燃气用气量和计算流量、燃气管道水力计算及附录

简述室内燃气管道水力计算步骤
一、室内燃气管道水力计算步骤
1、计算管道参数：确定管道的内径、管道的长度、管道的材料、管道的摩擦系数等。

2、确定燃气流量：根据室内的燃气使用量，确定燃气流量，并根据一定的稳定流计算方法，确定燃气流量的大小。

3、确定管道的出口压力：根据管道的内径及管道材料，确定管道的出口压力。

4、根据给定的流量，确定管道的入口压力：根据管道的出口压力及管道的内径、管道的长度及管道的摩擦系数，确定管道的入口压力。

5、根据确定的流量及入口压力，计算管道的流速：根据管道的入口压力及管道的内径，确定管道的流速。

6、根据流速及管道的摩擦系数，确定管道的所需加压能力：根据管道的流速及管道的摩擦系数，确定管道的所需加压能力。

7、根据确定的管道加压能力，选择合适的加压设备：根据管道的所需加压能力，选择合适的加压设备，以确保管道的正常运行。

燃气管道的流量计算和水力计算公式第一节燃气需用工况城市各类用户的用气情况是不均匀的，是随月、日、时而变化的。

这是城市燃气供应的一个特点。

用气不均匀性可以分为三种，即月不均匀性(或季节不均匀性)、日不均匀性和时不均匀性。

城市燃气需用工况与各类用户的需用工况及这些用户在总用气量中所占的比重有关。

各类用户的用气不均匀性取决于很多因素，如气候条件、居民生活水平及生活习惯机关的作息制度和工业企业的工作班次，建筑物和车间内装置用气设备的情况等，这些因素对不均匀性的影响，从理论上是推算不出来的，只有经过大量地积累资料，并加以科学的整理，才能取得需用工况的可靠数据。

1 、月用气工况影响居民生活及公共建筑用气月不均匀性的主要因素是气候条件。

气温降低则用气量增大，因为在冬季一些月份水温低，故用气量较多，又因为在冬季，人们习惯吃热食，制备食品需用的燃气量增多，需用的热水也较多。

反之，在夏季用气量将会降低。

公共建筑用气的月不均匀规律及影响因素，与各类用户的性质有关，但与居民生活用气的不均匀情况基本相似。

工业企业用气的月不均匀规律主要取决于生产工艺的性质。

连续生产的大工业企业以及工业炉用气比较均匀。

夏季由于室外气温及水温较高，这类用户的用气量也会适当降低。

建筑物供暖的用气工况与城市所在地区的气候有关。

计算时需要知道该地区月平均气温和供暖期的资料。

根据各类用户的年用气量及需用工况，可编制年用气图表。

依照此图表制订供气计划，并确定给缓冲用户供气的能力和所需的储气设施，还可预先制订在用气量低的季节维修燃气管道及设备的计划。

一年中各月的用气不均匀情况用月不均匀系数表示。

根据字面上的意义，它应该是各月的用气量与全年平均月用气量的比值，但这不确切，因为每个月的天数是在28～31天的范围内变化的。

因此月不均匀系数K1值应按下式确定全年平均日用气量该月平均日用气量1k （3-1） 12个月中平均日用气量最大的月，也即月不均匀系数值最大的月，称为计算月。

燃气管道的流量计算和水力计算公式燃气管道的流量计算和水力计算公式第一节燃气需用工况城市各类用户的用气情况是不均匀的，是随月、日、时而变化的。

这是城市燃气供应的一个特点。

用气不均匀性可以分为三种，即月不均匀性(或季节不均匀性)、日不均匀性和时不均匀性。

城市燃气需用工况与各类用户的需用工况及这些用户在总用气量中所占的比重有关。

各类用户的用气不均匀性取决于很多因素，如气候条件、居民生活水平及生活习惯机关的作息制度和工业企业的工作班次，建筑物和车间内装置用气设备的情况等，这些因素对不均匀性的影响，从理论上是推算不出来的，只有经过大量地积累资料，并加以科学的整理，才能取得需用工况的可靠数据。

1 、月用气工况影响居民生活及公共建筑用气月不均匀性的主要因素是气候条件。

气温降低则用气量增大，因为在冬季一些月份水温低，故用气量较多，又因为在冬季，人们习惯吃热食，制备食品需用的燃气量增多，需用的热水也较多。

反之，在夏季用气量将会降低。

公共建筑用气的月不均匀规律及影响因素，与各类用户的性质有关，但与居民生活用气的不均匀情况基本相似。

工业企业用气的月不均匀规律主要取决于生产工艺的性质。

连续生产的大工业企业以及工业炉用气比较均匀。

夏季由于室外气温及水温较高，这类用户的用气量也会适当降低。

建筑物供暖的用气工况与城市所在地区的气候有关。

计算时需要知道该地区月平均气温和供暖期的资料。

根据各类用户的年用气量及需用工况，可编制年用气图表。

依照此图表制订供气计划，并确定给缓冲用户供气的能力和所需的储气设施，还可预先制订在用气量低的季节维修燃气管道及设备的计划。

一年中各月的用气不均匀情况用月不均匀系数表示。

根据字面上的意义，它应该是各月的用气量与全年平均月用气量的比值，但这不确切，因为每个月的天数是在28～31天的范围内变化的。

因此月不均匀系数K1值应按下式确定全年平均日用气量该月平均日用气量1k （3-1） 12个月中平均日用气量最大的月，也即月不均匀系数值最大的月，称为计算月。

12.3燃气用气量和计算流量12.3.1燃气用气量民用建筑燃气用气量包括：居民生活用气量、商业用气量、采暖及通风空调用气量。

1用户的燃气用气量，应考虑燃气规划发展量，根据当地的用气量指标确定。

2居民生活和商业的用气量指标，应根据当地居民生活和商业用气量的统计数据分析确定。

当缺乏实际统计资料时，结合当地情况参考选用附录D中附表D.1-1、附表D.1-2、附表D.1-3、附表D.1-4数据。

3采暖用气量，可根据当地建筑物耗热量指标确定（方案和初步设计阶段也可按附录D中附表D.1-5中数据估算）。

4通风空调用气量，取冬季热负荷与夏季冷负荷中的大值确定（方案和初步设计阶段也可按附录D中附表D.1-6中数据估算）。

5居住小区集中供应热水用气量，参照《建筑给水排水设计规范》GB50015中的耗热量计算。

12.3.2燃气计算流量1燃气管道的计算流量，应为小时最大用气量。

2居民生活和商业用户1）已知各用气设备的额定流量和台数等资料时，小时计算流量按以下方法确定：①居民生活用燃气计算流量：Q h=∑kNQ n(12.3.2-1)式中Q h——居民用户燃气计算流量（m3/h）;k——用气设备同时工作系数，可参照附录E中附表E.1-1、附表E.1-2的数据；N——同种设备数目；Q n——单台用气设备的额定流量（m3/h）。

②商业用户（包括宾馆、饭店、餐馆、医院、食堂等）的燃气计算流量，一般按所有用气设备的额定流量并根据设备的实际使用情况确定。

2）当缺乏用气设备资料时，可按以下方法估算燃气小时计算流量（0℃，101325Pa，以下同）：Q hl=（1/n）Q a (12.3.2-2)n=(365×24)/K m K d K h (12.3.2-3)式中Q hl——燃气小时计算流量（m3/h）；Q a——年燃气用量（m3/a）；n ——年燃气最大负荷利用小时数（h）;K m——月高峰系数，计算月的日平均用气量和年的日平均用气量之比；K d——日高峰系数，计算月中的日最大用气量和该月日平均用气量之比；K h——小时高峰系数，计算月中最大用气量日的小时最大用气量和该日小时平均用气量之比。

12.3 燃气用气量和计算流量12.3.1燃气用气量民用建筑燃气用气量包括：居民生活用气量、商业用气量、采暖及通风空调用气量。

1用户的燃气用气量，应考虑燃气规划发展量，根据当地的用气量指标确定。

2居民生活和商业的用气量指标，应根据当地居民生活和商业用气量的统计数据分析确定。

当缺乏实际统计资料时，结合当地情况参考选用附录D中附表D.1-1、附表D.1-2、附表D.1-3、附表D.1-4数据。

3采暖用气量，可根据当地建筑物耗热量指标确定（方案和初步设计阶段也可按附录D中附表D.1-5中数据估算）。

4通风空调用气量，取冬季热负荷与夏季冷负荷中的大值确定（方案和初步设计阶段也可按附录D中附表D.1-6中数据估算）。

5居住小区集中供应热水用气量，参照《建筑给水排水设计规范》GB50015中的耗热量计算。

12.3.2燃气计算流量1燃气管道的计算流量，应为小时最大用气量。

2居民生活和商业用户1）已知各用气设备的额定流量和台数等资料时，小时计算流量按以下方法确定：①居民生活用燃气计算流量：Q h=∑kNQ n(12.3.2-1)式中 Q h——居民用户燃气计算流量（m3/h）;k——用气设备同时工作系数，可参照附录E中附表E.1-1、附表E.1-2的数据；N——同种设备数目；Q n——单台用气设备的额定流量（m3/h）。

②商业用户（包括宾馆、饭店、餐馆、医院、食堂等）的燃气计算流量，一般按所有用气设备的额定流量并根据设备的实际使用情况确定。

2）当缺乏用气设备资料时，可按以下方法估算燃气小时计算流量（0℃，101325Pa，以下同）：Q hl=（1/n） Q a (12.3.2-2)n=(365×24)/K m K d K h(12.3.2-3)式中 Q hl——燃气小时计算流量（m3/h）；Q a——年燃气用量（m3/a）；n ——年燃气最大负荷利用小时数（h）;K m——月高峰系数，计算月的日平均用气量和年的日平均用气量之比；K d——日高峰系数，计算月中的日最大用气量和该月日平均用气量之比；K h——小时高峰系数，计算月中最大用气量日的小时最大用气量和该日小时平均用气量之比。

1．高压、中压燃气管道水力计算公式：式中：P1—燃气管道起点的压力（绝对压力，kPa）；P2 —燃气管道终点的压力（绝对压力，kPa）；Q —燃气管道的计算流量（m3/h）；L —燃气管道的计算长度（km）；d —管道内径（mm）；ρ—燃气的密度（kg/m3）；标准状态下天然气的密度一般取0.716 kg/m3。

Ｚ—压缩因子，燃气压力小于1.2MPa（表压）时取1；Ｔ—设计中所采用的燃气温度（K）；Ｔ0—273.15（K）。

λ—燃气管道的摩擦阻力系数；其中燃气管道的摩擦阻力系数λ的计算公式：K —管道内表面的当量绝对粗糙度（mm）；对于钢管，输送天然气和液化石油气时取0.1mm，输送人工煤气时取0.15mm。

R e—雷诺数（无量纲）。

流体流动时的惯性力Fg和粘性力(内摩擦力)Fm之比称为雷诺数。

用符号Re表示。

层流状态，R e 2100；临界状态，R e =2100～3500；紊流状态，R e >3500。

P，燃气管道的计算长度L，燃气密度在该公式中，燃气管道起点的压力1P，燃气管道的计ρ，燃气温度T，压缩因子Z为已知量，燃气管道终点的压力2算流量Q，燃气管道内径d为参量，知道其中任意两个，都可计算其中一个未知量。

如燃气管道终点的压力P的计算公式为：2某DN100中压输气管道长0.19km，起点压力0.3MPa，最大流量1060 m3/h，输气温度为20℃,应用此公式计算，管道末端压力P=0.29MPa。

22．低压燃气管道水力计算公式：式中：P—燃气管道的摩擦阻力损失（Pa）；Q —燃气管道的计算流量（m3/h）；L —燃气管道的计算长度（km）；λ—燃气管道的摩擦阻力系数；d —管道内径（mm）；ρ—燃气的密度（kg/m3）；Ｚ—压缩因子，燃气压力小于1.2MPa（表压）时取1；Ｔ—设计中所采用的燃气温度（K）；Ｔ0—273.15（K）。

决定水力计算图表的因素主要有三个，不同的燃气种 类、管道的压力级别、不同的管道材质。三者的不同 组合得到不同的水力计算图表。
图：燃气97 6－4、5
计算图表的绘制条件：
1、燃气密度按 0＝1Kg/Nm 3 计算，使用时不同的燃
气密度要进行修正。
低压管道：
p l

(
p l
)
0
1


高中压管道：
①管段的途泄流量等于单位长度途泄流量乘以该管段的长 度。 ②若管段是两个小区的公共管道，需同时向两侧供气时， 其途泄流量应为两侧的单位长度途泄流量之和乘以管长。
P g a g H 100.6Pa
P2 17m
－0.6m
P1
五、局部阻力损失计算
当燃气流经三通管、弯管、变径异型管、阀门等管路附件时， 由于几何边界的急剧改变，燃气在管道内气流方向和气流断 面改变，燃气运动受到扰乱，必然产生额外的压力损失。
城市燃气管网计算时，管网的局部损失一般以沿程损失的 5~10%估计.
----燃气在管道中的流速，m/s；
0 ----燃气密度，kg/Nm3；
T ----燃气绝对温度，K，T0=273K。
2、当量长度法
P


2
2
0
T0
＝
L2 d
2
2
0
T T0
L2


d

当量长度不但与局部阻力系数有关，还与管径、沿程 阻力系数有关
因此，管件的局部压力降等于其当量长度为L2的直线管段 的沿程压力降，在计算管道及管道附件的总压力降时，管 道计算长度L应为
一、低压燃气管道水力计算公式
层流区(Re<2100)：

公式：
式中：
λ计算
公式：36.73699式中：λ--水力摩阻系数
lg--常用对数
K--钢管内壁绝对粗糙度（m ）规划P411
d--管内径(m)
Re--雷诺数规划P411Re计算
公式
式中：Re--雷诺数
D--管道内径（m ）
ν--燃气在管道内的流速（m/s ）
v--燃气的运动粘度（m 2/s ）高压、次高压和中压燃气管道水力计算
计算公式：按《城市燃气设计规范》GB50028-93（2002年版）中5.2.5条规定执行P36本计算表用于计算单一直管段的终点压力
P 1--燃气管道起点的压力（绝压kPa ）
d--管道内径（mm ）
ρ--气体的密度（kg/m 3)
T--设计中采用燃气的温度（K ）T 0--273.15K
P 2--燃气管道终点的压力（绝压kPa ）
Z--压缩因子，当燃气压力小于1.2MPa （表压）时，Z 取1
L--燃气管道计算长度（Km ）
λ--水力摩阻系数见：GB50251-94 中3.3.2.3条 P7
Q--燃气管道的计算流量（m 3/h ）
Z T T d Q L P P 0
521022211027.1ρλ⨯=-⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-=λλRe 51.271.3lg 01.21d K v D υ=
Re 15.112.0100100
m
P Z +=
Z 的计算公式：
P m --
计算管段的管道平均压力（MPa ）Z--计算管段平均压力下的气体压缩系数15
.112.0100100
m
P Z +=⎪⎪
⎭
⎫
⎝⎛++=212
2132P P P P P m
.5条规定执行P36。

户内燃气管道水力计算1）计算方法：户内燃气管道压力降ΔP = 管段压力降 + 燃气表压力降 — 附加压力管段压力降 = 沿程压力降 + 局部阻力2）管段压力降计算➢ 方法一：计算局部阻力损失法当燃气流经三通、弯头、变径管、阀门等管道附件时，由于几何边界的急剧改变，燃气流线的变化，必然产生额外的压力损失，称之为局部阻力损失。

在进行城市燃气管网水力计算时，管网的局部阻力损失一般不逐项计算，可按燃气管道摩擦阻力损失的5%-10%进行估算。

对于街坊内庭院管道和室内管道，由于管道附件较多，压力损失主要消耗在局部阻力损失，常需要按下式逐一计算。

△P j ＝∑ξ22W ρ0式中 △P j ——局部阻力的压力损失（Pa ）；∑ξ——计算管段中局部阻力系数的总和（局部阻力系数可查得）； W ——管段中燃气流速（m/s ）； ρ0——燃气的容重（kg/Nm 3）。

管段压力降△P ＝△P l +△P j （△P l —沿程压力降） ➢ 方法二：当量长度计算法局部阻力损失一般用当量长度来计算，各种管件折成相同管径管段的当量长度L 2。

则管段的计算长度L 等于管段实际长度L 1与局部阻力系数的当量长度L 2之和。

局部阻力系数对应的当量长度可根据下式计算：L 2=λξd ∑⋅式中 d——管道内径（m ）；λ——燃气管道的摩擦阻力系数，计算公式同公式3、4、5、6； 计算长度L=L 1+ L 2，单位长度摩擦阻力损失同公式2。

3）附加压力计算由于燃气与空气的密度不同，当管段始末端存在标高差值时，在燃气管道中将产生附加压头。

因此，计算室内燃气管道及地面标高变化相当大的室外或厂区的低压燃气管道时，应考虑因高程差而引起的燃气附加压力。

燃气的附加压力可按下式计算：附P ∆=g （ρk -ρm ）·△H =9.81×（1.293-0.75）×△H 式中 附P ∆ —沿燃气流动方向管段终端及始端的标高差，计算时注意正负号（Pa ）；ρk — 空气的密度（kg/m 3），一般取1.293；ρm — 燃气的密度（kg/m 3），为方便计算，这里统一取0.75； △H — 燃气管道终、起点的高程差(m)。

Q

算
把低压计算公式中的1.75改写 为2即可。
P Q nn Q ns P
Pi\ Q — 顺“+” 逆“-”

Q
29
第六章
4. 环网水力计算例题
【例题】 试计算图6-1中所示的低压管网，图上注有 环网各边长度（m）及环内建筑用地面积F（公顷）。 人口密度为每公顷600人，每人每小时的用气量为 0.06m3，有一个工厂集中用户，用气量为100m3/h。气 源是焦炉煤气，密度ρ=0.46kg/m3，动力粘度 ν=25×10-6m2/s。管网中的计算压力降取ΔP=400Pa。 解：（1）在平面图上编号、标注
第六章
B
C
A
F
E
D
18
(3)各小区管L1 2 3 4 5 6 1
QB L1 2 1 1
1
2
C
A
3
7
qB
5 6 F 10 9 E 8 4 D
(4)计算各管段的Q1
Q
1 2 1
图 5-10 各 管 段 途 泄 流 量 计 算 图 示
q B q A L1 2
管段摩擦（沿程）
阻力损失
Py
P1 2 P22 L L
P L l
10
Py
第六章
3. 局部阻力损失计算公式 （1）基本公式
Pj

w
2
2
适用：庭院管、室内管、厂区管
第六章
11
（2）当量长度法

局部阻力损失： P j
12
ldl

d


l2

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。

P 1 2 LP 2 21.3 16 0d 151Q d0 5 0.2 88Q d 4 0 5 2 0T T 0
三、燃气管道水力计算图表
压力不同、管材不同，水力计算公式也不同，所以也就对应着不同的水力计算图表 。另外，燃气种类不同时，由于不同种类燃气的密度、粘度等有很大的不同，所以 计算图表也不同。
p12p2 2
l
(p12 l p2 2)01
人工燃气： 天然气：
＝2510－6m2/s ＝1510－6m2/s
3、取钢管的当量绝对粗糙度：
＝0.00017m
例 题 1：
已知：人工燃气的密度 ，
运0＝动0粘.5度K：g/Nm3
＝ 2 51－ 06m2/s 15℃时燃气流经l=100m长
的低压燃气钢管，当流量Q0＝10Nm3/h时，管段压力降为4Pa，求该管 道管径。
△P----局部压力降，Pa；
----计算管段中局部阻力系数的总和；
----燃气在管道中的流速，m/s；
----燃气密度，kg/Nm3；
T ----燃气绝对温度，K，T0=273K。 0
2、当量长度法
P220T T0＝ L d2220T T0
L2
d
当量长度不但与局部阻力系数有关，还与管径、沿程阻力系数有关
在总流量QN一定时，整个管段的压降为支管数n与途泄流量的函数关系式。
2、以计算流量求压力降
把 QQ1 带入Q 压2降计算公式：
P2 K(Q1 Q2 )1.75 L
1.75
KQN1.75
L
Q1
QN
QN Q1 QN
KQN1.75L(x 1 x )1.75
由 P1 P2 得：
1.7510.8x80.11 2n1x(1x)

[城镇燃气设计规范］【颁布机关】建设部【颁布日期】2002年06月26日【实施日期】2002年08月01日【文件时效】有效中华人民共和国国家标准城镇燃气设计规范Code for design of city gas engineeringGB 50028—93（2002年版）主编部门：中华人民共和国建设部批准部门：中华人民共和国建设部施行日期：1993年11月1日中华人民共和国建设部公告第51号关于国家标准《城镇燃气设计规范》局部修订的公告根据建设部《关于印发〈二○○○至二○○一年度工程建设国家标准制订、修订计划〉的通知》（建标［2001］87号）的要求，为适应我国西气东输工程中城市天然气工程建设的需要，中国市政工程华北设计研究院会同有关单位对《城镇燃气设计规范》GB 50028—93进行了局部修订。

我部组织有关单位对该规范局部修订的条文进行了审查，现予批准，自2002年8月1日起施行。

经此次修改的原条文规定同时废止。

其中：2.2.1A（第1款）、2.2.1、2.2.3、5.1.5、5.1.6、5.3.1、5.3.1A、5.3.2、5.3.7、5.3.8（第1款）、5.3.9（第2款）、5.3.10（第2、4款）、5.3.13、5.3.15（第1、3款）、5.4.2（第6款）、5.4.3、5.4.3A、5.4.3B（第2、3款）、5.4.3D（第5、8款）、5.4.7（第2、3、6款）、5.4.7A、5.4.12、5.4.12A（第1、2、3、6款）、5.4.13、5.4.14（第1款）、5.4.14A、5.4.14B、5.6.2（第2、6款）、5.6.3、5.6.8（第2、5、7、8款）、5.7.1、5.9.4（第2、6款）5.9.6、5.9.7、5.9.8、5.9.9、5.9.11、5.9.12、5.9.13、5.9.19为强制性条文，必须严格执行；原强制性条文5.5.3、5.5.4、5.5.5、5.5.8同此废止。