燃气管网水力计算数学模型及水力计算程序的编制
摘要：利用VisualC++6。0和有限元节点法编制了燃气管网水力计算程序，水力计算全部实现界面化。数学模型中采用了前苏联谢维列夫的摩阻系数公式.采用高斯——赛德尔迭代法解线性方程组，提高了收敛速度。探讨了利用矩阵调行技术解决多气源管网水力计算问题。
关键词：燃气管网水力计算
1引言
随着我国燃气事业的发展,用气城市越来越多,用气量也越来越大,燃气管网相应的变得越来越普及和庞大，其结构也越来越复杂。在管网的新建和扩建中,准确、迅速的燃气管网水力计算是实现高质量的管网设计、施工以及运行调度的必要条件.目前国内存在的大多数水力计算程序，原始数据的准备以文本形式为主，管网的编号也是人工操作，非常麻烦，容易出错；解水力计算线性方程组以雅克比法占多数，收敛速度慢,而且在处理多气源管网时也不是十分方便。
本文从水力计算模型出发,采用有限元节点法，利用VisualC++6.0编制燃气管网水力计算程序。管网初始数据的准备通过界面直观输入；利用高斯-—
赛德尔求解管网线性方程组；通过矩阵调行的方法处理所选基准点不位于最大编号的问题；同时对于多个给定压力的气源点，通过调行和对方程组进行常数项修正来解决。
2数学模型
在使用以下燃气管道水力计算公式时有如下假设条件:燃气管道中的气体运动是稳定流；燃气在管道中的流动时的状态变化为等温过程;燃气状态参数变化符合理想气体定律。
2。1燃气管道水力计算公式
2.1.1对于低压燃气管道
（1）
2。2.2对于中高压燃气管道
（2）
（1）、（2)式中：
——压力降（Pa），（注意:在高压管网中表示2次方量）；
、——管道起点、终点的燃气绝对压力（Pa）；
——管道计算长度(Km）；
——管道计算长度（m)；
——燃气的管段计算流量();
—-管道内径（cm)；
S—-燃气对空气的相对密度；
λ——摩擦系数；
—-局部阻力系数，取长度阻力的10％,即=1.1;
——温度产生的膨胀系数，即；
——燃气的热力学温度（K)；
——标准状态下的温度（273K）。
2。2摩擦阻力系数
本计算模型采用前苏联的谢维列夫适用于不同钢管和紊流(Re>2050）的情况下不同阻力区的专用公式。
第三章给水排水管道系统水力计算基础 本章内容： 1、水头损失计算 2、无压圆管的水力计算 3、水力等效简化 本章难点：无压圆管的水力计算 第一节基本概念 一、管道内水流特征 进行水力计算前首先要进行流态的判别。判别流态的标准采用临界雷诺数Re k，临界雷诺数大都稳定在2000左右，当计算出的雷诺数Re小于2000时，一般为层流，当Re大于4000时，一般为紊流，当Re介于2000到4000之间时，水流状态不稳定，属于过渡流态。 对给水排水管道进行水力计算时，管道内流体流态均按紊流考虑 紊流流态又分为三个阻力特征区：紊流光滑区、紊流过渡区及紊流粗糙管区。 二、有压流与无压流 水体沿流程整个周界与固体壁面接触，而无自由液面，这种流动称为有压流或压力流。水体沿流程一部分周界与固体壁面接触，另一部分与空气接触，具有自由液面，这种流动称为无压流或重力流 给水管道基本上采用有压流输水方式，而排水管道大都采用无压流输水方式。 从水流断面形式看，在给水排水管道中采用圆管最多 三、恒定流与非恒定流 给水排水管道中水流的运动，由于用水量和排水量的经常性变化，均处于非恒定流状态，但是，非恒定流的水力计算特别复杂，在设计时，一般也只能按恒定流(又称稳定流)计算。 四、均匀流与非均匀流 液体质点流速的大小和方向沿流程不变的流动，称为均匀流；反之，液体质点流速的大小和方向沿流程变化的流动，称为非均匀流。从总体上看，给水排水管道中的水流不但多为非恒定流，且常为非均匀流，即水流参数往往随时间和空间变化。 对于满管流动，如果管道截面在一段距离内不变且不发生转弯，则管内流动为均匀流；而当管道在局部有交汇、转弯与变截面时，管内流动为非均匀流。均匀流的管道对水流的阻力沿程不变，水流的水头损失可以采用沿程水头损失公式进行计算；满管流的非均匀流动距离一般较短，采用局部水头损失公式进行计算。
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≤2100 λ＝64/R e R e＝dv/γ ΔP/L＝×1010（Q0/d4）γρ0（T/T0） 2、临界状态 R e＝2100~3500 λ＝＋（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≥3500 1）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——273K v——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）
§3—5排水管道系统的水力计算 一、 排水定额： 两种：每人每日消耗水量 卫生器具为标准 排水当量：为便于计算，以污水盆的排水流量0.33升/秒作为当量，将其他卫生器具与其比值 1个排水当量=1.65给水当量 二、 排水设计流量： 1、 最大时排水量： P h d P KQ Q T Q Q == 用途：确定局部处理构筑物与污水提升泵使用 2、 设计秒流量： （1） 当量计算法： max 12.0q N q P u +=α 适用：住宅、集体宿舍、旅馆、医院、幼儿园、办公楼、学校 注意点：∑>i u q q ，取∑i q （2） 百分数计算法： b n q q p u 0∑= 适用：工业企业，公共浴室、洗衣房、公共食堂、实 验室、影剧院、体育馆等公共建筑 注意点：一个大便器的排水流量
三、 排水管道系统的水力计算 1、 排水横管水力计算： （1）横管水流特点：水流运动：非稳定流、非均匀流 卫生器具排放时：历时短、瞬间流量大、高流速 特点：冲击流——水跌——跌后段——逐渐衰减段 可以冲刷管段内沉积物及时带走。 （2）冲击流引起压力变化——抽吸与回压 ① 回压：B 点：突然放水时，水流呈八字向两方向流动，即g v 22增加（两侧空气压缩） A 、 C 存水弯水位上升，严重时造成地漏反冒 ② 抽吸：向立管输送中，水流因惯性抽吸真空，抽吸存水弯下降 ③ 措施：a 、10层以上采用底层横管单独排出 b 、底层横管放大一号或接表3——11保证立管距离 c 、单个卫生器具直接连接横管时，距立管≮3.0m （3）水力计算设计规定 1） 充满度 2）管道坡度 3）自清流速 4）最小管径 4、水力计算基本方法： wv q I R n v u ==21321 按以上公式编制水力计算表，查表3—22 、3—23
《城镇燃气设计规范》 10.2.14 燃气引入管敷设位置应符合下列规定： 1 燃气引入管不得敷设在卧室、卫生间、易燃或易爆品的仓库、有腐蚀性介质的房间、发电间、配电间、变电室、不使用燃气的空调机房、通风机房、计算机房、电缆沟、暖气沟、烟道和进风道、垃圾道等地方。 2 住宅燃气引入管宜设在厨房、走廊、与厨房相连的封闭阳台内（寒冷地区输送湿燃气时阳台应封闭）等便于检修的非居住房间内。当确有困难，可从楼梯间引入，但应采用金属管道和且引入管阀门宜设在室外。 3 商业和工业企业的燃气引入管宜设在使用燃气的房间或燃气表间内。 4 燃气引入管宜沿外墙地面上穿墙引入。室外露明管段的上端弯曲处应加不小于DN1 5 清扫用三通和丝堵，并做防腐处理。寒冷地区输送湿燃气时应保温。引入管可埋地穿过建筑物外墙或基础引入室内。当引入管穿过墙或基础进入建筑物后应在短距离内出室内地面，不得在室内地面下水平敷设。 10．2．15 燃气引入管穿墙与其他管道的平行净距应满足安装和维修的需要，当与地下管沟或下水道距离较近时，应采取有效的防护措施。 10．2．16 燃气引入管穿过建筑物基础、墙或管沟时，均应设置在套管中，并应考虑沉降的影响，必要时应采取补偿措施。 套管与基础、墙或管沟等之间的间隙应填实，其厚度应为被穿过结构的整个厚度。套管与燃气引入管之间的间隙应采用柔性防腐、防水材料密封。 10．2．17 建筑物设计沉降量大于50mm时，可对燃气引入管采取如下补偿措施： 1 加大引入管穿墙处的预留洞尺寸。 2 引入管穿墙前水平或垂直弯曲2 次以上。 3 引入管穿墙前设置金属柔性管或波纹补偿器。 10．2．18 燃气引入管的最小公称直径应符合下列要求： 1 输送人工煤气和矿井气不应小于25mm； 2 输送天然气不应小于20mm； 3 输送气态液化石油气不应小于15mm。 10．2．19 燃气引入管阀门宜设在建筑物内，对重要用户还应在室外另设阀门。
城镇燃气管道布置设计要素 城镇燃气管道布线的依据 城镇燃气管道布线时，必须考虑到下列基本情况： ( l ）城镇燃气门站、储配站的位置； ( 2 ）管道中燃气的压力。高压燃气管道不宜进入城镇四级地区； ( 3 ）城镇燃气各级调压站的位置； ( 4 ）街道其他地下管道的密集程度与布置情况； ( 5 ）街道交通量和路面结构情况，以及运输干线的分布情况； ( 6 ）所输送燃气的含湿量，必要的管道坡度，街道地形变化情况； ( 7 ）与该管道相连接的用户数量及用气量情况，该管道是主要管道还是次要管道； ( 8 ）线路上所遇到的障碍物情况； ( 9 ）土壤性质、腐蚀性能和冰冻线深度； ( 10 ）该管道在施工、运行和万一发生故障时，对城镇交通和人民生活的影响。城镇燃气管道平面布置时需考虑因素 城镇燃气管道平面布置时，要考虑下列各点： ( l ）要使主要燃气管道工作可靠，燃气应从管道的两个方向得到供应，为此，管道应尽可能逐步连成环形； ( 2 ）次高压、中压管道最好不要沿车辆来往频繁的城镇主要交通干线敷设，否则对管道施工和检修造成困难，来往车辆也将使管道承受较大的动荷载。对于低压管道，有时在不可避免的情况下，征得有关方面同意后，可沿交通干线敷设；( 3 ）燃气管道不得在堆积易燃、易爆材料和具有腐蚀性液体的场地下面通过。燃气管道不宜与给水管、热力管、雨水管、污水管、电力电缆、电信电缆等同沟敷设。在特殊情况下，当地沟内通风良好，且电缆系置于套管内时，可允许同沟敷设； ( 4 ）燃气管道可以沿街道的一侧敷设，也可以双侧敷设。在有有轨电车通行的街道上，当街道宽度大于20m 或管道单位长度内所连接的用户分支管较多等情况下，经过技术经济比较，可以采用双侧敷设； ( 5 ）燃气管道布线时，应与街道轴线或建筑物的前沿相平行，管道宜敷设在人行道或绿化地带内，并尽可能避免在高级路面的街道下敷设； ( 6 ）燃气管道布线时应在门站、储配站、调压站进出口、分支管起点、主要河流、主要道路、铁路两侧设置阀门，次高压、中压管道上每2km 左右设分段阀门。高压燃气干管上，分段阀门最大间距为：以四级地区为主的管段不应大于8km ；以三级地区为主的管段不应大于13km ，以二级地区为主的管段不应大于24km；以一级地区为主的管段不应大于32km ( 7 ）在空旷地带敷设燃气管道时，应考虑到城镇发展规划和未来的建筑物布置的情况； ( 8 ）为了保证在施工和检修时互不影响，也为了避免由于漏出的燃气影响相邻管道的正常运行，甚至逸入建筑物内，地下各级压力燃气管道与建筑物、构筑构基础以及其他各种管道之间应保持的最小水平净距分别列于表 4.1-15-1 、表
燃气管网水力计算数学模型及水力计算程序的编制 摘要：利用VisualC++6。0和有限元节点法编制了燃气管网水力计算程序，水力计算全部实现界面化。数学模型中采用了前苏联谢维列夫的摩阻系数公式.采用高斯——赛德尔迭代法解线性方程组，提高了收敛速度。探讨了利用矩阵调行技术解决多气源管网水力计算问题。 关键词：燃气管网水力计算 1引言 随着我国燃气事业的发展,用气城市越来越多,用气量也越来越大,燃气管网相应的变得越来越普及和庞大，其结构也越来越复杂。在管网的新建和扩建中,准确、迅速的燃气管网水力计算是实现高质量的管网设计、施工以及运行调度的必要条件.目前国内存在的大多数水力计算程序，原始数据的准备以文本形式为主，管网的编号也是人工操作，非常麻烦，容易出错；解水力计算线性方程组以雅克比法占多数，收敛速度慢,而且在处理多气源管网时也不是十分方便。 本文从水力计算模型出发,采用有限元节点法，利用VisualC++6.0编制燃气管网水力计算程序。管网初始数据的准备通过界面直观输入；利用高斯-—
赛德尔求解管网线性方程组；通过矩阵调行的方法处理所选基准点不位于最大编号的问题；同时对于多个给定压力的气源点，通过调行和对方程组进行常数项修正来解决。 2数学模型 在使用以下燃气管道水力计算公式时有如下假设条件:燃气管道中的气体运动是稳定流；燃气在管道中的流动时的状态变化为等温过程;燃气状态参数变化符合理想气体定律。 2。1燃气管道水力计算公式 2.1.1对于低压燃气管道 （1） 2。2.2对于中高压燃气管道 （2） （1）、（2)式中： ——压力降（Pa），（注意:在高压管网中表示2次方量）；
住宅套内给水排水管道水力计算 专业--给排水常识2010-05-26 18:06:18 阅读21 评论0 字号：大中小订阅 1 入户管管径计算 《住宅建筑规范》[1]第5.1.4条规定：“卫生间应设置便器、洗浴器、洗面器等设施或预留位置；……。”这是现阶段住宅内卫生器具配置的最低要求，从《建筑给水排水设计规范》[2]中可知普通住宅Ⅱ、Ⅲ类符 合此项要求。 以普通住宅Ⅱ类为计算算例，表1-1为普通住宅Ⅱ类最高日生活用水定额及小时变化系数，表1-2为住宅常见卫生器具的给水额定流量、当量和连接管公称管径。表1-3为生活给水管道的水流流速要求值。 普通住宅Ⅱ类常见户型配置情况：所有户型配置均配置一间厨房，一套洗衣设施，以卫生间间数不同，分为一卫户（一间卫生间的户型）、二卫户（二间卫生间的户型）和三卫户（三间卫生间的户型）。表1-4 为常见户型卫生器具不同组合的当量数。 以PP-R管道和PAP管道作为典型管材进行水力计算。三通分水连接方式常用的建筑给水用无规共聚聚丙烯（PP-R）管道，当冷水管工作压力≤0.6MPa时，常选用S5系列，S5系列计算内径较大；分水器分水连接方式常用的铝塑复合（PAP）管道，铝塑复合（PAP）管道采用对接焊型，计算内径较小。表1-5为住宅常见户型入户管水力计算表。由表1-5可知，普通住宅Ⅱ类常见户型入户管公称管径应为DN25～DN32；如入户管管径采用小一级的，首先流速不满足规范要求，其次同样长度的入户管水头损失比满足流 速要求管径的水头损失大3倍左右。 表1-1 最高日生活用水定额及小时变化系数[2]
注：（1）流出水头[7] 是指给水时，为克服配水件内摩阻、冲击及流速变化等阻力而能放出的额定流量的 水头所需的静水压。 （2）最低工作压力[2] 是指在此压力下卫生器具基本上可以满足使用要求，它与额定流量无对应关系。 住宅入户管上水表的水头损失取0.010[2]～0.015MPa[4]。笔者以水表本层出户集中布置方式（水表距楼面1.0m），常见户型厨房、卫生间和阳台用水点为算例，根据管件采用三通分水或分水器分水的连接情况，经过管道、配件沿程和局部水头损失计算后，加上卫生器具的最低工作压力和水表的水头损失不同组合，表前最低工作压力在0.10～0.15MPa。对分水器集中配水连接方式水头损失较小，对应的表前最低工 作压力可采用较小的数值。 现代住宅给水支管设计常常只到水表后（或在室内预留一处接口），表前最低压力值的大小关系到住户将来装修后的正常用水，对于这一点应加以重视。同时必须指出，目前大部分水箱供水方式，水箱设置高度难以满足顶上1～3层表前最低工作压力(卫生器具的最低工作压力)的要求，这一点在设计时应特别注意。 3 排水横支管管径计算 排水横支管设计排水流量（通水能力）是按照重力流（不满流）进行计算，同管径的排水横支管设计排水流量远小于排水立管的设计排水流量。表3-1 为住宅常见卫生器具排水的流量、当量和排水(连接)管的 管径。 以常用的建筑排水硬聚氯乙烯（UPVC）管道（公称外径50～110mm）作为计算算例。表3-2为水力 计算参数、计算过程和计算结果。 表3-1卫生器具排水的流量、当量和排水管的管径[2]
Excel 在燃气管道水力计算中的应用 摘要：利用Excel 的控件和函数功能，制作了枝状燃气管道的计算程序。 关键词：Excel 燃气管道 水力计算 0引言 在燃气管道设计中，水力计算是非常重要的一部分，它不仅能保证我们的设计安全合理，同时可使我们的设计更为经济。但手工计算必须需要经过预选管径、判别流动状态、选择计算公式和校核压力降这几步来反复试算，过程极其烦琐和复杂，效率低下，也容易出错。很多同行使用各种计算机语言编写了水力计算程序，大多采用VB 、VC 等高级语言。但以上程序制作过程复杂，需要懂得专业的计算机编程知识，而且定制和更改过程复杂，一般设计人员难以操作。本文介绍了一种利用公办软件Excel 制作水力计算程序的方法，过程简单，界面友好，定制和更改方便。 1制作思路 1.1水力计算依据 燃气管道水力计算的流程见图一： 图一 燃气管道水力计算流程 根据《城镇燃气设计规范》(GB50028-93)（以下简称“规范”），低压燃气管道的水力计算公式如下： 05271026.6T T d Q l p ρλ?=? （1） 由上式可以看出影响压降的参数有： L -燃气管道的计算长度，km ； Q -燃气管道的计算流量，m 3/h ； d -管道内径，mm ； ρ-燃气的密度，kg/m 3；
λ-燃气管道的摩擦阻力系数； T-设计中采用的温度（K）；T0=273.15K。 其中λ按流动状态分为以下三种计算公式： a.当Re≤2100时，属层流状态：λ=64/Re； b.当Re=2100～3500时，属临界状态：λ=0.03+(Re-2100)/(65Re-100000) c.当Re>3500时，属湍流状态， 对于钢管和PE管λ=0.11(K/d+68/Re)0.25 对于铸铁管λ=0.102236（1/d+5158dv/Q）0.284 =0.102236（1/d+1824.9Re）0.284 可见λ又与以下参数有关 ν-标准状态下燃气的运动粘度，m2/s； K -管壁内表面的当量绝对粗糙度，mm。 在计算低压燃气管道阻力损失时，还应考虑因高程差而引起的燃气附加压力。规范中给出低压管道附加压力的计算公式为： ΔH=10×(ρk-ρ)×h 式中： △H-燃气的附加压力，Pa； 可见影响压降的参数还有 ρk -空气的密度，kg/m3；取1.29kg/m3 ρ-燃气的密度，kg/m3；h -管道的终、起点高程差，m。 综上所述，影响压降的参数有L、Q、d、ρk、ρ、ν、K。将这些参数分类，其中ρk、ρ、ν、K这些是与气体性质及管材不同而变化的物性参数；而L、Q、d 是跟管段相关的参数，不同管段有不同的L、Q、d值。那么由公式可以知道，当物性参数ρk、ρ、ν、K固定即选定气体及管材后，压降只与L、Q、d的值不同而不同；当管段的L、Q、d值不变时，换用不同气种或选用不同管材会得到不同压降。基于以上分析，我们的程序也应该做成参数驱动的参数化的程序，即计算结果随着参数的改变而自动改变。 1.2程序制作 1.2.1界面制作 图2为水力计算程序的界面：
1．高压、中压燃气管道水力计算公式： Z T T d Q L P P 0 5 210 2 2 2 110 27.1ρ λ ?=- 式中：P 1 — 燃气管道起点的压力（绝对压力，kPa ）； P 2 — 燃气管道终点的压力（绝对压力，kPa ）； Q — 燃气管道的计算流量（m 3/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/m 3）；标准状态下天然气的密度一般取0.716 kg/m 3。 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： 25 .06811.0??? ? ??+ =e R d K λ 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。 在该公式中，燃气管道起点的压力1P ，燃气管道的计算长度L ，燃气密度ρ，燃气温度T ，压缩因子Z 为已知量，燃气管道终点的压力2P ，燃气管道的计算流量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2P 的计算公式为： ZL T T d Q P P 0 5 210 2 1210 27.1ρ ?-= 某DN100中压输气管道长0.19km ，起点压力0.3MPa ，最大流量1060 m 3/h ，输气温度为20℃,应用此公式计算，管道末端压力2P =0.29MPa 。
燃气工程庭院户内水力计算 重庆市川东燃气工程设计研究院 齐海鸥 2010.01
= 6.26 ?10λ 5ρ dv 0.25 Q 2 ) Q d 1 一、水力计算基础知识 水力计算的目的：树立“成本意识”，合理的确定管网的管径、流量、压力 （压力降）。 由于项目公司所做设计多为小区内的燃气管道，因此这里主要介绍小区庭 院燃气管道水力计算、户内燃气管道水力计算、商业用户燃气管道水力计算。 1、水力计算步骤 （1）选择一条最不利管路（离已知压力点最远的一条管路），标好节点及 管道长度； （2）确定节点流量； （3）初选管径，再进行校核并修改； （4）完善水力计算图（标管径，压力降，节点压力）。 2 、水力计算的基本公式 （1）总压力降=局部压力降+沿程压力降 （简化计算：总压力降=1.05~1.1 倍沿程压力降） （2）压力降计算公式： A 、低压管道计算公式 ?P l 7 Q 2 d T T 0 B 、中压管道计算公式 P 2 - P 22 L = 1.4 ?109 ( K d + 192.2 5 ρ T T 0 C 、速度控制 低压管道流速控制在 5m-8m （经济流速为 6m ）,中压管道流速控制在 10- 16m 。 3、燃气小时计算流量的确定 燃气管道及设备的通过能力都应按燃气计算月的小时最大流量进行计算。 小时计算流量的确定，关系着燃气输配系统的经济性和可靠性。确定燃气小时 计算流量的方法有两种：不均匀系数法和同时工作系数法。
（1）不均匀系数法 适用于城镇燃气分配管道计算流量，对于整个城市管网的水力计算一般用此方法。计算公式如下： Q h＝（1／n）·Q a 式中：Q h—燃气小时计算流量（m3／h）； Q a—年燃气用量（m3／a）； n—燃气最大负荷利用小时数（h）；其值n＝（365×24）／K m K d K 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； 居民生活和商业用户用气的高峰系数，应根据该城镇各类用户燃气用量（或燃料用量）的变化情况，编制成月、日、小时用气负荷资料，经分析研究确定。当缺乏用气量的实际统计资料时，结合当地具体情况，可按下列范围选用。月高峰系数取1.1～1.3；日高峰系数取1.05～1.2；小时高峰系数取 2.2～ 3.2。 工业企业和燃气汽车用户燃气小时计算流量，宜按每个独立用户生产的特点和燃气用量（或燃料用量）的变化情况，编制成月、日、小时用气负荷资料确定。 采暖通风和空调所需燃气小时计算流量。可按国家现行的标准《城市热力网设计规范》CJJ34有关热负荷规定并考虑燃气采暖通风和空调的热效率折算 确定。 （2）同时工作系数法 在设计庭院燃气支管和室内燃气管道时，燃气的小时计算流量，应根据所有燃具的额定流量及其同时工作系数确定。计算公式如下： Q h＝K t（∑KNQ n）（公式1）式中Q h—燃气管道的计算流量（m3／h）；
《现代燃气工程》结课论文 ------------------------------------------------------------------------ 题目：燃气管网水力计算 姓名：王朋飞 学号：S2******* 教师：范慧方
引言 随着能源结构的不断改变，燃气开发规模和应用规模的不断扩大。城市燃气管网是现代化城市人民生活和工业生产的一种主要能源配送方式，燃气输配管网的设计和运行要求对系统进行水力计算，获取必要的参数。 燃气输配管网系统由高度整体化的管网所组成，在系统内燃气压力和流量变化很大，需要通过水力计算来确定管网中每一管段的尺寸（如管径、管径）、材质等参数以及压缩机的台数功率以保证既向用户合理地供应天然气，又能降低操作管理费用。[1] 同时，考虑在满足用户用气量的前提下，当某一条或几条管道的使用有一定的压力要求时，水力计算数据可确定在这种最大承受压力下管道各个节点的压力，从而保证管网的正常运行。另外，水力计算也用于调整各个调压阀的出口压力来适应事故工况下输送压力的要求。 随着燃气事业的发展，燃气输配管网系统也日趋庞大和复杂，为了掌握燃气在管道内的运行规律，合理地确定管道系统的设计和改造方案，保证管道系统的优化运行，提高管道系统的调度管理水平，解决管网流动的动态特性，在一些比较大型的城市燃气管网的水力计算分析中，必须要依靠相关的计算分析软件进行，以减少手工量和人工误差。
1燃气管网水力计算 燃气是可压缩流体，一般情况下管道内燃气的流动是不稳定流，由压送机站开动压缩机不同台数的工况以及用户用气量变化的工况，这些因素都导致了燃气管道内燃气压力和流量的变化。管内燃气沿程压力下降会引起燃气密度的减小。但是在低压管道中燃气密度变化可以忽略不计。所以，除了单位时间内输气量波动大的超高压天然气长输管线要用不稳定流进行计算外，在大多数情况下，设计燃气管道时都将燃气流动按稳定流计算。此外，很多情况下，燃气管道内的流动可认为是等温的，其温度等于埋管周围土壤的温度。燃气管网按照敷设形式可分为两大类：枝状管网和环状管网。[2]下面就分别介绍两种形式的管网的水力计算特点和方法。 1.1枝状管网水力计算 1.1.1枝状管网水力计算特点 枝状管网是由输气管段和节点组成。任何形状的枝状管网，其管段数P 和节点数m 的关系均符合： 1P m =- 燃气在枝状管网中从气源至各节点只有一个固定流向，输送至某管段的燃气只能由一条管道供气，流量分配方案也是唯一 的，枝状管道的转输流量只有一个数值，任意 管段的流量等于该管段以后（顺气流方向）所 有节点流量之和，因此每一管段只有唯一的流 量值，如图1所示。 管段3-4的流量为： 10985443q q q q q Q ++++=- 管段4-8的流量为： 109884q q q Q ++=-
《城镇燃气规划规范》GB／T 51098-2015 目录 1总则 2术语 3基本规定 4用气负荷 4.1 负荷分类 4.2 负荷预测 4.3 规划指标 5燃气气源 6燃气管网 6.1 压力级制 6.2 管网布置 6.3 水力计算 7调峰及应急储备 7.1 调峰 7.2 应急储备 8燃气厂站 8.1 一般规定 8.2 天然气厂站 8.3 液化石油气厂站 8.4 汽车加气站 8.5 人工煤气厂站 9运行调度系统 附录A 城镇燃气规划编制需调研收集的资料及规划编制内容 附录B 燃气设施用地指标 本规范用词说明 引用标准名录 1总则 1 总则 1.0.1 为提高城镇燃气规划的科学性、合理性，贯彻节能减排政策，保障供气安 全，促进燃气行业技术进步，指导城镇燃气工程建设，制定本规范。 1.0.2 本规范适用于城市规划或镇规划中的燃气规划的编制。 1.0.3 城镇燃气规划应结合社会、经济发展情况，坚持安全稳定、节能环保、节 约用地的原则，以城市、镇的总体规划和能源规划为依据，因地制宜进行编制。
1.0.4 城镇燃气规划除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。 2术语 2 术语 2.0.1 集中负荷concentrated load 大型工业用户、燃气电厂、大型燃气锅炉房等对管网布局和稳定运行构成较大影响的负荷。 2.0.2 可中断用户interruptible customer 在系统事故、气源不足或供气高峰等特定时段内，可中断供气的用户。 2.0.3 不可中断用户uninterruptible customer 停止供气将严重影响生活秩序或威胁设备及人身安全的用户。 2.0.4 非高峰期用户off-peak customer 在低于城镇燃气管网年平均日供气量时才用气的用户。 2.0.5 负荷曲线load curve 在一定时间内，一类或多类用户负荷叠加后的用气量变化曲线，包括：年负荷曲线、周负荷曲线、日负荷曲线。年负荷曲线反映月负荷波动，周负荷曲线反映日负荷波动，日负荷曲线反映小时负荷波动。 2.0.6 小时负荷系数hourly load coefficient 年平均小时用气量与高峰小时用气量的比值。 2.0.7 日负荷系数daily load coefficient 年均日负荷与高峰日负荷的比值，表示负荷变化的程度。数值越接近于1，表明用气越均衡。 2.0.8 最大负荷利用小时数the maximum load utilization hours 年总用气量与高峰小时用气量的比值。 2.0.9 最大负荷利用日数the maximum load utilization days 年总用气量与高峰日用气量的比值。 2.0.10 用气结构structure of gas consumption 不同种类燃气用户年用气量占年总用气量的百分比。 2.0.11 年负荷增长率yearly load growth rate 当年用气增长量与上年用气量的比值。 2.0.12 负荷密度load density
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 (5) 2.低压民用内管水力计算表格的使用方法 (5) 2.1计算流程： (5) 2.2计算模式： (6) 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 (7) 3.1计算流程： (7) 3.2计算模式： (7) 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 (8) 4.1计算流程： (8) 4.2计算模式： (8) 4.3计算控制： (9) 5.中压外管水力计算表格的使用方法 (9) 5.1计算流程： (9) 5.2计算模式： (9) 5.3计算控制： (10) 6.中压锅炉内管水力计算表格的使用方法 (10) 6.1计算流程： (10) 6.2计算模式： (10) 6.3计算控制： (11) 四、此水力计算的优缺点 (11) 1.此水力计算的优点 (11) 1.1.一个文件可以计算不同气源的水力计算 (11) 1.2.减少了查找同时工作系数，当量长度的繁琐工作 (12) 1.3.进行了计算公式的选择 (12) 1.4.对某些小细节进行了简单出错控制 (12) 2.此水力计算的缺点 (12) 2.1不能进行环状管网的计算 (12)
6燃气管道和调压设施 6．1 一般规定 6．1．2 燃气管道的设计使用年限不应小于 30 年。 《城镇燃气设计规范》GB50028-2006 第 10 章燃气的应用 10． 2． 3室内燃气管道宜选用钢管，也可选用铜管、不锈钢管、铝塑复合管和连接用软 管，并应分别符合第10． 2．4～ 10． 2． 8 条的规定。 10． 2． 6 室内燃气管道选用不锈钢管时应符合下列规定： 1薄壁不锈钢管： 1)薄壁不锈钢管的壁厚不得小于0． 6mm(DN15及以上 ) ，其质量应符合现行国家标准《流体 输送用不锈钢焊接钢管》 GB／T 12771 的规定； 2) 薄壁不锈钢管的连接方式，应采用承插氩弧焊式管件连接或卡套式管件机械连接，并宜优先选用承插氩弧焊式管件连接。承插氩弧焊式管件和卡套式管件应符合有关标准的规定。 GB50028第 378 页对不锈钢管规定的要求，管道的连接方式一般可以分为以下六大类：螺纹连接、法兰连接、焊接连接、承插连接、粘接连接、机械连接（如胀接、压接、卡压、卡 套等）。 10．2．12 室内燃气管道的阻力损失，可按本规范第6．2．5 条和第 6．2．6 条的规定计算。室内燃气管道的局部阻力损失宜按实际情况计算。 10．2．29燃气水平干管和高层建筑立管应考虑工作环境温度下的极限变形，当自然补偿不能满足要求时，应设置补偿器；补偿器宜采用Ⅱ形或波纹管形，不得采用填料型。 3 薄壁不锈钢管和不锈钢波纹管必须有防外部损坏的保护措施。 《城镇燃气室内工程施工与质量验收规范》CJJ94-2009 2术语 城镇燃气室内工程indoor gas engineering 指城镇居民、商业和工业企业用户内部的燃气工程系统，含引入管到各用户燃具和用气设备 之间的燃气管道( 包括室内燃气道及室外燃气管道) 、燃具、用气设备及设施。 室内燃气管道internal gas pipe 从用户引入管总阀门到各用户燃具和用气设备之间的燃气管道。 引入管 service pipe 室外配气支管与用户室内燃气进口管总阀门( 当无总阀门时，指距室内地面高处) 之间的管道。含沿外墙敷设的燃气管道。配气支管指最靠近燃气用户的室外燃气配气管道。 4室内燃气管道安装及检验 一般规定 燃气管道穿过建筑物基础、墙和楼板所设套管的管径不宜小于表的规定；高层建筑引入管 穿越建筑物基础时，其套管管径应符合设计文件的规定。 表燃气管道的套管公称尺寸 燃气管DN10 DM15 DN20 DN25 DN32 DN40 DN50 DN65 DN80 DN100 DN150
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≤2100 λ＝64/R e R e＝dv/γ ΔP/L＝1.13×1010（Q0/d4）γρ0（T/T0） 2、临界状态R e＝2100~3500 λ＝0.03＋（R e－2100）/（65 R e－1×105） ΔP/L＝1.88×106［1＋（11.8 Q0－7×104dγ）/（23.0Q0－1×105dγ）］（Q02/d5）ρ0（T/T0） 3、紊流状态R e≥3500 1）钢管λ＝0.11［（Δ/d）＋（68/ R e）］0.25 ΔP/L＝6.89×106［（Δ/d）＋192.26（dγ/ Q0）］0.25（Q02/d5）ρ0（T/T0）2）铸铁管λ＝0.102［（1/d）＋4960（dγ/ Q0）］0.284 ΔP/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Q0——燃气流量（Nm3/h） d——管道内径（mm）ρ0——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）R e——雷诺数 T——燃气绝对温度（K）T0——273K v——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）
城镇燃气管道设计技术规定 邯郸市瑞达设计有限公司 二O一三年十月
城镇燃气管道设计技术规定 1 设计规定 1.1 设计准则 （1）城镇燃气输配系统压力级制和总体布置应该根据城镇地理环境、燃气供应来源和供气压力、用户需求和用户分布、原有燃气设施状况等因素合理确定。 （2）燃气管道的设计使用年限不应小于30年。 （3）城镇燃气管道应按设计压力分级进行建设、运行维护和使用。管道的管径应本着合理利用压力降的原则，在水力计算的基础上确定。 （4）不同压力级制的燃气管道之间应通过调压装置连接。 （5）燃气管道与附件的材质应根据管道的使用条件确定，其性能应符合国家现行相关标准的规定。 （6）钢质燃气管道和钢质附属设备应根据环境条件和管道的重要程度采取腐蚀控制措施。 （7）当高层建筑内使用燃气作为燃料时，应采用管道供气。 （8）在管道安装结束后，应进行管道吹扫、强度试验和严密性试验，并应符合国家现行标准的规定。 1.2输配管道 （1）燃气管道与建（构）筑物及其他管道之间应保持一定的距离，并应符合国家有关标准的规定。液态液化石油气管道不得穿越居住
区。 （2）地下燃气管道不得从建筑物和地上大型构筑物的下面穿越，但架空的建筑物和大型构筑物除外。 （3）地下燃气管道应根据冻土层、路面荷载和道路结构层确定其埋设深度。当埋设深度不能满足技术要求时，应采取有效的安全防护措施。 （4）当燃气管道架空敷设时，应采取防止车辆冲撞等外力损害的有效防护措施。 （5）当地下燃气管道穿过排水管沟、热力管沟、电缆沟、联合地沟、隧道及其他沟槽时，应采取防止燃气泄露到沟槽中的措施。 （6）当燃气管道穿越铁路、公路、河流和城镇组要干道时，应采取不影响交通、水利设施和保证燃气管道安全的防护措施。 （7）在设计压力大于或等于0.01MPa的燃气管道上，应根据检修和事故处置的要求设置分段阀门。 （8）在燃气管道的建设和维护过程中，应保证施工人员及其周边环境的安全。 （9）对停用或废弃的燃气管道应采取有效措施，保障其安全性。（10）新建的下列燃气管道必须采用外防腐层辅以阴极保护系统的腐蚀控制措施： （a）设计压力大于0.4MPa的燃气管道； （b）公称直径大于或等于100mm,且设计压力大于或等于0.01MPa 的燃气管道。
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；
城镇燃气管道计算 目录 低压燃气管道采用什么水力计算公式？ 高、次高、中压燃气管道采用什么水力计算公式？ 城镇燃气管道水力计算中摩擦阻力系数久如何计算？ 城镇燃气管道的局部阻力如何计算？ 城镇燃气管网与分配管道流量如何计算？ 城镇燃气环状管网的计算步骤如何？ 城镇燃气管网计算采用什么计算机软件？ 城镇燃气高压管道的壁厚如何计算？ 城镇燃气高压管道的强度设计系数F 应如何确定？ 城镇燃气高压管道穿越铁路、公路和人员集中场所以及门站、储配站、调压站内管道强度设计系数F 应如何确定？ 高压燃气管道焊接支管连接口的补强应符合哪些规定？ 高压燃气管道附件的设计和选用应符合哪些规定？
低压燃气管道采用什么水力计算公式？ 低压燃气管道单位长度的摩擦阻力损失按下式计算： 2750 6.2610v q P T L d T λρ?=? ( 4.1.36 ) 式中 △P － 燃气管道摩擦阻力损失，Pa ； λ― 燃气管道摩擦阻力系数； L ― 燃气管道的计算长度，m ； q v － 燃气管道的计算流量，ｍ3／h ； d ― 管道内径，mm ； ρ― 燃气的密度，kg/m 3； T ― 设计中所采用的燃气温度，K ； T 0 －273．15 , K 。 高、次高、中压燃气管道采用什么水力计算公式？ 高、次高、中压燃气管道水力计算公式如下： 222101250 1.2710v q P P T Z L d T λρ-=? ( 4.1.37 ) 式中 Pl ― 燃气管道起点压力，绝压KPa ； P2 ― 燃气管道终点压力，绝压KPa ； Z ― 压缩系数，当燃气压力＜l.2MPa ( G ）时z 取l ； L ― 燃气管道计算长度，km ； λ ― 燃气管道摩擦阻力系数。 城镇燃气管道水力计算中摩擦阻力系数久如何计算？ 燃气管道的摩擦阻力系数λ可按柯列勃洛克（F.Colebrook ）公式计算。 2lg 3.7K d ?= ? ( 4.1.38 ) 式中 lg ― 常用对数； K ― 管壁内表面的当量绝对粗糙度，其大小与管道材质、制管工艺、施工焊接情况、燃气质量、管材存放年限和条件等因素有关。一般采用旧钢管的K 值。当输送天然气与气态液化石油气时取0.1mm ，输送人工燃气时取0.15； Re ― 雷诺数。 城镇燃气管道的局部阻力如何计算？ 由于管道摩擦阻力系数λ是反映燃气沿着管道长度方向流的阻力系数。在燃气管道压力损失计算中，尚需考虑流体在流经管道扩大、缩小、弯头、三通及阀门等配件的局部阻力损失。局部阻力可按下式计算：
《城镇燃气技术规范》ＧB5０４９4—2０09 6.1.2燃气管道得设计使用年限不应小于6燃气管道与调压设施?6．1一般规定? 30年。 《城镇燃气设计规范》 GB5０028—2０0６ 第10章燃气得应用 1０。2.3 室内燃气管道宜选用钢管，也可选用铜管、不锈钢管、铝塑复合管与连接用软管，并应分别符合第10.2．４～1０.２。8条得规定. 10.２．6 室内燃气管道选用不锈钢管时应符合下列规定： 1 薄壁不锈钢管: 1)薄壁不锈钢管得壁厚不得小于0。６mｍ(DN１5及以上），其质量应符合现行国家标准《流体输送用不锈钢焊接钢管》GＢ/T 12７7１得规定； 2）薄壁不锈钢管得连接方式，应采用承插氩弧焊式管件连接或卡套式管件机械连接，并宜优先选用承插氩弧焊式管件连接。承插氩弧焊式管件与卡套式管件应符合有关标准得规定. ＧB500２8第37８页10、2、6对不锈钢管规定得要求，管道得连接方式一般可以分为以下六大类:螺纹连接、法兰连接、焊接连接、承插连接、粘接连接、机械连接（如胀接、压接、卡压、卡套等）。 10.２．12 室内燃气管道得阻力损失，可按本规范第6．2．５条与第6。2．6条得规定计算。 室内燃气管道得局部阻力损失宜按实际情况计算。 １0。2。２9 燃气水平干管与高层建筑立管应考虑工作环境温度下得极限变形,当自然补偿不能满足要求时，应设置补偿器;补偿器宜采用Ⅱ形或波纹管形，不得采用填料型。 3 薄壁不锈钢管与不锈钢波纹管必须有防外部损坏得保护措施。 《城镇燃气室内工程施工与质量验收规范》CJJ９４-2０09 2 术语 2、0、1 城镇燃气室内工程ｉndoｏr gas engineeｒing 指城镇居民、商业与工业企业用户内部得燃气工程系统,含引入管到各用户燃具与用气设备之间得燃气管道（包括室内燃气道及室外燃气管道)、燃具、用气设备及设施。 2、0、２室内燃气管道inｔernal gas piｐe 从用户引入管总阀门到各用户燃具与用气设备之间得燃气管道。 2、0、3 引入管 service pipｅ 室外配气支管与用户室内燃气进口管总阀门（当无总阀门时，指距室内地面1、Om高处)之间得管道。含沿外墙敷设得燃气管道。配气支管指最靠近燃气用户得室外燃气配气管道。 4 室内燃气管道安装及检验 ４、1 一般规定 4、1、5 燃气管道穿过建筑物基础、墙与楼板所设套管得管径不宜小于表4、1、５得规定；高层建筑引入管穿越建筑物基础时,其套管管径应符合设计文件得规定. 表４、1、5 燃气管道得套管公称尺寸