第六章_燃气管网的水力计算案例

K1 K 2
0.121 d 0.226
d Re 597 ( ห้องสมุดไป่ตู้ 9 / 8
对于新钢管：
W 2.4 10 6 V
6
W 对于新铸铁管： 2.7 10 V
K1
0.0143 d 0.284
城市燃气管道水力计算公式和计算图 表
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
气的流动时不稳定流。由于气田调节采气 的工况，压送机站开动压缩机不同台数的 工况以及用户用气量变化的工况，都决定 了其具有不稳定流的性质，这些因素导致 管道 内燃气的压力变化和流量变化。随着 管道内沿程压力的下降，燃气的密度也在 减小。只有在低压管道中燃气密度的变化 可忽略不计。此外，在多数情况下，管道 内燃气的流动可认为是等温的，其温度等 于埋管周围土壤的温度。
f ( Re , ) d
不同流态区的摩阻系数的经验及半经验公式 64 （一）层流区： ；（ Re 2100 ) Re
3 Re； (2100 Re 3500 ) （二）临界区： 0.0025
（三）紊流区
1.适用于整个紊流区的通用公式： 柯列勃洛克公式：
1

21g (
所得方程式是燃气在等温流动时，高压和低压燃气管道计 算的基本公式。
得到： 高、低压(Pa)燃气管道的基本计算公式
2 Q0 T Z P P 1.62 5 0 P0 L d T0 Z 0 2 1 2 2
用于低压燃气，上式简化为：
P 1 P 2 (P 1 P 2 )(P 1P 2 ) P 2P m
( 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
2.51 ) 3.7d Re
68 阿里特苏里公式： 0.11( ) 0.25 d Re
谢维列夫公式：
(
2.适用于一定流态区的专用公式：
（1）水力光滑区
A B m ) d Re
1 m
1 m
(用于新铸铁管 )
尼古拉茨公式： 0.0032 0.0221 0.237
6.1 管道内燃气流动的基本方程式
决定燃气流动状态的参数为：压力P、密度ρ和流速W，均沿管长
随时间变化，它们是距离x和时间τ的函数，即:
P P ( x, ) ( x, ) W W ( x, )
(一) 运动方程： (二) 连续性方程：
( W ) ( W 2 ) P W2 g sin x x d 2
1
0.23 V 0.226 6 ( 1 . 9 10 ) W d 0.226
W 2.4 10 6 V
W 2.7 10 6 V
阻力平方区
谢维列夫公式：
0.75 V 0.284 6 ( 0 . 55 10 ) W d 0.284
尼古拉茨半经验公式：
1 d [2 lg(3.7 )]2
1
Re
105 Re 3 106
d 4000 Re 22.2( )8 / 7

21g (Re ) 0.8
谢维列夫公式：
0.25 Re 0.226 0.77 对于新铸铁管： K 1 0.284 Re
对于新钢管： K1 K 2
过渡区 对于新钢管： K1 K 2 对于新铸铁管： K
2 2 2 P T 10 Q0 1 P 2 1.27 10 5 Z 式5-11 L d T0 2 Q P T 6.26107 0 l d 5 T0 式5-1
三、燃气管道的摩擦阻力系数
概念：它是反映管内燃气流动摩擦阻力的确个无因次
系数，其值与燃气在管道内的流动状况，燃气性质， 管材(内壁粗糙度)及连接方法，安装质量有关。
(二) 连续性方程： (三) 气体状态方程：
( W ) 0 x
P ZRT
微小体积Fdx的动量变化（τ，x）等于 压力、重力、摩擦力的冲量之和。
从工程观点，运动方程中的惯性项和
对流项在大多数情况下均可忽略不计， 这是因为惯性项只在管道中燃气流量 随时间变化极大时才有意义，而对流 项只在燃气流速极大时（接近声速） 才有意义。通常管道中燃气流速不大 于20-40m/s，且流量变化的程度也不 太大。此外，在城市燃气管网中，当 标高的差值不太大时，运动方程中的 重力项一般也可以忽略不计。
管道内压力越高，则燃气的密度越大，
重力项值就越大。在低压管道中，计 算压力降很小。当燃气和空气密度相 差较大时，附加压头值有时是较大的， 在计算高层建筑室内燃气立管时必须 考虑。
(四) 简化方程组
P W 2 x d 2 P 2 ( W ) C x P ZRT
2
2
对于低压燃气：Pm P0
2 2 P0 T Z Q0 1.62 Q0 T Z P P L 0 . 81 L 1 2 0 0 5 5 2 d Pm T0 Z 0 d T0 Z 0
采用习惯采用单位kPa，并考虑城市燃气管道压力一般
在1.6MPa以下，Z≈Z0=1，则高、中燃气管道和低压燃 气管道计算公式为：
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