输气管第四章 输气管的水力计算

输气管第四章输气管的水力计算输气管的水力计算是为了确定输气管道的流动特性、确定管道尺寸以及检验管道的设计是否合理。

下面将从流速、流量、摩擦损失和水头损失等方面进行详细介绍。

首先，我们需要确定输气管道的设计流速。

设计流速主要取决于输气管内气体的流动性质和管道周围环境的要求。

一般来说，设计流速不宜过高，以避免管道磨损、能耗增加和安全隐患。

在确定设计流速时，需要考虑输气管道的用途、输送气体的特性以及管道运行条件等因素，常见的设计流速范围为20-40m/s。

其次，根据设计流速和管道尺寸，我们可以计算出设计流量。

设计流量是指单位时间内通过管道的气体体积。

通常采用流量计来直接测量，但在没有流量计的情况下，可以根据公式Q=V×A计算，其中Q为流量，V 为流速，A为流道截面积。

接下来，我们需要计算输气管道的摩擦损失。

摩擦损失是指气体由于与管壁之间的摩擦力而损失的能量。

摩擦损失随着管道长度增加而增大，并且与气体流速、管道直径和壁面粗糙度等因素有关。

常用的计算摩擦损失的方法有达西方程和柯西方程。

使用这些方程可以计算得到管道单位长度的摩擦损失，然后乘以管道长度，即可得到总的摩擦损失。

最后，我们需要计算输气管道的水头损失。

水头损失是指流体由于通过管道和附件等部位而损失的动能。

水头损失分为局部损失和分布损失两部分。

局部损失是指由于管道的突变或附属装置如弯头、阀门等引起的附加阻力。

分布损失是指由于摩擦、扩散和转化等引起的管道本体的阻力。

在进行水头损失的计算时，可以使用马克斯韦方程、伯努利方程以及能量守恒等原理，结合管道的几何形状和流动特性进行计算。

综上所述，输气管道的水力计算是一个复杂的过程，需要考虑多个因素来确定管道的流动特性和尺寸。

通过合理的流速选择、流量计算以及摩擦损失和水头损失的计算，可以确保输气管道的安全运行和经济性。

第四章输气管的水力计算输气管的水力计算是为了确定管道中气体流动时产生的压力损失和流速等水力参数，从而有效地设计输气系统。

本文将从输气管的水力原理、水力计算公式以及实际应用中的注意事项等方面进行详细探讨。

一、水力原理输气管的水力原理主要依据流体的连续性方程、能量方程和阻力方程。

其中连续性方程描述了输气管中气体流动的连续性，能量方程用于计算气体在管道中的能量变化，而阻力方程则是根据经验公式，计算气体流动产生的摩阻力。

二、水力计算公式1.压力损失计算公式：压力损失（ΔP）=λ×L/D×(ρv^2/2)其中，λ为摩阻系数，L为管道长度，D为管道直径，ρ为气体密度，v为气体流速。

2.流速计算公式：流速（v）=Q/（πD^2/4）其中，Q为气体流量，D为管道直径。

3.管径计算公式：D=0.613×（Q/P）^(1/2)其中，Q为气体流量，P为设计压力。

三、实际应用注意事项1.摩阻系数的选择：摩阻系数的选择会直接影响到压力损失的计算结果，需要根据具体情况进行合理的选择，可以参考相关经验数据或者进行实验研究。

2.流量和压力的测量：水力计算需要准确的流量和压力数据，因此在实际应用中需要使用合适的流量计和压力计进行测量。

同时，还需要考虑测量误差的影响，并进行相应的修正。

3.管道布置和管径设计：在输气管的水力计算中，需要合理布置管道和选择合适的管径，以便满足系统的流量和压力要求，并减小压力损失。

在实际应用中应进行综合考虑，根据具体情况进行设计优化。

4.防止压力过高：在输气管的水力计算中，需要考虑到气体在流动过程中的压力变化，防止压力过高对设备和管道造成损坏。

因此，在设计过程中需要合理选择设计参数，进行安全性评估。

总结：输气管的水力计算是设计输气系统中重要的一环，通过合理的水力计算可以确保输气管道的正常运行。

对于水力计算公式的使用和实际应用中的注意事项，设计人员需要充分理解，并综合考虑实际情况，确保设计的合理性和安全性。

1 总则1．0．1 为在输气管道工程设计中贯彻国家的有关法规和方针政策，统一技术要求，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，制订本规范。

1．0. 2 本规范适用于陆上输气管道工程设计。

1．0．3 输气管道工程设计应遵照下列原则：1 保护环境、节约能源、节约土地，处理好与铁路、公路、河流等的相互关系；2 采用先进技术，努力吸收国内外新的科技成果；3 优化设计方案，确定经济合理的输气工艺及最佳的工艺参数。

1．0．4 输气管道工程设计除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关强制性标准的规定。

2 术语2．O．1 管输气体 pipeline gas通过管道输送的天然气和煤气。

2．O．2 输气管道工程 gas transmission pipeline project用管道输送天然气和煤气的工程。

一般包括输气管道、输气站、管道穿(跨)越及辅助生产设施等工程内容。

2．O．3 输气站 gas transmission station输气管道工程中各类工艺站场的总称．一般包括输气首站、输气末站、压气站、气体接收站、气体分输站、清管站等站场。

2．O．4 输气首站 gas transmission initial station输气管道的起点站。

一般具有分离，调压、计量、清管等功能。

2．O．5 输气末站 gas transmission terminal station输气管道的终点站。

一般具有分离、调压、计量、清管、配气等功能。

2．O．6 气体接收站 gas receiving station在输气管道沿线，为接收输气支线来气而设置的站，一般具有分离、调压、计量、清管等功能。

2．O．7 气体分输站 gas distributing station在输气管道沿线，为分输气体至用户而设置的站，一般具有分离、调压、计量、清管等功能。

2．O．8 压气站 compressor station在输气管道沿线，用压缩机对管输气体增压而设置的站。

第四章 燃气管网的水力计算燃气管网水力计算的任务是根据燃气的计算流量和允许的压力降来确定管径；在有些情况下，已知管径和压力降，求管道的通过能力。

总之，通过水力计算，来确定管道的投资和金属耗量，及保证管网工作的可靠性。

第一节 水力计算的基本公式一、摩擦阻力 1.基本公式在通常情况下的一小段时间内，燃气管道中的燃气流动可视为稳定流。

将摩擦阻力公式、连续性方程和气体状态方程组成方程组：⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧===-RTZ P const wA w d dx dP ρρρλ22（4-1） 为了对摩擦阻力公式进行积分，由连续性方程得：00Q wA ρρ=由气体状态方程得：000Z PT TZP =ρρ 代入摩擦阻力公式，在管径不变的管段中24d A π=，整理得：dx Z T TZP dQ PdP 000052028ρλπ=- （4-2）假设燃气在管道中是等温流动，则λ和T 均为常数，考虑管道压力变化不太大，Z 也可视为常数。

通过积分，得高、中压燃气管道的单位长度摩擦阻力损失为：0000520222162.1Z T TZP dQ L P P ρλ=- 4-3） 式中 P 1——燃气管道始端的绝对压力（Pa ）；P 2——燃气管道末端的绝对压力（Pa ）； P 0——标准大气压，P 0=101325Pa ； λ——燃气管道的摩擦阻力系数；Q 0——燃气管道的计算流量（Nm 3/s ） d ——管道内径（m ）；ρ0——标准状态下的燃气密度（kg/Nm 3）；T 0——标准状态下的绝对温度（273.15K ）； T ——燃气的绝对温度（K ）；Z 0——标准状态下的气体压缩因子； Z ——气体压缩因子；L ——燃气管道的计算长度（m ）对低压燃气管道，()()m P P P P P P P P 221212221⋅∆=+-=-式中 ()221P P P m +=为管道1、2断面压力的算术平均值，对低压管道，0P P m ≈，代入式（4-3），得低压燃气管道的单位长度摩擦阻力损失为：00052081.0Z T TZdQ L P ρλ=∆ （4-4） 若采用工程中常用单位，则高、中压燃气管道的单位长度摩擦阻力损失为：005201022211027.1T TZ dQ L P P ρλ⨯=- （4-5） 式中 Z ——气体压缩因子，当燃气压力小于1.2MPa （表压）时，Z 取1。

第五章输气管道水力计算输气管道是将天然气从生产地运输到用户的重要通道，而输气管道水力计算是为了保证管道的安全运行和正常供气提供依据。

本章主要介绍输气管道水力计算的基本原理、方法和步骤。

一、输气管道水力计算的基本原理输气管道水力计算是根据沿程压力损失的原理，通过确定气体流量、管道尺寸和气体特性等参数，计算管道内气体的流量、速度、压力和泄漏等水力特性，以便确定管道的设计参数。

1.流量计算原理天然气输送的基本单位是标准立方米（Sm3），常用单位是立方米每小时（m3/h）。

流量计算的原理是根据其中一段管道中气体的压力、温度和流量，使用状态方程和流量公式计算出标准流量。

2.流速计算原理天然气在管道内的流速主要由管道尺寸和气体特性决定。

流速计算的原理是根据流量和管道截面积计算出流速，从而判断管道内气体的流动状态。

3.压力计算原理压力损失是指气体在输送过程中由于摩擦、弯头、阀门等引起的压力降低。

压力计算的原理是根据管道段内的阻力系数、流速和管道长度计算出压力损失，并根据起始压力和压力损失计算出终点压力。

4.泄漏计算原理泄漏是指管道系统中气体的无控制泄漏现象，会引起压力降低和能量损失。

泄漏计算的原理是根据管道的压力和泄漏速度计算泄漏量，并通过合理的泄漏措施来保证安全。

二、输气管道水力计算的方法和步骤输气管道水力计算通常包括以下几个步骤：1.确定设计参数根据天然气供应需求和管道的使用要求，确定气体流量、压力、温度和管道材质等设计参数，作为计算的基础。

2.确定管道特性确定管道截面形状、尺寸和摩阻系数等特性参数，以便计算流量、流速、压力和压力损失等水力特性。

3.流量计算使用状态方程和流量公式计算管道中的标准流量，以便确定管道内气体的流动状态。

4.流速计算根据管道截面积和流量计算出流速，并根据流速范围判断管道的液态或气态流动状态。

5.压力计算根据管道段的阻力系数、流速和长度等参数计算压力损失，并根据起始压力和压力损失计算出终点压力。

第四章 层流和紊流及水流阻力和水头损失1、紊流光滑区的沿程水头损失系数 λ 仅与雷诺数有关，而与相对粗糙度无关。

( )2、圆管紊流的动能校正系数大于层流的动能校正系数。

( )3、紊流中存在各种大小不同的涡体。

( )4、紊流运动要素随时间不断地变化，所以紊流不能按恒定流来处理。

( )5、谢才公式既适用于有压流，也适用于无压流。

( )6、''yu x u ρτ-=只能代表 X 方向的紊流时均附加切应力。

( )7、临界雷诺数随管径增大而增大。

( ) 8、在紊流粗糙区中，对同一材料的管道，管径越小，则沿程水头损失系数越大。

( ) 9、圆管中运动液流的下临界雷诺数与液体的种类及管径有关。

( ) 10、管道突然扩大的局部水头损失系数 ζ 的公式是在没有任何假设的情况下导出的。

( ) 11、液体的粘性是引起液流水头损失的根源。

( ) 11、不论是均匀层流或均匀紊流，其过水断面上的切应力都是按线性规律分布的。

( ) 12、公式gRJ ρτ= 即适用于管流，也适用于明渠水流。

( ) 13、在逐渐收缩的管道中，雷诺数沿程减小。

( ) 14、管壁光滑的管子一定是水力光滑管。

( ) 15、在恒定紊流中时均流速不随时间变化。

( ) 16、恒定均匀流中，沿程水头损失 hf 总是与流速的平方成正比。

( ) 17、粘性底层的厚度沿流程增大。

( ) 18、阻力平方区的沿程水头损失系数λ 与断面平均流速 v 的平方成正比。

( ) 19、当管径和流量一定时，粘度越小，越容易从层流转变为紊流。

( ) 20、紊流的脉动流速必为正值。

( ) 21、绕流阻力可分为摩擦阻力和压强阻力。

( ) 22、有一管流，属于紊流粗糙区，其粘滞底层厚度随液体温度升高而减小。

( ) 23、当管流过水断面流速符合对数规律分布时，管中水流为层流。

( ) 24、沿程水头损失系数总是随流速的增大而增大。

输气管道的水力计算分析输气管道的水力计算分析是指在输气过程中，通过计算输气管道的水力损失、流量、压力等参数，来评估管道输送能力、确定管道尺寸和选择有效的管道设计参数的过程。

本文将介绍输气管道水力计算分析中的基本原理和方法，并对输气管道的流量、水力损失和压力进行详细的计算和分析。

一、流量计算在输气管道的水力计算分析中，首先需要计算流量。

流量是指单位时间内通过输气管道的气体质量或体积。

常用的流量计算公式有以下几种：1.等温式流量计算公式Q=3600*A*V*ρ/Z其中，Q为流量（m³/h），A为管道截面积（m²），V为气体速度（m/s），ρ为气体密度（kg/m³），Z为气体压缩因子。

2.等焓式流量计算公式Q=3600*A*C其中，C为气体流量系数，由气体特性和流量计算方法决定。

根据具体情况选择合适的流量计算公式，并根据管道截面形状和气体流动条件确定管道截面积和气体速度，进而计算出流量。

二、水力损失计算水力损失是指气体在管道中由于摩擦、弯管、阀门、管道直径变化等原因引起的能量损失。

水力损失的计算是衡量输气管道输送能力和选择管道尺寸的重要依据。

常用的水力损失计算方法有以下几种：1.摩擦压降法ΔP=λ*L*(V²/(2gD))其中，ΔP为压降（Pa），λ为摩擦系数，L为管道长度（m），V为气体速度（m/s），g为重力加速度（m/s²），D为管道直径（m）。

2.流量比例法ΔP=K*Q²其中，ΔP为压降（Pa），K为系数，Q为流量（m³/h）。

根据具体情况选择合适的水力损失计算方法，并根据管道长度、摩擦系数、管道直径和流量计算出水力损失。

三、压力计算压力是指气体在输气管道中的压力。

在输气管道的水力计算分析中，需要计算出管道起点和终点的压力，以评估管道输送能力和确定管道参数。

压力的计算方法有以下几种：1.法向压力梯度法ΔP=ρ*g*H其中，ΔP为压降（Pa），ρ为气体密度（kg/m³），g为重力加速度（m/s²），H为管道高度差（m）。