第三章 输气管的热力计算
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第八节等流量复杂管的计算前面介绍的公式适用于一条直径、流量都不变化的管线,这种管线称简单管。
在实际工程中,我们的输气管从起点到终点之间都是一个封闭的体系,那么封闭的体系里面像这种简单的直管线它是非常少的,涉及管线较为复杂,如沿途有进气和分气的管线,即各管段输量不等。
经常遇到的都是复杂管系,经常有一些管网和分支,有一些变径管、副管,平行管等等的一些管系,(又如,变径管、平行管、副管等等,除简单管外),统称为复杂管。
这节主要讲述怎样用简单管的计算公式来解决等流量复杂管的水力计算。
对复杂管输气管进行水力计算时,常用两种方法把复杂输气管变成简单输气管,以便用简单管的水力公式求解复杂管的流量—压降关系。
一、当量管法复杂管以简单管代替,使其输气效果相同(起终点的压降也是相同的,有相同输量),该简单管称该复杂管的当量管。
(前提输送效果是相当的。
)1.当量管径法:(当量管径法)选定当量管长,以输气效果相同作为目标,来确定当量管直径。
例子:如图:以当量管代替平行管,根据输气效果求相同来求De,由威式公式:0.5222.67120w P P Q C D z TL ⎡⎤-=⎢⎥∆⎣⎦因为,对每条管线只有Q 和D 不同(其它的参数都一样,进出站的压力都相等),故变成2.6711Q AD = 0.52212w P P A C z TL ⎡⎤-=⎢⎥∆⎣⎦2.6722Q AD = 2.67 2.67 2.671212e e Q AD Q Q AD AD ==+=+ 2.67 2.6712e D D D =+ 如两条旧1m 平行管用一条新的管线代替,P 1、P 2、Q 、L 相同,则新管直径2.672e D = 2.672 1.29e D m -==(当量管经法的原理)若平行管长度不等为L 1和L 2,我们当量管的长度是le 的话,则威式公式变为:2.670.5D Q A l '= 0.52212w P P A C z T ⎡⎤-'=⎢⎥∆⎣⎦分别对平行管个当量管列出方程,这样我们就可以得到当量管长法。
29输气管的热力计算(完整)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。
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。
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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。