民用建筑低压燃气管道水力计算软件(精)

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。

三化业务建设燃气管道水力计算表设计和使用说明完成部门：完成时间：目录一、燃气管道水力计算表的适用范围 (3)二、燃气管道水力计算表的编制依据 (3)三、燃气管道管材和管件的选用 (5)四、燃气管道水力计算表的使用步骤 (6)五、燃气管道管径的推荐值 (7)一、燃气管道水力计算表的适用范围本计算表的适用范围：适用于常温下，中压和低压庭院燃气管道阻力的计算。

可使用本计算表求出给定流量和管径的燃气管道的单位长度压力损失，通过确认单位长度压力损失、总压力损失是否在合理范围内，从而判断所选管径是否合理；平时工作中可使用本计算表求出庭院燃气管道和入户燃气管道的流量、管道阻力损失，得出每个接点的燃气管道压力值。

二、燃气管道水力计算表的编制依据2.1 燃气管道流量的计算根据《城镇燃气设计规范》（GB50028-2006）的10.2.9节，居民生活用燃气计算流量可按下式计算：n h kNQ Q ∑= （1）Q h ——燃气管道的计算流量（m 3/h ）； k ——燃具同时工作系数；N ——同种燃具或成组燃具的数目； Q n ——燃具的额定流量（m 3/h ）；燃具为燃气双眼灶、快速热水器时，同时使用系数按《城镇燃气设计规范》GB50028-2006附录F 取值。

燃具为热水器、浴槽水加热器或采暖炉时，同时使用系数《家用燃气燃烧器具安装及验收规程》CJJ12-99表3.3.6-2取值。

附件xls 文件第一张表中列出了2000户之内的同时使用系数。

2.2 摩擦阻力系数的计算通过求解《城镇燃气设计规范》（GB50028-2006）的6.2.5节给出的柯列勃洛克公式可求出摩擦阻力系数，柯列勃洛克公式为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡λ+-=λRe 51.2d 7.3Klg 21 （2）λ——燃气管道摩擦阻力系数；K ——管壁内表面的当量绝对粗糙度（mm ），对钢管：输送天然气和气态液化石油气时取0.1mm ；输送人工煤气时取0.15mm ；d ——管道内径（mm ）；Re ——雷诺数，无量纲。

城市民用燃气管网的水力计算我国天然气大发展时代己经到来，随着社会的发展和生产、生活文明程度的提高，要求天然气工业有较快的发展，以改善能源结构，保护大气环境。

随着我国城市能源结构的调整，天然气将成为主要的城市能源。

在城市燃气的发展过程中，民用燃气管网的水力参数计算是城市燃起管网设计、改造、扩建的基础，它直接决定着城市燃气发展的安全稳定性，所以燃气管网的水力分析计算在城市燃气的发展中起着不可替代的重要作用。

它能解决名用管网设计中存在的问题，使工作科学化，理论化。

同时它能推动燃气事业不断向前发展。

一、城市民用燃气管网的水力计算1.气体管流的基本方程天然气在管内流动时，沿着气体流动方向，压力下降，密度减少，流速不断增大，温度同时也在变化，决定燃气流动状态的参数有：压力P、密度P、流速w。

为求解这些参数有三个基本方程[2]：连续性方程、运动方程和气体状态方程。

分别如下：连续性方程：由以上方程组成为非线性方程组，一般情况下没有解，但可忽略某些数值很小的项，并用线性化的方法求得近似解，可作如下假设：1.1由于地下燃气管道的温度变化不大，可以假定燃气在管道内等温流动，即T=常数。

1.2地下燃气管道的标高变化较小，可以不计管道纵轴方向的重力作用分力。

1.3假设气体在管道内作稳定流动，即气体的质量流量在管道的任一截面上为常数，不随时间和距离的变化而改变。

1.4从工程观点出发忽略某些对计算结果影响不大的项，可略去运动方程中对流项和惯性项。

根据以上假设，可得圆断面管道绝热稳定流动的基本方程式：对于低压管道：其中：Pm-管道始端和终端压力的算术平均值。

Pm=（P1+P2）/2≈P0 （1-6）所以低压管道的基本计算公式表达为下列形式[2]二、低压输配气管道的压力降的计算低压天然气管道有Z= Z0 =1所以单位长度的沿程压力降宜按下式计算：三、天然气分配管道计算流量的确定燃气分配管道的各管段根据连接用户的情况分为三种[3]：1.管段沿途不输出燃气，用户连接在管段的末端，这种管段的燃气流量是个常数，其计算流量就等于转输流量。

大连理工大学硕士学位论文燃气管网水力计算的数学建模与算法设计姓名：张文慧申请学位级别：硕士专业：软件工程指导教师：江贺20050612大连理工大学硕士学位论文摘要燃气管网水力分析在城市燃气管网的设计、改造、扩建和运行管理中起着十分重要的作用。

尤其在燃气管网的设计过程中，燃气管网的水力计算是最重要的环节。

因此，正确进行水力计算对整个城市燃气管网的设计尤为重要。

长期以来，燃气管网的水力计算沿用的是传统的平差手算方法，它需要假设初始流量和管径，并需要进行多次校正，在多气源情况下还需要增设虚环。

这种方法要求不断重复繁琐、复杂的手工计算，不仅延长了设计周期，而且极易出错。

尤其是多气源多环的大型管网，计算一种工况就需要一周的时间，而且只能计算～两种情况，同时管径的选择趋于保守，且取值～般偏大，在一定程度上增加了工程投资。

本文在总结前人成果的基础上，首先应用图论的方法分析管网的结构，用矩阵的方法描述管网的各个属性间的关系；其次通过分析水力计算的公式找到管臃属性的接述方式；最后是进行了计算程序的编制，并应用编制的计算程序，对三种不同工作状态下的燃气管网进行的试算，结果满足了各项管网属性及精度的要求。

利用此计算程序可以合理地选取燃气管网的管径；可以从管网结构不同的几个方案中选取水力工况优的方案；可以模拟管网系统中可能出现的事故时管网中各节点的压力和流量的变化，从而合理增大供气系数，并预估管网系统改造对整个系统的影响。

本文的工作对于加快燃气管网的水力计算具有一定的促进作用。

同时，利用计算机自动实现燃气管网的水力计算对于类似的工程计算具有～定的参考价值。

关键词：燃气管网：水力计算；数学建模；算法分析燃气管阿水力计算的数学建模与算法设计ＭａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄａｌｇｏｒｉｔｈｍｄｅｓｉｇｎｏｆｇａｓｎｅｔｗｏｒｋｈｙｄｒａｕｌｉｃｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃａｎａｌｙｓｉｓｏｆｇａｓｐｉｐｅｌｉｎｅｎｅｔｗｏｒｋｐｌａｙｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｔｈｅｐｉｐｅｎｅｔｗｏｒｋｄｅｓｉｇｎ，ｒｅｂｕｉｌｄｉｎｇ，ｅｘｐａｎｓｉｏｎａｎｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｃｏｎｔｒ０１．Ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ，ｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃａｎａｌｙｓｉｓｏｆｇａｓｐｉｐｅ／ｉｎｅｉｓｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｐａｒｔｏｆｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｇａｓｐｉｐｅｌｉｎｅｄｅｓｉｇｎ，Ｓｏ，ｉｔｉｓｖｅｒｙｉｍｐｏｔｅｎｔｆｏｒｇａｓｐｉｐｅｌｉｎｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｗｈｏｌｅｃｉｔｙｔｏａｃｃｕｒａｔｅｌｙｃｏｍｐｕｔｅ．ｎｌｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｏｆｇａｓｐｉｐｅｌｉｎｅｎｅｔｗｏｒｋｇｏｔｕｓｅｄｔｏｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｍｅｔｈｏｄｓ．Ｓｕｃｈｏｌｄｗａｙｎｅｅｄｓｔｈｅｈｙｐｏｔｈｅｓｉｓｏｆｉｎｉｔｉａｌｆｌｏｗａｎｄｐｉｐｅｓｉｚｅ，ａｎｄｎｅｅｄｓｔｏｃｏｒｒｅｃｔｆｏｒｍａｎｙｔｉｍｅｓ．ＳｕｃｈａｄｄｉｔｉｏｎａｌｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｎｏｔｏｎｌｙｐｏｓｔｐｏｎｅｔｈｅｄｅｓｉｇｎｄｕｒａｔｉｏｎａｎｄｉｓｐｒｏｎｅｔｏｆａｉｌｕｒｅｓＦｏｒｌａｒｇｅｐｉｐｅｌｉｎｅｓｗｉｔｈｍｕｌｔｉ－ｓｏｕｒｃｅａｎｄｍｕｌｔｉ—ｃｙｃｌｅ，ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｎｅｅｄｓｍｏｒｅｔｈａｎｏｎｅｗｅｅｋ，ａｎｄｃａｎｏｎｌｙｃｏｍｐｕｔｅｆｏｒｏｎｅｏｒｔｗｏｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．ＡｔｔｈｅＳａｉＴｌｅｔｉｍｅ，ｔｈｅｃｈｏｉｃｅｏｆｐｉｐｅｓｉｚｅｉｓｌｉｍｉｔｅｄａｎｄｌａｒｇｅｒｔｈａｎｎｏｒｍａｌ，ａｎｄｉｎｃｒｅａｓｅｓｔｈｅｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔｏｆｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔｓ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｐｐｌｉｅｓｔｈｅｇｒａｐｈｔｈｅｏｒｙｔｏａｎａｎｙｌｚｅｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｐｉｐｅｌｉｎｅｓ，ａｎｄｍａｔｒｉｘｔｏｄｅｓｃｒｉｂｅｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐａｍｏｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｐｉｐｅｌｉｎｅｓ，Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｆｉｎｄｓｔｈｅｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎｗａｙｏｆｐｉｐｅｌｉｎｅｐｒｏｐｅｒｔｙｂｙａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｇｒａｍｓｔｈｅｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｃｏｄｅｓ，ａｎｄｔｒｉｅｓｔｏｃｏｍｐｕｔｅｏｆ３ｋｉｎｄｓｏｆｐｉｐｅｌｉｎｅｓ．Ｗｉｔｈｔｈｅｎｅｗｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｐｒｏｇｒａｍ，ｔｈｅｐｉｐｅｌｉｎｅｓｉｚｅｃｏｕｌｄｂｅａｃｃｕｒａｔｅｌｙｃｈｏｓｅｎ．ａｂｅｒｅｔｓｏｌｕｔｉｏｎｃｏｕｌｄｂｅｆｏｕｎｄｆｒｏｍｓｅｖｅｒａｌｓｏｌｕｔｉｏｎｓｏｆｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｔｈｉｓｐｒｏｇｒａｍｃｏｕｌｄｂｅｕｓｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｐｏｓｓｉｂｌｅａｃｃｉｄｅｎｔｓｉｎｔｈｅｐｉｐｅｌｉｎｅｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄｓｈｏｗｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｆｌｏｗｉｎｅｖｅｒｙｎｏｄｅｓｏｆｐｉｐｅｌｉｎｅｓ，ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｆｌｏｗｒａｔｉｏＡｎｄｔｈｅｉｍｐａｃｔｏｆｐｉｐｅｌｉｎｅｒｅｂｕｉｌｄｉｎｇｏｎｔｈｅｗｈｏｌｅｓｙｓｔｅｍＣａｌｌｂｅａｎｔｉｃｉｐａｔｅｄ．Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｈａｖｅｉｍｐｒｏｖｅｄｉｎｎｅｔｗｏｒｋｈｙｄｒａｕｆｉｃｃａｃｕｌａｆｉｏｎ．Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ，ｕｓｉｎｇｃｏｍｐｕｔｅｒｃａｃｕｌａｔｅｎｅｔｗｏｒｋａｕｔｏｍａｆｉｃｌｙａｌｓｏｇｉｖｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｏｆｏｔｈｅｒｓｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｐｒｏｊｅｃｔ’ｓｃａｃｕｌａｔｉｏｎ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ＧａｓＮｅｔｗｏｒｋ；ＨｙｄｒａｕｌｉｃＣａｃｕｌａｔｉｏｎ；ＭａｔｈｅｍａｔｉｃａｌＭｏｄｅｌｉｎｇ；ＡｌｇｏｒｉｔｈｍＤｅｓｉｇｎＩＩ—独创性说明作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。

摘要本文介绍了英国ESI公司的PLStudio for Gas水力计算软件的特点以及在燃气工程设计中的实际应用情况。

PLStudio for Gas是经过使用证明的，历史悠久的输气管道离线模拟软件，能够对输气管道中的单相流进行稳态模拟和动态模拟，已经在全世界得到了广泛的应用。

本软件具有全功能的图形界面、稳定的数字求解技术、完备的设备模拟、灵活实用的理想化的控制方式和多约束条件设定、温度跟踪、气体属性跟踪、详尽的默认值集合、既能以批处理方式又能以交互（互动）方式运作等特点。

使用本软件可以对输气管道的正常工况和事故工况进行分析，测试和评价输气管道的设计或操作参数的设置，最终获得优化的系统性能。

使用本软件还可以为实时模拟软件的组态提供建模数据。

本文通过具体的工程实例，分别介绍了此软件在典型的枝状燃气管网、环状复杂燃气管网以及在分析动态燃气管网中的具体应用情况，对计算过程、计算结果及如何根据计算结果分析管网情况，确定合理的供气方案作了具体说明。

关键词：天然气；管网；稳态；动态；模拟绪论天然气输配系统的工艺设计过程中，为了合理确定管道系统的设计方案和改造方案、分析各种事故工况及进行有效的调峰和运营管理，借助水力计算软件对燃气输配系统进行仿真模拟是非常必要的。

PLStudio for Gas 水力计算软件具有强大的稳态和动态模拟计算功能，能够模拟管网的运行工况，是用于城市输、配气管网设计的较好软件之一，广泛的应用于天然气利用工程的设计中。

设计人员可以利用软件对输气管道的工艺设计方案进行任何工况下的模拟，从而对方案的可行性、可靠性、灵活性和合理性做出更客观的评价，并根据对多种方案的比选和评价结果选出较好的方案。

一、软件简介PLStudio for Gas是英国ESI公司推出的天然气输配管网模拟计算软件，该软件为离线型天然气管道系统稳态/动态工艺计算和运行计划模拟软件，可用于管道水力计算、运行计划安排、动态过程模拟分析等。

HYSYS软件在燃气长输管路水力计算中的应用陈煜;房萍;黄小平【摘要】燃气传输管路的水力计算是城市燃气输配教学内容中重要的理论教学内容,针对“燃气应用技术”教学过程中水力计算存在较大难度问题,借助Aspen HYSYS软件实现燃气长输管路的阻力计算.软件计算结果准确方便,可提高工作效率,且可模拟管段单元,增强学生对于燃气基本物性与阻力损失理论计算公式的理解.【期刊名称】《上海工程技术大学学报》【年(卷),期】2017(031)004【总页数】4页(P332-335)【关键词】燃气应用技术;水力计算;Aspen HYSYS软件【作者】陈煜;房萍;黄小平【作者单位】上海工程技术大学机械工程学院,上海201620;上海工程技术大学机械工程学院,上海201620;上海工程技术大学机械工程学院,上海201620【正文语种】中文【中图分类】TK01+8燃气是一种混合气体,其组分随气源变化而变化.温度、压力及其组分的变化,会直接导致其性质发生变化.天然气的物性参数是一切具体的工程技术应用的前提和基础,尤其针对燃气管网的水力计算.燃气管网的水力计算是燃气长输管路教学环节中的重要内容,在相关教学内容中起到承上启下的关键作用.“燃气应用技术”是上海工程技术大学(以下简称我校)针对机械制造及其自动化二级学科能源装备与控制工程专业硕士研究生开设的一门专业选修课,目的是加强学生对燃气在化工,发电,汽车、轮船和飞机等运载工具，城市燃气行业，燃气储运及节能领域的新应用与新技术的了解.课堂学时内涉及六大领域内的新技术,这对课堂内容组织、难度设定、教师教学方法和实施手段都提出了新的要求.实际授课中，当需要计算天然气的各种参数，如压缩因子、焓、熵、节流效应系数,而又不能将其当作理想气体处理时,需要用到实际气体状态方程.但由于天然气含有多种组分,随着方程修正,其系数计算公式逐渐复杂,课堂教学时抽象并难以理解，课程内容不易被接受.众多从事“燃气输配”内容理论与实践教学的团队和主讲教师,从不同角度提出教学内容组织的具体实施方法[1-8],有教师尝试将科学计算软件引入教学,如使用Matlab软件对复杂气体状态方程系数编程计算,不但可加深对理论的认识,还可以形象地演示计算结果,极大地提高了学生的学习兴趣.王北福等[9-10]利用Matlab软件编程计算天然气的压缩因子和丙烷的物性参数;刘新文等[11]以燃气输配系统在非设计工况下燃气计算流量的动态运行情况为例,基于Simulink模拟程序对“燃气输配”课程教学仿真技术进行初步研究.由此可见,在有关燃气输配内容的教学中,将Matlab软件作为一种教学辅助,不仅可以加深学生对理论的认识,还可以模拟燃气管道水力工况,对教学起到事半功倍的作用[9-11].但使用Matlab软件需要将计算方程写入程序,这要求教师掌握一定的编程技术,并掌握一定水平的Matlab语言.Aspen HYSYS软件是面向油气生产、气体处理和炼油工业模拟、设计、性能检测过程的模拟软件,具有稳态模拟和动态模拟的功能,在行业内应用广泛.其注册用户已经超过17 000多家,在世界各大石油化工公司得到了广泛的应用.Aspen HYSYS软件的广泛应用得益于其先进的集成式工程环境、强大的动态模拟功能和物性预测系统、严格的物性计算包、事件驱动、内置人工智能、工艺参数优化器、非序贯模拟技术等.该软件能够完成站内管网、长输管线及泵站的设计，天然气水合物的预测，天然气脱水与脱硫装置的设计与优化，泵与压缩机的计算和选型，天然气的液化流程设计与优化和液化天然气(Liquified Natural Gas,LNG)冷能的利用与优化[12],软件界面友好,容易操作.1 理论教学中燃气管网的水力计算水力计算是城市燃气输配教学内容中重要的一部分理论教学内容,传统的教学方法和教学内容一般是从管道内燃气流动的运动方程、连续性方程与气体状态方程的建立和分析入手,形成可用来计算燃气在管道中任何位置、任何时刻运动参数的非线性偏微分方程组,但以此得到的非线性偏微分方程组很难得到解析解.从工程应用的目的出发,忽略运动方程中的惯性项、对流项与重力项后,可应用简化方程得到近似解.考虑管道内燃气的压力级别以及雷诺数的不同分区,将方程进一步简化为适合某一特定工况的计算方程,实现针对此工况的水力计算[13],同时提供燃气管道水力计算图表用于查表计算.在完整的教学过程中,学生不仅需要理解抽象的方程,还要记住多个方程的具体应用条件.因此,该部分内容往往成为燃气输配教学内容中的难点. 高、中压燃气管道的简化水力计算式为(1)低压燃气管道计算式为(2)采用习惯的常用单位，并考虑城市燃气管道的压力一般在1.6 MPa以下，压缩因子近似等于1时，低压燃气管道水力计算基本公式为(3)式中：P1、P2分别为燃气管道起点与终点的绝对压力,kPa;L为燃气管道的计算长度,km;Q0为管道内燃气的计算流量,Nm3/h;d为管道内径,mm;ΔP为燃气管道的压力损失，Pa；Z为燃气的压缩因子；T为燃气的绝对温度，K；λ为燃气管道的摩擦阻力因数.以水力计算教学环节中的典型例题为例:已知人工燃气的密度ρ0=0.7 kg/Nm3,运动黏度υ=25×10-6m2/s,中压燃气钢管管道外径φ 219 mm,壁厚7 mm,长200 m,起点压力P1=150 kPa,输送燃气流量为Q0=2 000 Nm3/h,求0 ℃时该管段的末端压力P2的具体数值[9].在传统课堂教学中,此题采用理论公式和图表进行计算.利用式(1)计算末端压力P2,公式如下由外径尺寸和壁厚可得内径为205 mm,代入数值得经理论计算得到管道末端压力为148.7 kPa.2 HYSYS软件在燃气长输管路水力计算中的应用非序贯模拟技术是HYSYS区别于其他软件的最大特点,具体是指过程模拟时单元操作的计算不局限于由入口计算出口,出口物流亦可反计算入口物流.HYSYS软件模块组中的管段单元模块(pipe segment)可用于模拟包含一系列不同种类的管道系统或大容量的闭合管网系统,能够对单相或多相管网进行严格的热传递计算.管段单元提供4种计算模式:压降、长度、流量和直径,根据用户提供的数据信息,HYSYS软件自动选择合适的计算模式[12]，具体的仿真操作流程如图1所示.图1 仿真操作流程Fig.1 Simulation operation flow chart从图1中的仿真操作流程可以看出,选择研究对象的具体组成,从而指定内置程序计算过程中采用的物性包是后续仿真模拟的基础.燃气为混合气体，其组分及对应的摩尔组成直接影响其物性参数，所以在HYSYS软件模拟中，燃气的具体组分及其组成是必须给出的条件之一.选择Peng-Robinson方程作为模拟过程的物性方程，在确定研究的物质组成并选定物性方程的条件下，开展下一步的模拟工作.本模拟流程中燃气的组分及其具体组成是参考人工燃气的典型摩尔组成,具体见表1.组分组成与物性方程的软件操作界面如图2所示.在完成基本组成与物性方程输入设定后，针对上述典型例题，应用HYSYS软件管段单元模块建立的长输管路模拟流程，如图3所示.模拟软件能够直接给出人工燃气出口的末端压力,输出结果为148.5 kPa.表1 人工燃气的组分组成Table 1 Composition of artificial gas组分摩尔分数/%甲烷27戊烷2一氧化碳6二氧化碳3氢56氧1氮5合计100图2 组分组成与特性方程输入界面Fig.2 Input interfaces of composition and physical equation图3 长输管路模拟流程Fig.3 Simulation flow chart of long-distance pipeline3 结语在软件模拟过程的教学与讲解中,包括了燃气组分与其对应组成的确定与输入、物性方程的选择,这一过程是后续模拟的基础,关系到最终模拟结果的准确与否,也是教学中需要引起同学们注意的关键内容.这一过程的演示能够使学生更加理解燃气作为混合气体,其物性参数是与组成成分和其对应的摩尔分数相关的,这是在燃气基本性质的理论计算教学环节中,特别强调和作为重点内容进行讲解的.形象的管段单元模块,能够给出与抽象的理论计算公式相似的结果,增强学生对于燃气输配管路阻力损失理论计算公式的理解,同时引导学生对于此软件有初步的认识,并利用软件去解决复杂的工程问题.参考文献:[1] 张鹏,吴晓南,裴桂红,等.燃气输配课程教学改革与实践[J].高教学刊,2016(3):143-144.[2] 朱彩霞.燃气输配课程教学改革及创新思考[J].中国教育技术装备,2014(16):98-100.[3] 崔秋娜,郑梦梦.《燃气输配》课程教学的探索与实践[J].教育现代化,2016(28):190-191.[4] 刘新文,黄辉,张金亮,等.《燃气输配》课程教学改革与反思[J].宁波工程学院学报,2014,26(4):83-85.[5] 刘新文.关于《燃气输配》课程教学改革的思考[J].宁波工程学院学报,2010,22(4):75-77.[6] 胡艳娇,江国业,初飞雪.基于“大工程观”的《燃气输配》课程教学改革[J].教育教学论坛,2014(32):44.[7] 谭洪艳,郭继平,周卫红,等.基于应用型人才培养的燃气输配课程群建设[J].中国冶金教育,2015(6):10-13.[8] 王许涛.建筑环境与设备专业“燃气输配”课程教学研究[J].中国电力教育,2013(4):92-93.[9] 王北福,聂立宏,竺柏康,等.MATLAB在《燃气输配》教学中的应用[J].科技信息,2011(29):8.[10] 王北福,聂立宏,竺柏康,等.MATLAB辅助《燃气输配》教学[J].广州化工,2011,39(19):125-126,132.[11] 刘新文,江坤.基于Simulink 的《燃气输配》课程教学仿真技术研究[J].宁波工程学院学报,2015,27(3):97-100.[12] 孙兰义，张骏驰，石宝明，等.过程模拟实训：Aspen HYSYS教程[M].北京:中国石化出版社,2015.[13] 段常贵.燃气输配[M].北京:中国建筑工业出版社,2005.。

Pipeline Studio软件在宜川县燃气管网水力计算中的应用探讨宋欢欢陕西城市燃气产业发展有限公司生产技术管理部摘要：城镇燃气输配管网运行过程中，随着市场发展用户增加，用气量的季节、日和小时不均衡变化等原因，会引起整个输配管网运行参数的变化，严重会造成下游用户大面积用气中断，造成不必要的损失，产生不良社会影响。

此类问题在宜川县燃气输配过程中尤为明显。

文章应用Pipeline Studio软件对宜川县燃气输配管网进行水力计算、模拟，找出现阶段输配管网存在问题提出相应改造措施。

同时根据后期市场发展趋势，对新增供热站、大型锅炉等用户后的管网进行预测、模拟，结合城区地形、投资情况、施工难易程度等提出后期管网优化建议，为后期管网改造提供理论依据。

关键词：Pipeline Studio软件；宜川县；燃气输配管网；模拟；优化城镇燃气输配管网是整个天然气储运流程中的最后一环，是连接上游气源和下游用户的关键元素。

管网能否安全、平稳运行直接影响下游用户的平稳用气。

随着管网运行年限增加、下游用户数量增加及用气量的不均衡变化等，宜川县燃气管网会处于异常工况运行，尤其在冬季用气高峰期，管网末端用气压力不足，严重时造成用户停气。

文中用Pipeline Studio软件建立宜川县燃气输配管网模型，对现有管网、及后期用户发展情况进行模拟、分析，并提出相应的优化措施，为管网运行提供有力依据。

1、宜川县城区管网现状宜川县燃气管线设计压力0.4MPa,运行压力0.15—0.4MPa。

用户共计10578户，为便于统计各用气点气量，将用户分为双眼灶、双眼灶+热水器、双眼灶+壁挂炉、商业餐饮及锅炉五类。

城区管网特点如下：1、管网沿河呈Y型分布，主干线部分管径偏小（小于下游支线管径）；城区地形复杂，高低起伏，地下管线走向不清晰；管网基础数据缺失。

2、用户以居民为主，冬夏用气量波峰波谷相差过大；用户分散，管网复杂；用户用气分布不均匀，集中在管网东北向，此处供气压力较大。

目录目录 (1)常用水力计算Excel程序使用说明 (1)一、引言 (1)二、水力计算的理论基础 (1)1.枝状管网水力计算特点 (1)2.枝状管网水力计算步骤 (2)3.摩擦阻力损失,局部阻力损失和附加压头的计算方法 (2)3.1摩擦阻力损失的计算方法 (2)3.2局部阻力损失的计算方法 (3)3.3附加压头的计算方法 (4)三、水力计算Excel的使用方法 (4)1.水力计算Excel的主要表示方法 (4)2.低压民用内管水力计算表格的使用方法 (4)2.1计算流程： (5)2.2计算模式： (5)2.3计算控制： (6)3.低压民用和食堂外管水力计算表格的使用方法 (6)3.1计算流程： (6)3.2计算模式： (6)3.3计算控制： (7)4.低压食堂内管水力计算表格的使用方法 (7)4.1计算流程： (7)4.2计算模式： (7)4.3计算控制： (8)5.中压外管水力计算表格的使用方法 (8)5.1计算流程： (8)5.2计算模式： (8)5.3计算控制： (9)6.中压锅炉内管水力计算表格的使用方法 (9)6.1计算流程： (9)6.2计算模式： (9)6.3计算控制： (10)四、此水力计算的优缺点 (10)1.此水力计算的优点 (10)1.1.一个文件可以计算不同气源的水力计算 (10)1.2.减少了查找同时工作系数，当量长度的繁琐工作 (10)1.3.进行了计算公式的选择 (11)1.4.对某些小细节进行了简单出错控制 (11)2.此水力计算的缺点 (11)2.1不能进行环状管网的计算 (11)2.2没有采用下拉菜单等可操作性强的方式 (11)2.3没有将某些已有的管件压损计算公式模块嵌入计算表中 (11)2.4没有将气源性质计算公式计算表中 (11)五、存在问题的改进 (11)六、后记 (12)常用水力计算Excel程序使用说明一、引言随着我国经济的迅猛发展，人们对居住环境及生活条件改善的需求更加迫切。

城市中低压燃气管网水力计算软件的开发发表时间：2016-11-14T15:21:45.960Z 来源：《低碳地产》2016年8月第16期作者：高华伟[导读] 以AutoCAD为平台，采用AutoCADObjectARX的二次开发技术实现对燃气管网水力计算图的数据自动化处理。

深圳中燃哈工大燃气技术研究院有限公司广东深圳 518033【摘要】以AutoCAD为平台，采用AutoCADObjectARX的二次开发技术实现对燃气管网水力计算图的数据自动化处理，包括建立管网节点和管段信息的拓扑关系、读取Excel表中的管网数据并显示到图中，以获得管网的可视化；采用C#语言，编制了中低压燃气管网水力计算软件。

【关键词】AutoCADObjectARX;水力计算软件前言随着天然气在城市燃气的大力推广应用，城市燃气管网的规模越来越大，在进行规划、设计和管网运行时，水力计算需要处理的数据越来越多。

准确、快速地生成水力计算图，实现水力计算与管网AutoCAD图形的无缝结合成为提高燃气管网水力计算效率的重要途径[1-4]。

为准确、快速的生成水力计算图及进行水力计算，本文开发了城市中低压燃气管网水力计算软件GASNET。

软件包含了两个模块，以AutoCAD为平台开发的ARX模块和采用C#语言开发的水力计算模块。

1 燃气管网图的ObjectARX二次开发本文采用ObjectARX技术针对AutoCAD进行二次开发，目的是开发一个ARX模块，当AutoCAD载入该模块后，仅需人工输入管网图上所有节点的节点号，即可实现对燃气管网图的数据自动化处理。

ObjectARX是AutoDesk公司针对AutoCAD平台上的二次开发而推出的一个开发软件包，能真正快速的访问AutoCAD图形数据库。

使用ObjectARX编程的函数的执行速度可以大大提高。

（1）管网节点数据的处理ARX模块功能需求：对于水力计算图中的管网节点，一般有三个信息需要在图中显示：节点号、节点流量和节点压力。

Pipeline Studio软件在宜川县燃气管网水力计算中的应用探讨宋欢欢陕西城市燃气产业发展有限公司生产技术管理部摘要：城镇燃气输配管网运行过程中，随着市场发展用户增加，用气量的季节、日和小时不均衡变化等原因，会引起整个输配管网运行参数的变化，严重会造成下游用户大面积用气中断，造成不必要的损失，产生不良社会影响。

此类问题在宜川县燃气输配过程中尤为明显。

文章应用Pipeline Studio软件对宜川县燃气输配管网进行水力计算、模拟，找出现阶段输配管网存在问题提出相应改造措施。

同时根据后期市场发展趋势，对新增供热站、大型锅炉等用户后的管网进行预测、模拟，结合城区地形、投资情况、施工难易程度等提出后期管网优化建议，为后期管网改造提供理论依据。

关键词：Pipeline Studio软件；宜川县；燃气输配管网；模拟；优化城镇燃气输配管网是整个天然气储运流程中的最后一环，是连接上游气源和下游用户的关键元素。

管网能否安全、平稳运行直接影响下游用户的平稳用气。

随着管网运行年限增加、下游用户数量增加及用气量的不均衡变化等，宜川县燃气管网会处于异常工况运行，尤其在冬季用气高峰期，管网末端用气压力不足，严重时造成用户停气。

文中用Pipeline Studio软件建立宜川县燃气输配管网模型，对现有管网、及后期用户发展情况进行模拟、分析，并提出相应的优化措施，为管网运行提供有力依据。

1、宜川县城区管网现状宜川县燃气管线设计压力0.4MPa,运行压力0.15—0.4MPa。

用户共计10578户，为便于统计各用气点气量，将用户分为双眼灶、双眼灶+热水器、双眼灶+壁挂炉、商业餐饮及锅炉五类。

城区管网特点如下：1、管网沿河呈Y型分布，主干线部分管径偏小（小于下游支线管径）；城区地形复杂，高低起伏，地下管线走向不清晰；管网基础数据缺失。

2、用户以居民为主，冬夏用气量波峰波谷相差过大；用户分散，管网复杂；用户用气分布不均匀，集中在管网东北向，此处供气压力较大。

燃气管道输送水力计算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 10K Pa 以下。

整个管网系统都在10K Pa 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：入=64/R e R e = dv/ 丫△ P/L = 1.13 X 1010 (Q 0/d 4) YP 0 ( T/T Q )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》一一同济大学出版社P551)1、 层流状态R e W 21002、 临界状态 R e = 2100~3500 入=0.03 +( R — 2100) / (65 R e — 1X 105)△ P/L = 1.88 X 106 [1+( 11.8 Q 0— 7X 104d Y)/ (23.0Q 0— 1X 105d 丫)]3、 25(Q/d )p0( T/T 0)紊流状态R e > 35001 )钢管 入=0.11[(△ /d )0.25+( 68/ R e )]0.25△ P/L = 6.89 X 106 [(△ /d ) 0.252 5+192.26(dY / Q 0)]0.25(Q 02/d 5) P 0(T/T 0)+ 4960( dY / Q 0)]0.2840.2842 )铸铁管 入=0.102 (1/d )△ P/L = 6.39 X 106 (1/d )+ 4960 (dy / Q Q 门 0.284 (Q7d 5)p Q (T/T Q )注：△ 管道计算长度（ m ）Q0――燃气流量（Nm/h ）――管道内径（mmP 0――燃气密度（kg/Nm ）丫 一一0C 和101.325kPa 时的燃气运动粘度（nVs ） P ――燃气管道的沿程压力降（Pa ）L入一一燃气管道的摩阻系数 △――管壁内表面的绝对当量粗糙度（mm R e雷诺数燃气绝对温度（ K ）0——273K1993 版二、燃气的输配工况条件起点压力lOKPa 最大流速10m/s燃气密度 1.658kg/Nm3（20E 和浓度20%寸）纯轻烃燃气运动粘度 1.92 X 10-6m/s （OE和101.325kPa 时）燃气运动粘度11.1 X 10-6m/s（0E和101.325kPa 时）三、钢管阻力降的计算与查表结果管道通径①mm20253040506080100125150200250300400500600800 1000注：1、层流状态Pa/m4.7295.5034.9083.1572.2721.7570.9830.6300.3990.2830.1560.0980.0690.0410.0230.0170.0120.006查表压降Pa/m13.33625.52945.00441.94734.24337.89723.68617.29113.45311.6068.3375.8744.7373.600临界状态Pa/m20.42245.41574.14772.77373.60474.04255.34744.33235.43429.48922.08817.68014.73411.0538.8457.3705.5284.418紊流状态Pa/m139.077105.29083.82958.50844.27435.25724.61018.612设计流速m/s10101010101010101010101010最大流量Nnm/h3.398.8317.836.263.610218128344263611301766254345227065101741808728260 *因计算数据与实际数据误差过大，已无计算、列表的必要。

高层民用建筑燃气工程低压部分的水力计算浅析摘要本文旨在对高层民用建筑燃气工程低压部分的水力计算，进行浅析。

通过低压部分水力计算结果的分析，从而对高层民用建筑燃气工程的调压设备出口压力的选取、低压燃气管道管径的选取，提供计算的理论依据。

关键词高层民用建筑;燃气工程;低压;水力计算;浅析1 高层民用建筑的定义根据《建筑设计防火规范》GB50016-2014（2018年版），高层民用建筑是建筑高度大于27m的住宅建筑和建筑高度大于24m的其他民用建筑。

其中一类高层民用建筑指的是建筑高度大于54m的住宅建筑（包括设置商业服务网点的住宅建筑）[1]。

2 高层民用建筑燃气工程的低压水力计算依据低压燃气管道单位长度的摩擦阻力损失应按《城镇燃气设计规范GB50028-2006》中式6.2.5计算。

室外低压燃气管道的局部阻力损失可按燃气管道摩擦阻力损失的5%～10%进行计算。

室内低压管道的局部阻力损失应单独考虑燃气表的局部阻力约120～130Pa。

3 高层民用建筑燃气工程低压部分的水力计算影响因素高层民用建筑燃气工程低压部分的水力计算的影响因素主要有附加压头的影响、管道沿程阻力和局部阻力的影响。

（1）附加压头的影响：对于比空气密度轻的燃气（如天然气、人工煤气），管道由低处往高处输送，附加压头使燃气介质压力增加;对于比空气密度重的燃气（如液化石油气），管道由低处往高处输送，附加压头使燃气介质压力减小。

通过计算，人工煤气附加压头约为8.083Pa/m，天然气附加压头约为5.43Pa/m，液化石油气附加压头约为-11.833Pa/m。

具体附加压头计算公式参照《城镇燃气设计规范GB50028-2006》中式10.2.13计算。

（2）沿程阻力和局部阻力的影响：由于流体具有黏滞性和惯性，因而引起流体经过管道时，产生沿程阻力损失;由于管路界面突然扩大或缩小等原因，固体壁面对流体的阻滞作用和扰动作用引起局部阻力损失。

沿程阻力和局部阻力的产生，均使得燃气介质压力减小。

高层民用建筑燃气工程低压部分的水力计算浅析作者：赖文光羊飞来源：《建筑与装饰》2018年第19期摘要本文旨在对高层民用建筑燃气工程低压部分的水力计算，进行浅析。

通过低压部分水力计算结果的分析，从而对高层民用建筑燃气工程的调压设备出口压力的选取、低压燃气管道管径的选取，提供计算的理论依据。

关键词高层民用建筑;燃气工程;低压;水力计算;浅析1 高层民用建筑的定义根据《建筑设计防火规范》GB50016-2014（2018年版），高层民用建筑是建筑高度大于27m的住宅建筑和建筑高度大于24m的其他民用建筑。

其中一类高层民用建筑指的是建筑高度大于54m的住宅建筑（包括设置商业服务网点的住宅建筑）[1]。

2 高层民用建筑燃气工程的低压水力计算依据低压燃气管道单位长度的摩擦阻力损失应按《城镇燃气设计规范GB50028-2006》中式6.2.5计算。

室外低压燃气管道的局部阻力损失可按燃气管道摩擦阻力损失的5%～10%进行计算。

室内低压管道的局部阻力损失应单独考虑燃气表的局部阻力约120～130Pa。

3 高层民用建筑燃气工程低压部分的水力计算影响因素高层民用建筑燃气工程低压部分的水力计算的影响因素主要有附加压头的影响、管道沿程阻力和局部阻力的影响。

（1）附加压头的影响：对于比空气密度轻的燃气（如天然气、人工煤气），管道由低处往高处输送，附加压头使燃气介质压力增加;对于比空气密度重的燃气（如液化石油气），管道由低处往高处输送，附加压头使燃气介质压力减小。

通过计算，人工煤气附加压头约为8.083Pa/m，天然气附加压头约为5.43Pa/m，液化石油气附加压头约为-11.833Pa/m。

具体附加压头计算公式参照《城镇燃气设计规范GB50028-2006》中式10.2.13计算。

（2）沿程阻力和局部阻力的影响：由于流体具有黏滞性和惯性，因而引起流体经过管道时，产生沿程阻力损失;由于管路界面突然扩大或缩小等原因，固体壁面对流体的阻滞作用和扰动作用引起局部阻力损失。