燃气管道水力计算

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 Re≤2100λ＝64/Re Re＝dv/γΔP/L＝1.13×1010（Q0/d4）γρ0（T/T0）2、临界状态 Re＝2100~3500λ＝0.03＋（Re －2100）/（65 Re－1×105）ΔP/L＝1.88×106［1＋（11.8 Q0－7×104dγ）/（23.0Q－1×105dγ）］（Q02/d5）ρ（T/T）3、紊流状态 Re≥35001）钢管λ＝0.11［（Δ/d）＋（68/ Re）］0.25ΔP/L＝6.89×106［（Δ/d）＋192.26（dγ/ Q0）］0.25（Q2/d5）ρ（T/T）2）铸铁管λ＝0.102［（1/d）＋4960（dγ/ Q）］0.284ΔP/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 Q——燃气流量（Nm3/h）d——管道内径（mm）ρ——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） Re——雷诺数T——燃气绝对温度（K） T——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——1.658kg/Nm3（20℃和浓度20%时）纯轻烃燃气运动粘度——1.92×10－6m2/s（0℃和101.325kPa时）燃气运动粘度——11.1×10－6m2/s（0℃和101.325kPa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。

燃气管网水力计算公式
1）庭院燃气管道的计算公式：
Q=N Q K K n t ∑0
式中：
Q ——庭院燃气管道的计算流量（Nm 3/h ）；
K t ——不同类型用户的同时工作系数，当缺乏资料时，可取K t =1； K 0——相同燃具或者相同组合燃具数；
N ——相同燃具或相同组合燃具数；
Q n ——相同燃具或相同组合燃具的额定流量（Nm 3/h ）
2）中压管网水力计算公式：
Z T T d
Q 1027.1L P P 052102221ρλ⨯=- ⎥⎦⎤⎢⎣
⎡+-=λλRe 51.23.7d K 2lg 1 式中：
P 1，P 2 ——管道始、末端的燃气绝对压力(kP a )；
Z ——压缩因子，当燃气压力小于1.2MPa （表压）时，压缩因子取1.0； L ——管段计算长度(km)；
Q ——燃气流量(Nm 3／s)；
d ——管道内径(m)；
ρo ——燃气的密度（Kg/Nm 3）；
λ——摩擦阻力系数；
K ——管壁内表面的当量粗糙度（mm ）；
Re ——雷诺数（无量纲）；
3）低压燃气管道单位长度的摩擦阻力损失应按下式计算：
0527T T d
1026.6p ρλQ l ⨯=∆ 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；
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）；
T ——设计中所采用的燃气温度（K ）；
T 0——273.15(K)；。

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)。

庭院燃气管道水力计算1）低压燃气管道的基本计算公式（单位长度的摩擦阻力损失）低压燃气管道单位长度的摩擦阻力损失应按下式计算：L∆P ＝6.26×107λ52d Q ρ0T T （公式2）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；计算方法如下公式3-公式6计算。

L——燃气管道的计算长度（m ）； 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）；T——设计中所采用的燃气温度（K ），本设计中取燃气温度为15℃； T 0——273.15（K ）；不同流态下，摩擦阻力系数λ值不同，计算公式如下：层流状态（Re<2100）：Re64=λ （公式3） 临界状态（Re=2100~3500）：510-65Re 2100Re 03.0-+=λ （公式4） 紊流状态（Re>3500）： 钢管 25.0Re 68d 11.0⎪⎭⎫ ⎝⎛+∆=λ （公式5）铸铁管284.0Q d 5158d 1102236.0⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=v λ （公式6）式中 λ——燃气管道摩擦阻力系数；Re ——雷诺数，vdw=Re ，d 为管道内径（m ），w 为管道断面的平均流速（m/s ），d——管道内径（mm ）；Q——燃气管道的计算流量（m 3/h ）；v ——燃气的运动粘度（m 2/s ）；△——管壁内表面的当量绝对粗糙度，对钢管：输送天然气和气态液化石油气时取0.1；输送人工煤气时取0.15。

对于庭院燃气管道，燃气在管道中的运动状态绝大多数在紊流过渡区，因此一般取25.0Re 68d 11.0⎪⎭⎫ ⎝⎛+∆=λ，相应的单位长度的摩擦阻力损失计算公式为：L ∆P＝6.9×10625.0Q d 2.192d ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+∆v 52dQ ρ0T T（公式7） 2）低压燃气管网压降及压降分配（1）城镇低压燃气管道从调压柜到最远端燃具的管道允许阻力损失城市燃气管网与用户的连接有两种方法：一、通过用户调压器与燃具连接，这样管网中压力的波动不影响用户处的压力，燃器具就能在相对恒定压力下工作；二、用户直接与低压管网相接，这样，随着管网中流量的变化和压力的波动，燃具前的压力也随之变化。

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。

城市燃气输配燃气管网水力计算-V1城市燃气输配燃气管网水力计算是燃气工程设计过程中必不可少的一环。

它是通过对管网进行水力计算，确定管道的压力、流量等参数，为城市燃气供应提供技术支持，保证燃气的正常运行。

下面将从以下几个方面重新整理城市燃气输配燃气管网水力计算有关的知识点。

一、燃气管道水力计算的基本原理燃气管道水力计算的基本原理是根据能量守恒定律，利用流体力学原理，通过进行管道两端的能量综合计算来求得流量和压力等参数。

其中包括燃气管道发生的各种压力损失以及其他影响燃气流动的因素，例如管道长度、直径、弯头、支管、过渡段等。

通过将这些因素综合计算，可以准确地得出燃气管道的运行参数。

二、燃气管道水力计算的步骤燃气管道水力计算一般分为如下三个步骤：1. 燃气管道网络建模：通过对燃气管道网络进行细致、准确的测量，将其绘制成二维或三维的管道网络图。

2. 计算管道参数：通过利用流量公式、雷诺方程、柯西方程、能量方程等相关公式，计算出燃气管道中的各项参数，包括流量、管道内径、燃气速度、压力损失和压力等。

3. 优化管道设计：根据不同的需求，最终确定燃气管道的直径、长度、过渡段长度、弯头数量和位置等参数，保证燃气管道的正常运行和经济性。

三、燃气管道水力计算中的注意事项在进行燃气管道水力计算时需要注意以下几点：1. 计算前要进行充分的资料搜集和地质勘测，对管道周边的环境进行全面考虑，尤其是在斜坡地形、复杂交叉、城市市区等情况下。

2. 对于有多段管道组成的管线网络，要进行分段计算，逐步求解出整个管道系统的参数，避免全面计算会带来的困难。

3. 选择合适的计算模型和数值方法，保证模型的准确性和计算精度。

四、结论燃气管道水力计算是确保城市燃气运行安全的必要条件，采取合适的计算方法，建立完善的管道网络模型，严格控制各项参数，最终实现燃气管道的正常运行，为广大城市居民提供高品质、高效率的燃气服务。