第九章 输气管道的水力计算

低压燃气管道水力计算公式-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1燃气管道输送水力计算一、适用公式燃气的管道输配起点压力为10KPa，按《城镇燃气设计规范》，应纳入中压燃气管道的范围。

但本设计认为，虽然成套设备的输出压力为10KPa，出站后，压力即降至10KPa以下。

整个管网系统都在10KPa以下的压力状态下工作，因此，在混空轻烃管道燃气输配过程的水力计算，应采取低压水力计算公式为宜。

二、低压燃气管道水力计算公式：1、层流状态 R e≤2100λ＝64/R e R e＝dv/γΔP/L＝×1010（Q0/d4）γρ0（T/T0）2、临界状态 R e＝2100~3500λ＝＋（R e－2100）/（65 R e－1×105）ΔP/L＝×106［1＋（ Q0－7×104dγ）/（－1×105dγ）］（Q02/d5）ρ0（T/T0）3、紊流状态 R e≥35001）钢管λ＝［（Δ/d）＋（68/ R e）］ΔP/L＝×106［（Δ/d）＋（dγ/ Q0）］（Q02/d5）ρ0（T/T0）2）铸铁管λ＝［（1/d）＋4960（dγ/ Q0）］ΔP/L＝×106［（1/d）＋4960（dγ/ Q0）］（Q02/d5）ρ0（T/T0）注：ΔP——燃气管道的沿程压力降（Pa） L——管道计算长度（m）λ——燃气管道的摩阻系数 Q0——燃气流量（Nm3/h）d——管道内径（mm）ρ0——燃气密度（kg/Nm3）γ——0℃和时的燃气运动粘度（m2/s）Δ——管壁内表面的绝对当量粗糙度（mm） R e——雷诺数T——燃气绝对温度（K） T0——273Kv——管内燃气流动的平均速度（m/s）（摘自姜正侯教授主编的《燃气工程技术手册》——同济大学出版社1993版P551）二、燃气的输配工况条件起点压力——10KPa 最大流速——10m/s燃气密度——Nm3（20℃和浓度20%时）纯轻烃燃气运动粘度——×10－6m2/s（0℃和时）燃气运动粘度——×10－6m2/s（0℃和时）三、钢管阻力降的计算与查表结果注：1、——*因计算数据与实际数据误差过大，已无计算、列表的必要。

2018年06月关于长输天然气管道水力计算的分析刘燕宁（中油辽河工程有限公司，辽宁盘锦124010）摘要：在天然气管道建设过程中，管道水力计算是一项重要环节，只有准确计算管道水力相关参数，才能够确保管道建设质量。

本文主要结合实际分析了长输天然气管道水力计算的相关问题，希望有助于促进我国天然气管道建设的进步。

关键词：长输天然气管道；水力计算；水力摩阻系数；输气管流量；物性参数管道水力计算是长输天然气管道建设过程中的一项关键性任务，只有经过科学计算后得出准确的管道水力参数，再以此为依据进行长输天然气管道建设，才能够确保管道建设质量。

以下笔者就结合实际，来谈谈长输天然气管道水力计算的相关问题，仅供参考。

1水力摩阻系数计算天然气管道工艺设计计算的准确性，直接影响着管道工程建设质量。

有些时候，即使只是一点细微的误差，都有可能会引起重大质量安全问题，从而不但增加了管道建设成本，更威胁到人们的生命财产安全。

对于天然气管道而言，天然气流态、管道的粗糙程度等因素，都会对其管流产生很大的影响。

在此背景下，一些发达国家基于尼古拉兹试验、普朗特理论、阔尔布鲁克公式等，以雷诺数与管壁粗糙程度作为变量，提出了几种水力摩阻系数计算公式。

根据雷诺数的不同划分天然气管道内流动流体的流态，可以将之分为三类，分别是：层流区、临界区、紊流区（又包括阻力平方区、水力光滑区、混合摩擦区）。

一般情况下，对于长输天然气管道而言，其中流体的流态主要以紊流区的阻力平方区为主，因此，在长输天然气管道建设过程中，应当采用有效的阻力平方区摩阻系数公式来计算其水力摩阻系数。

具体来说，常用的阻力平方区摩阻系数公式有：①威莫斯公式：λ=0.009407D 13。

根据有关研究显示，威莫斯公式一般适用于当天然气管道管径在280-500mm ，且管壁较为粗糙时的阻力平方区摩阻系数计算，而若管壁粗糙程度＜1/1000时，应用该公式得出的计算结果往往会偏小。

②潘汉德尔A 式：λ=0.08472Re -0.1461。

管道输气能力理论计算管道输气能力是指管道在一定的压力、温度和流量条件下，所能输送的天然气或其他气体的最大量。

管道输气能力的理论计算依赖于流体力学和热力学原理，以及管道的几何特征、材料性质等因素。

以下是关于管道输气能力理论计算的一些主要内容。

首先，管道输气能力的计算需要确定流体的压力、温度和密度等参数。

在计算之前，需要根据设计要求和现场实际情况确定管道的内径、长度、输送气体的物理性质以及管道的工作条件等参数。

其次，根据流体力学原理，可以利用连续方程和能量方程来计算管道内气体的速度和压力变化。

连续方程用来描述流体的连续性原理，即单位时间内流过管道截面的质量必须相等。

能量方程则用来描述气体的能量变化，包括气体的压力、温度和速度等参数的关系。

通过连续方程和能量方程的计算，可以得到管道内气体的流速、压力分布和温度分布等参数。

根据这些参数可以进一步计算输气能力。

然后，根据管道的几何特征和气体的流动性质，可以采用一些经验公式或者理论模型来计算管道的输气能力。

其中最常用的是Colebrook公式和Weymouth公式。

Colebrook公式用来计算流体在光滑管道中的摩擦阻力系数，该公式基于实验数据和经验关系，可以准确地计算管道内气体的摩擦阻力。

根据Colebrook公式，可以计算出管道的摩擦系数，并据此计算管道的压力损失。

Weymouth公式是一种经验公式，可以用于计算管道中天然气的流量和压力降。

该公式基于气体的流动特性和管道的几何参数，根据Weymouth公式可以计算出管道的流量系数和压力降。

利用上述公式和模型，可以计算出管道的输气能力，即单位时间内通过管道的气体质量或体积。

除了上述方法，还可以采用数值模拟方法，如计算流体力学（CFD）方法来计算管道的输气能力。

CFD方法可以更准确地模拟管道内气体的流动和压力变化，从而得到更准确的输气能力计算结果。

总之，管道输气能力的理论计算是一个复杂的过程，需要考虑诸多因素，如管道的几何特征、气体的物理性质、流体力学原理等。

燃气管道输送水力计算一、适用公式燃气的管道输配起点压力为10KPa，按《城镇燃气设计规范》，应纳入中压燃气管道的范围。

但本设计认为，虽然成套设备的输出压力为10KPa，出站后，压力即降至10KPa以下。

整个管网系统都在10KPa以下的压力状态下工作，因此，在混空轻烃管道燃气输配过程的水力计算，应采取低压水力计算公式为宜。

二、低压燃气管道水力计算公式：1、层流状态 Re≤2100λ＝64/Re Re＝dv/γΔP/L＝1.13×1010（Q0/d4）γρ0（T/T0）2、临界状态 Re＝2100~3500λ＝0.03＋（Re －2100）/（65 Re－1×105）ΔP/L＝1.88×106［1＋（11.8 Q0－7×104dγ）/（23.0Q－1×105dγ）］（Q02/d5）ρ（T/T）3、紊流状态 Re≥35001）钢管λ＝0.11［（Δ/d）＋（68/ Re）］0.25ΔP/L＝6.89×106［（Δ/d）＋192.26（dγ/ Q0）］0.25（Q2/d5）ρ（T/T）2）铸铁管λ＝0.102［（1/d）＋4960（dγ/ Q）］0.284ΔP/L＝6.39×106［（1/d）＋4960（dγ/ Q0）］0.284（Q02/d5）ρ0（T/T0）注：ΔP——燃气管道的沿程压力降（Pa） L——管道计算长度（m）λ——燃气管道的摩阻系数 Q——燃气流量（Nm3/h）d——管道内径（mm）ρ——燃气密度（kg/Nm3）γ——0℃和101.325kPa时的燃气运动粘度（m2/s）Δ——管壁内表面的绝对当量粗糙度（mm） Re——雷诺数T——燃气绝对温度（K） T——273Kv——管内燃气流动的平均速度（m/s）（摘自姜正侯教授主编的《燃气工程技术手册》——同济大学出版社1993版P551）二、燃气的输配工况条件起点压力——10KPa 最大流速——10m/s燃气密度——1.658kg/Nm3（20℃和浓度20%时）纯轻烃燃气运动粘度——1.92×10－6m2/s（0℃和101.325kPa时）燃气运动粘度——11.1×10－6m2/s（0℃和101.325kPa时）三、钢管阻力降的计算与查表结果注：1、——*因计算数据与实际数据误差过大，已无计算、列表的必要。

精心整理一、管路水力计算的基本原理1、一般管段中水的质量流量G，kg/h，为已知。

根据G查询热水采暖系统管道水力计算表，查表确定比摩阻R后，该管段的沿程压力损失P y=Rl 就可以确定出来。

局部压力损失按下式计算Σξ----（2（式中ξd——当量局部阻力系数。

计算管段的总压力损失ΔP可写成（5）令ξzh=ξd+Σξ式中ξzh|——管段的这算阻力系数（6）又(7)则（8）设3、当是假设（式中l dΔP=P y+P j=Rl+Rl d=Rl zh（11）式中l z h为管段的折算长度，m。

当量长度法一般多用于室外供热管路的水力计算上。

二、热水采暖系统水力计算的方法1、热水采暖系统水力计算的任务a、已知各管段的流量和循环作用压力，确定各管段管径。

常用于工程设计。

b、已知各管段的流量和管径，确定系统所需的循环作用压力。

常用于校核计算。

c、已知各管段管径和该管段的允许压降，确定该管段的流量。

常用于校核计算。

2、等温降法水力计算方法2-1最不利环路计算（1）最不利环路的选择确定采暖系统是由各循环环路所组成的，所谓最不利环路，就是允许平均比摩阻最小一般就（2式t g—t g—（3式ΔP（4）根据R pj和各管段流量，查表选出最接近的管径，确定该管径下管段的实际比摩阻和实际流速v。

（5）确定各管段的压力损失，进而确定系统总的压力损失。

2-2其他环路计算其他环路的计算是在最不利环路计算的基础上进行的。

应遵循并联环路压力损失平衡的规律，来进行各环路的计算。

应用等温降法进行水力计算时应注意：（1）如果系统位置循环作用压力，可在总压力损失之上附加10%确定。

（2）各并联循环环路应尽量做到阻力平衡，以保证各环路分配的流量符合设计要求。

（但各并联环路的阻力做到绝对平衡是不可能的，允许有一个差额，但不能过大，否则会造成严重失调。

（3）散热器的进流系数跨越式热水采暖系统中，由于一部分直接经跨越管流入下层散热器，散热器立管中的出现近下进行算方法使设计开始。