输气管道计算

气体管道管径计算公式气体管道是工业生产中常见的输送介质的管道，其管径的计算是设计和施工过程中非常重要的一部分。

正确的管径计算可以保证气体在管道中的流动效率，避免能源浪费和安全隐患。

在进行气体管道的设计时，需要根据具体的工程要求和气体输送的特性来确定合适的管径。

下面将介绍气体管道管径计算的公式和方法。

首先，气体管道的管径计算需要考虑到气体的流量、压力损失、管道材质和输送距离等因素。

一般来说，常用的气体管道管径计算公式包括以下几种：1. 根据流量计算管径：根据气体的设计流量和流速来确定管道的直径。

常用的计算公式为Q=VA，其中Q为气体的流量，V 为气体的流速，A为管道的横截面积。

通过这个公式可以计算出理论上的最佳管径大小。

2. 根据压力损失计算管径：在确定了气体的设计流量和压力损失限制后，可以通过压力损失计算公式来反推出合适的管径大小。

一般来说，压力损失与管道长度、流速、管径等因素有关，可以使用Darcy-Weisbach方程或者其他压力损失计算公式来进行计算。

3. 根据经验值计算管径：在实际工程中，可以根据相关的经验值来确定合适的管径大小。

例如，对于一些常见的气体输送工程，可以根据以往的设计经验来确定合适的管径范围，然后再结合具体情况进行调整。

除了以上几种计算方法外，还需要考虑到气体输送过程中可能出现的其他因素，例如气体的密度变化、温度变化、管道材质对流速的影响等。

在进行管径计算时，需要综合考虑这些因素，并且根据具体情况进行调整和修正。

在实际工程中，通常会结合以上几种方法来进行气体管道的管径计算。

首先可以根据气体的设计流量和压力损失限制来初步确定合适的管径范围，然后再根据具体情况进行调整和修正。

同时，还需要考虑到工程预算、施工难度、管道材质选择等因素，综合进行综合考虑。

总之，气体管道的管径计算是一个复杂而又重要的工作。

在进行设计时，需要充分考虑到气体输送的各种因素，并且结合实际情况进行综合分析和调整。

输气管道工艺计算输气管道工艺计算是为了确定输气管道在运输气体过程中的流量、压力损失、速度和温度等参数，以保证管道运行安全和经济。

在进行输气管道工艺计算前，需要先了解管道的基本参数和条件，如管道直径、长度、流体介质、入口压力和温度等。

输气管道的工艺计算主要包括以下几个方面：1. 流量计算：根据输气量和管道直径等参数，确定气体在管道中的流量。

常用的流量计算公式有经验公式、物理模型和数值模拟等。

根据计算结果，可以选择合适的管道直径以满足输气要求，并确保气体在管道中的流速合理。

2. 压力损失计算：输气管道在运输过程中会产生一定的压力损失，主要包括管阻力、摩擦阻力和局部阻力等。

通过压力损失计算，可以确定管道每段长度上的压力损失，并根据需要进行管道增压或减压处理。

3. 速度计算：速度是指气体在管道中运动的速率，通过速度计算可以确定气体在管道中的流速是否合适。

过大的流速会导致能量损失和管道冲刷，过小的流速则会影响输气效率。

一般来说，气体在输气管道中的速度不宜超过一定的限制值，可以根据速度计算结果进行相应的调整。

4. 温度计算：气体输送过程中的温度变化也是需要考虑的因素之一。

通过温度计算，可以确定气体在管道中的初始温度和末端温度，以及温度梯度和温度变化率。

温度计算结果有助于确定气体输送过程中的热损失和冷却需求，以便选择合适的绝热措施。

总之，输气管道工艺计算是一个综合性的工作，需要考虑多个参数和因素的综合影响。

通过合理的计算和分析，可以确保管道的输气过程安全、高效和经济。

输气管道工艺计算是输气工程领域中非常重要的一步，它关系到输气管道的安全性、经济性和运行效率。

在进行输气管道工艺计算之前，需要获取一系列的输入参数，如输气量、管道直径、管道长度、管道材质、气体性质、入口压力和入口温度等。

这些参数的准确性和完整性对于工艺计算结果的准确性和可靠性至关重要。

首先，对于输气管道的流量计算，可以根据流量计算公式来进行。

这些公式包括经验公式、物理模型和数值模拟等。

输气管道工艺计算A.0.1 当输气管道沿线的相对高差△h≤200m且不考虑高差影响时，气体的流量应按下式计算：式中：q v——气体(P0＝0.101325MPa，T＝293K)的流量(m3／d)；E——输气管道的效率系数(当管道公称直径为300mm～800mm时，E为0.8～0.9；当管道公称直径大于800mm时，E为0.91～0.94)；d——输气管内直径(cm)；P1、P2——输气管道计算管段起点和终点的压力(绝)(MPa)；Z——气体的压缩因子；T——气体的平均温度(K)；L——输气管道计算段的长度(km)；△——气体的相对密度。

A.0.2 当考虑输气管道沿线的相对高差影响时，气体的流量应按下式计算：式中：α——系数(m-1)，，R a为空气和气体常数，在标准状况下，R a＝287.1m2／(s2·K)；△h——输气管道计算管段的终点对计算段的起点的标高差(m)；n——输气管道沿线计算管段数，计算管段是沿输气管道走向从起点开始，当相对高差≤200m时划作一个计算管段；h i、h i-1——各计算管段终点和对该段起点的标高差(m)；L i——各计算管段长度(km)。

附录B 受约束的埋地直管段轴向应力计算和当量应力校核B.0.1 由内压和温度引起的轴向应力应按下列公式计算：式中：σL——管道的轴向应力，拉应力为正，压应力为负(MPa)；μ——泊桑比，取0.3；σh——由内压产生的管道环向应力(MPa)；E——钢材的弹性模量(MPa)；α——钢材的线膨胀系数(℃-1)；t1——管道下沟回填时的温度(℃)；t2——管道的工作温度(℃)；P——管道设计内压力(MPa)；d——管子内径(mm)；δn——管子公称壁厚(mm)。

B.0.2 受约束热胀直管段，应按最大剪应力强度理论计算当量应力，并应满足下式要求：式中：σe——当量应力(MPa)；σs——管材标准规定的最小屈服强度(MPa)。

附录C 受内压和温差共同作用下的弯头组合应力计算C.0.1 当弯头所受的环向应力σh小于许用应力[σ]时，组合应力以σe应按下列公式计算：式中：σe——由内压和温差共同作用下的弯头组合应力(MPa)；σh——由内压产生的环向应力(MPa)；σhmax——由热胀弯矩产生的最大环向应力(MPa)；σb——材料的强度极限(MPa)；P——设计内压力(MPa)；d——弯头内径(m)；δb——弯头的壁厚(m)；[σ]——材料的许用应力(MPa)；F——设计系数，应按本规范表4.2.3和表4.2.4选取；φ——焊缝系数，当选用符合本规范第5.2.2条规定的钢管时，φ值取1.0；t——温度折减系数，温度低于120℃时，t取1.0；σs——材料标准规定的最小屈服强度(MPa)；βq——环向应力增强系数；σo——热胀弯矩产生的环向应力(MPa)；r——弯头截面平均半径(m)；R——弯头曲率半径(m)；λ——弯头参数；M——弯头的热胀弯矩(MN·m)；I b——弯头截面的惯性矩(m4)。

输气管道工艺计算输气管道的布置是指对管道的走向、沿线设计、标高等进行合理的安排，以满足输气管道的运行和施工要求。

在进行输气管道的布置计算时，需要考虑以下几个方面：1.管道走向设计。

根据输气管道所经过的地形、地貌、建筑物等因素，确定管道的走向，以最短的距离和最低的建设成本连接输气站和用户。

2.沿线设计。

确定管道沿线各个节点的位置和数量，以保证管道的均匀分布和连续运行。

3.标高设计。

根据地形起伏和管道的运行要求，确定管道的标高，以保证管道在水平和垂直方向上的稳定运行。

4.交叉设计。

在设计管道的布置时，需要考虑与其他管道、道路、河流等的交叉，确定合适的交叉方式和位置，以确保施工和运行的安全和顺畅。

土建工程是指对输气管道的基础、支架、绝热、防护等土建工程进行计算和设计，以保证输气管道的安全和稳定运行。

在进行土建工程的计算时，需要考虑以下几个方面：1.基础设计。

根据土壤的承载力、地质情况等因素，确定合适的基础形式和尺寸，以确保输气管道的稳定性。

2.支架设计。

根据管道的直径、材料和重量，确定合适的支架形式和间距，以保证管道在运行和施工过程中的稳定性。

3.绝热设计。

根据管道的运行温度和环境温度，选择合适的绝热材料和绝热层厚度，以减少能量损失和保持管道的温度稳定。

4.防护设计。

对于在地下或水下敷设的管道，需要进行防腐蚀、防冲刷等设计，以保护管道免受外界环境的损害。

在进行输气管道工艺计算时，通常采用数学模型和计算软件来进行计算和分析。

根据输气管道的实际情况，输入相关的参数，软件可以自动生成管道的布置和土建工程设计，并进行相关的计算和分析。

总之，输气管道工艺计算是保证管道安全运行和施工的重要环节。

通过合理的布置设计和土建工程计算，可以减少工程成本和风险，提高管道的运行效率和可靠性。

中冶陕西轧辊有限责任公司天然气专供高压输气管道强度计算和应力验算1.1输气管道设计管径计算：流量Q=11416Nm/h管道当量绝对粗糙度K=0.2燃气密度：0.764Kg/m3经计算：管径---DN200终点流速---2.58m/s1.2管道强度计算1.2.1燃气管道S理论壁厚计算：δ=PD/2δsφFt ( 1-1)δ---管道计算壁厚（mm）：P---设计压力4.0（Mpa）D---管道外径（mm）：δs---钢管的最小屈服强度（Mpa）φ---焊缝系数（无缝钢管φ=1）t---温度折减系数，当温度小于120℃钢管，t=1.0δ=PD/2δsφFt=4.0×219/2×360×1×0.6×1.0=2.03 1.2.2燃气管道设计壁厚和名义壁厚：燃气管道设计壁厚：δs=δ+CC= C1+C2δS---管道设计壁厚（mm）：C---管道壁厚附加量（mm）：C1---管道壁厚付偏差附加量，包括加工、开槽和罗纹深度及材料厚度付偏差（mm）：C1=A tδ,该工程C1取0.8C2---管道壁厚腐蚀附加量（mm）：该工程C2取0.2δ---管道计算壁厚（mm）：管道名义壁厚δn(取用壁厚)应不小于管道的设计壁厚δS。

该工程燃气管道设计壁厚：δs=δ+C=2.03+0.8+0.2=3.03该工程燃气管道名义壁厚：δn=8该工程管道采用φ219×8无缝钢管，材质为L360GB/T9711.2。

1.3管道应力验算1.3.1 概述燃气管道的应力，主要是由于管道承受内压力和外部载荷以及热膨胀等多种因素引起的，管道在这些载荷作用下的应力状态是复杂的。

管道应力验算的任务是：验算管道在内压、持续外载作用下的一次应力和热胀冷缩及其位移受约束产生的热胀二次应力，以判明所计算的管道是否安全、经济、合理。

1.3.2 一次应力验算管道一次应力验算采用极限分析进行验算，钢管在工作状态下，由内产生的折算应力，不得大于钢管在设计温度下的许用应力，按下式验算：σzs≤［σ］t（1-2）［δ］t---钢管在设计温度t下的许用应力（Mpa）σzs---内压折算应力（Mpa）σzs=P［D0-（δn-C）］/2φ（δn-C）（1-3）P---设计压力（Mpa）D0---管道外径（mm）：δn---管道名义壁厚（mm）φ---焊接接头系数（无缝钢管φ=1）C---管道壁厚附加量（mm）：对于无缝钢管和在产品技术条件中提供有壁厚允许负偏差百分数值的焊接管，C按下式计算：C=δn A t/1+A t （1-4）A t---管道壁厚负偏差系数C、δn---同前C=δn A t/1+A t=8×0.2/1+0.2=1.333σzs=P［D0-（δn-C）］/2φ（δn-C）=4×［219-（8-1.333）］/2×1×（8-1.333）=63.70［σ］t：钢管在常温下的许用应力为360（Mpa）通过以上计算σzs≤［σ］t1.3.3 由于内压和温度引起的轴向应力按下式计算：σL =μσh+Ea(t1 –t2）（1-5）σh=Pd/2δn （1-6）σL-----管道的轴向应力拉应力为正，压应力为负（Mpa）μ----泊桑比，取0.3；σh-----由于内压产生的管道环向应力（Mpa）;P----管道设计内压力（Mpa）;d----管子内径（cm）;δn----管子公称壁厚（cm）E----钢材的弹性模量（Mpa）t1------管道下沟回填时温度℃t2------管道的工作温度℃σh=Pd/2δn=4.0×20.3/2×0.8=50.75（Mpa）σL =μσh+Ea(t1 –t2）=0.3×507.5+2.05×1.18×10-3×(30–20）=-3.68（Mpa）只考虑压应力1.3.4受约束热胀直管段，按最大剪应力强度理论计算应力，并应合下列表达式的要求：σe=σh–σL＜0.9σsσe----当量应力（Mpa）σs-----管子的最低屈服强度（Mpa）σe=σh–σL＜0.9σs=50.75-（-3.68）＜0.9×36054.43＜324通过以上计算，采用φ219×8无缝钢管，材质为L360钢GB/T9711.2,是符合要求的。

一般常用管道输气能力计算公式
管道容积计算
V=AL=πD2L/4
其中：V:管道的体积，m3.
L:管道的长度，m
D:管道的内径，m
圆周长公式：C=πD或者C=2πR
圆面积公式：S=πR2或者S=πD2/4
C：圆周长，m
D：圆直径，m
R：圆半径，m
标准状态下天然气体积计算
根据理想气体状态方程式公式计算标准状态下天然气体积。

PnVn/Tn=P1V1/T1=常数（理想气体状态方程式）
其中：Pn：气体在标准状态下的压力Mpa
Vn：气体在标准状态下的体积Nm3
Tn：气体在标准状态下的温度K
P1：气体在工作状态下的压力Mpa
V1：气体在工作状态下的体积Nm3
T1：气体在工作状态下的温度K
一般输气管线的通过能力公式
管线吹扫所用天然气量的计算可按一般输气管线的通过能力公式计
算。

Q=5033.11D8/3[(P12-P22)/GTZL]1/2管线放空能力的近似计算公式：
Q=382.78D8/3[(P12-P22)/L]1/2
其中：Q：天然气的体积Nm3
D：输气管道内径cm
P1：输气管道起点压力Mpa
P2：输气管道终点压力Mpa
G：天然气的真实相对密度
T：天然气的绝对温度
Z：天然气的压缩因子
L：输气管道长度Km。

一、输气常用计算公式1． 输气量计算用公式：当管段起终点得相对高差小于200米时[]51.053.2961.0222111522ZTLGP P EdQ -=当管段起终点得相对高差大于200米时()51.01)1(53.2112961.0222111522⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧∑=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-+∆+-=-ni i i i L aL h h ZTLG h a P P Ed Q式中：Q ：气体流量（P 0=0.101325Mpa,T 0=293.15K ）,m 3/d ； d ：输气管内径，cm ；P 1,P 2：输气管计算段起点、终点的气体压力（绝），MPa ； Z ：气体的压缩系数；T ：气体的平均温度，非精确计算时可简化为加权平均值； L ：计算段长度，km ； G ：气体的相对密度；E ：输气管的效率系数，DN 为300～800时，E=0.8～0.9； a ：系数，a=0.0683(G/ZL)，m -1; Δh ：输气管段终点和起点的在日常运行管理过程中，针对鄯乌线当前实际（管线长度 L=301.625Km ；管径457×6mm ；），因此，此公式可简化为：Q输 = 7967538⎥⎦⎤⎢⎣⎡-TL PP 22210.51（Nm 3/h ）2． 管道储气量计算公式式中：Q 储=管道的储气量，Nm3; V —管道的容积,m3; T 0—293.15K; P 0—0.101325Mpa; T —气体的平均温度；P 1m —管道计算段内气体的最高平均压力（绝），Mpa ； P 2m —管道计算段内气体的最低平均压力（绝），Mpa ； Z 1、Z 2—对应P1m 、P2m 时的气体压缩系数。

3．平均压力P m 及管道任意点气体压力P x 计算公式：⎪⎪⎭⎫- ⎝⎛=221100Z m P Z m P T P VT Q储)(3221221P P P P P m ++= （MPa ）LXP P P P x )(222121--=(MPa)4．管道内气体平均温度t 、沿线任意点温度t X 计算式：t X =t 0+( t 0+t 0)e -aX式中：t —管道计算段内气体平均温度，℃； t 0—管道周围介质温度，℃； t 1—管道计算段内起点气体温度，℃； t X —管道任意点气体温度，℃； e —自然对数底数，e=2.718； L —管道计算段的实际长度，Km ； X —管道计算段起点至任意点的长度，Km;⎪⎭⎫⎝⎛--+=aL -1010e QL t t t t PQGC KDa610256.225⨯=a—计算常数；K—管道内气体到土壤的总传热系数，W/m2〃℃；D—管道外直径，m；Q—气体流量（p0=0.101325Mpa,T0=293.15K），m3/d；G—气体的相对密度；C P—气体的定压比热，J/kg〃℃。

常用管道输气能力计算公式1.经验公式经验公式是根据工程实践总结得出的近似计算公式，适用于一般的管道输气能力估算。

常用的经验公式有德阿雷斯经验公式、斯皮洛经验公式和希尔经验公式等。

a)德阿雷斯经验公式：Q = kA(P1-P2) / Pavg其中，Q为管道的体积流量(m³/s)，A为管道截面积(m²)，P1和P2分别为管道两端的压力(Pa)，Pavg为两端压力的平均值(Pa)，k为经验系数。

b)斯皮洛经验公式：Q = k(ApA + BpB)(P1^2 - P2^2)^(1/2) / Pavg其中，Q为管道的体积流量(m³/s)，Ap和Bp为管道两端的面积因素(一般等于1)，P1和P2分别为管道两端的压力(Pa)，Pavg为两端压力的平均值(Pa)，k为经验系数。

c)希尔经验公式：Q = kA(V1 - V2) / Vavg其中，Q为管道的体积流量(m³/s)，A为管道截面积(m²)，V1和V2分别为管道两端的速度(m/s)，Vavg为两端速度的平均值(m/s)，k为经验系数。

这些经验公式在实际应用中可以根据具体情况选用合适的公式，并根据实际工程进行修正。

2.一般计算公式一般计算公式是基于流体力学基本理论的计算方法，适用于复杂的管道系统分析。

常用的一般计算公式有杨氏方程、科尔布恩方程和魏斯巴赫方程等。

这些公式考虑了流体的密度、粘度、弥散和压力损失等综合因素，能够较准确地估算管道的输气能力。

a)杨氏方程：Q=kD^2ΔP/(μL)其中，Q为管道的体积流量(m³/s)，D为管道的内径(m)，ΔP为管道两端的压力差(Pa)，μ为流体的粘度(Pa·s)，L为管道的长度(m)，k为经验系数。

b)科尔布恩方程：Q=kCvD^2ΔP/(ϱμL)其中，Q为管道的体积流量(m³/s)，Cv为流量系数(与流量阀门有关)，D为管道的内径(m)，ΔP为管道两端的压力差(Pa)，ϱ为流体的密度(kg/m³)，μ为流体的粘度(Pa·s)，L为管道的长度(m)，k为经验系数。

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。