的天然气。

（2）C3界定法：贫气：指在1Nm³井口流出物中，C3以上烃液含量低于100cm³的天然气；富气：指在1Nm³井口流出物中，C3以上烃液含量高于100cm³的天然气。

按酸气含量分为酸性天然气和洁气。

第九节输气管的热力计算这章我们主要讲述在输气管里面，能量的转换，由于输气管的温度和周围环境的温度有温差，这章我们来讲如何计算输气过程中，气体的温度随着输送距离的改变。

实际输气管线都不是等温流动（在第本章前面讲到，假设温度时常数，我们知道这个假设和实际是有出入的，这节就讲我们实际的输气管线温度的变化规律），热力计算的目的：1.计算平均气体温度，和平均压力一起计算z值，即平均温度求Q。

2.根据沿线温降曲线（根据温降曲线结合压降曲线），分析凝析水和水合物可能形成的段落。

在输气管线中一个非常重要的特点就是，在某些压力、温度条件下，如果管线中还有水分的话，它就会形成天然气的水合物，天然气的水合物和凝析水在哪个位置能形成，它们形成的条件，我们就需要通过温降曲线结合压降曲线来进行判断可能形成的区段。

3.为管线热应力计算和绝缘层选材提供依据。

（在设计管线的时候，我们要对管线的局部的一些应力来进行校核，对管线的可靠性来进行校核，如弯头，有跨越的地方等等，校核时候很重要的一个参数就是热应力，因为管线是钢材的，它有一个特性就是热胀冷缩，根据最高温度和最低温度差，当热胀和冷缩的时候他有一个热应力，这时候我们就需要进行计算温度，为计算提供一个基础？的数据；同时根据温度可以选择绝缘层的材料，绝缘层材料是和温度有关系的，温度不同，对绝缘层的要求也不一样）。

一、公式推导由第二章稳定流动的气管能量方程（基础就是前面的三个方程）22V dQ d h sg ⎛⎫=++ ⎪⎝⎭(流体与外界的换热量等于流体自身能量的变化）教材中推导时忽略了后两项一个是动能的变化，另一个是位能的变化。

由热力学第一定律，开口系统（闭口系统和开口系统，这个开口系统他有一个流动功pv ，）稳定过程的能量方程：公式中的h 、是指焓。

dpdQ dh vdp dh ρ=-=-dx 管段上，单位质量气体的热量变化等于焓增dh 减去vdp ，vdp 是气体膨胀功和推动功的代数和，即：211221pdv p v p v =-⎰dQ 包含了两个部分：与外界交换的热量和摩擦生热。