天然气管道流速计算公式

气体管道流速计算公式在我们的日常生活和工业生产中，气体管道的流速计算可是个相当重要的事儿。

想象一下，你家里的天然气管道，如果流速不合理，那做饭的时候火可能就忽大忽小，甚至还可能出现危险呢！气体管道流速的计算公式，就像是一把神奇的钥匙，能帮助我们解开很多关于气体流动的谜题。

它的公式是：流速 = 流量 / 管道截面积。

先来说说流量。

流量呢，就是在单位时间内通过管道某一截面的气体体积。

这就好比是在一段时间内，有多少辆车通过了一个路口。

比如说，在一个小时内，有 100 立方米的气体通过了管道，那这 100 立方米就是流量啦。

再讲讲管道截面积。

这就像是管道这个“通道”的宽窄程度。

比如说，管道的直径是 10 厘米，那根据圆的面积公式（π乘以半径的平方），就能算出管道的截面积。

举个例子吧，有一个工厂的气体输送管道，直径是 0.5 米，我们先算出它的截面积，半径就是 0.25 米，截面积就是 3.14×0.25×0.25 =0.19625 平方米。

假设每小时通过的气体流量是 500 立方米，那流速就是500÷0.19625 ≈ 2550 米/小时。

这个计算公式在很多实际场景中都大有用处。

比如说，在空调系统中，我们要确保气体的流速合适，才能让房间里的温度均匀舒适。

如果流速太快，可能会吹得人不舒服；流速太慢，又达不到制冷或制热的效果。

还有在化工生产中，气体流速的控制对于反应的进行和产品的质量都有着至关重要的影响。

比如在合成氨的过程中，氮气和氢气的流速需要精确控制，才能保证反应的高效进行。

在实际应用中，计算气体管道流速可不只是简单地套公式，还得考虑很多其他因素。

比如说，气体的温度和压力。

温度高了，气体分子运动就更活跃，流速可能就会发生变化；压力大了，气体被压缩，同样也会影响流速。

我记得有一次，我去一家工厂参观，他们的一个生产环节出了问题，产品的质量老是不稳定。

技术人员排查了很久，最后发现是气体管道流速出了偏差。

管径计算1流量Q(Nm3/h)工作温度压力下转化为标况下的流量2压力P1min(bar)3流速V(m/s)4进口管径DN(mm)1流量Q(Nm3/h)2压力P1min(bar)3管径DN(mm)4流速V(m/s)1流速V(m/s)2压力P1min(bar)3管径DN(mm)4流量Q(Nm3/h)253240506580100 125 150 200 250 3001200111bar=0.1Mpa=1kg/cm2122.250133324422831.050233903630.43615.290699543.246000.035016019229-7642515452515742515115251518025153042515460算低压为202515719 25151123 25151617 25152875 25154493 25156470流量Q(m3/h)在工作温度压力下的1003流速V(m/s)6进口管道内径(mm)38管内各介质常用流速范围：煤气：在管道长50～100米P≤2.0KPa时 0.75～3m/SP≤20.0KPa时 8～12m/S天然气为30m/S管材和压力也不同.一般塑料管由于为绝缘材料,容易产电,一般为5m/s,在管道长50～100米P2.0KPa时0.75～3M/S；P20.0KPa时 8～12M/S；天然气为30M/S 2.从管径上区分DN=200时7M/S；DN=100时6M/S；DN≤80时4M/S；天然气站场流速按8~12m/s控制 ；CNG加气站的出口压力是25Mpa,出口的流速应小于5m/s煤气：在管道长50～100米管径P≤2.0KPa时 0.75～3m/SP≤20.0KPa时 8～12m/S天然气为30m/S20000000022831.0530000000034246.58管径要求。

m/s。

料管由于为绝缘材料,容易产生静一般为5m/s,有提到。

速8-12m/s。

一、天然气计量原理及计算方法测量原理：天然气流经节流装置时，流速在孔板处形成局部收缩，从而使流速增加，静压力降低，在孔板前后产生静压压差，气流的流速越大，孔板前后产生的差压越大，从而可通过测量差压来衡量天然气流经节流装置的流量大小。

（注：这种测量流量的方法是以能量守恒定律和流动连续性方程为基础的。

）1、天然气流量的计算方法1）公式引用SY/T6143—1996 标准Q n= A s CEd2F G∑F z F T√p1△p其中：Q n——体积流量Nm3/h 标准状态：0.101325MpaA s——计量系数 1.145X10-2C——流出系数0.6E——渐进速度系数 1d——孔板开孔直径F z——超压缩因子 1.1F G——相对密度系数 1.1∑——可膨胀性系数 1F T——流动温度系数 1经过推导和实践中运用，找出各个系数与本站输气计量中的关系。

推导出了经验公式，简便了运算，便于掌握。

输气站流量计算经验公式：Q n = 8.4×10-3d2√p1△p注意：（1）上述公式系数取值要精确，计算误差在5%左右。

（2）天然气计量中对孔板上端面，锐角等要求较严格，孔板必须经检验合格方可使用。

（3）上述公式是对于确定的孔板可推出孔板的测量范围。

如反过来，知道了一定的流量，也可算出需要多大的孔板。

2、输气管线储气量的计算输气管线储气量的计算（引用《输气管道设计与管理》）Q储= VT0/P0T（P1m/Z1-P2m/Z2）式中：Q储——管道的储气量m3V——管道的容积m3V=53275.56 m3（轮库输气管线长192.4km、管径610mm、壁厚7—8mm）T0——293.15kP0——0.101325MpaP1m P2m——分别为计算管内气体的最高、最低平均压力（绝压）MPa，一般P2m为0。

Z1Z2——对P1m P2m气体压力下的压缩系数。

（Z1=Z2）T——气体的平均温度k注：上式可作为压力P1降到P2可有多少m3的天然气计算式。

整个计算过程的公式包括三部分：一．天然气物性参数及管线压降与温降的计算 二．天然气水合物的形成预测模型 三．注醇量计算方法一．天然气物性参数及管线压降与温降的计算 天然气分子量标准状态下，1kmol 天然气的质量定义为天然气的平均分子量，简称分子量。

∑=ii M y M(1) 式中 M —气体的平均分子量，kg/kmol ；y i —气体第i 组分的摩尔分数；M i —气体第i 组分的分子量，kg/kmol 。

天然气密度混合气体密度指单位体积混合气体的质量。

按下面公式计算： 0℃标准状态∑=i i M y 14.4221ρ (2) 20℃标准状态∑=i i M y 055241.ρ (3) 任意温度与压力下∑∑=ii ii V y M y ρ(4)式中 ρ—混合气体的密度，kg/m 3；ρi —任意温度、压力下i 组分的密度，kg/m 3； y i —i 组分的摩尔分数；M i —i 组分的分子量，kg/kmol ； V i —i 组分摩尔容积，m 3 /kmol 。

天然气密度计算公式gpMW ZRTρ= (5)天然气相对密度天然气相对密度Δ的定义为：在相同温度，压力下，天然气的密度与空气密度之比。

aρρ∆=(6) 式中 Δ—气体相对密度；ρ—气体密度，kg/m 3； ρa —空气密度，kg/m 3，在P 0=101.325kPa ，T 0=273.15K 时，ρa =1.293kg/m 3；在P 0=101.325kPa ，T 0=273.15K 时，ρa =1.293kg/m 3。

因为空气的分子量为28.96，固有28.96M∆=(7) 假设，混合气和空气的性质都可用理想气体状态方程描述，则可用下列关系式表示天然气的相对密度28.96gg ga a pMW MW MW RT pMW MW RT∆===(8) 式中 MW a —空气视相对分子质量；MW g —天然气视相对分子质量。

天然气的虚拟临界参数任何气体在温度低于某一数值时都可以等温压缩成液体，但当高于该温度时，无论压力增加到多大，都不能使气体液化。

请教：已知管道直径D，管道内压力P，能否求管道中流体的流速和流量？怎么求已知管道直径D，管道内压力P，还不能求管道中流体的流速和流量。

你设想管道末端有一阀门，并关闭的管内有压力P，可管内流量为零。

管内流量不是由管内压力决定，而是由管内沿途压力下降坡度决定的。

所以一定要说明管道的长度和管道两端的压力差是多少才能求管道的流速和流量。

对于有压管流，计算步骤如下：1、计算管道的比阻S，如果是旧铸铁管或旧钢管，可用舍维列夫公式计算管道比阻s=d^ 或用s=d^计算，或查有关表格；2、确定管道两端的作用水头差H=P/(ρg)，)，H 以m为单位；P为管道两端的压强差(不是某一断面的压强），P以Pa为单位；3、计算流量Q：Q = (H/sL)^(1/2)4、流速V=4Q/^2)式中：Q―― 流量，以m^3/s为单位；H――管道起端与末端的水头差，以m^为单位；L――管道起端至末端的长度，以 m为单位。

管道中流量与压力的关系管道中流速、流量与压力的关系流速:V=C√(RJ)=C√[PR/(ρgL)]流量：Q=CA√(RJ)=√[P/(ρgSL)]式中：C――管道的谢才系数；L――管道长度；P――管道两端的压力差；R――管道的水力半径；ρ――液体密度；g――重力加速度；S――管道的摩阻。

管道的内径和压力流量的关系似呼题目表达的意思是：压力损失与管道内径、流量之间的关系，如果是这个问题，则正确的答案应该是：压力损失与流量的平方成正比，与内径方成反比，即流量越大压力损失越大，管径越大压力损失越小，其定量关系可用下式表示：压力损失（水头损失）公式（阻力平方区）h=*n^2 * L* Q^2/d^上式严格说是水头损失公式，水头损失乘以流体重度后才是压力损失。

式中n――管内壁粗糙度；L――管长；Q――流量；d――管内径在已知水管:管道压力、管道长度330、管道口径200、怎么算出流速与每小时流量？管道压力、如把阀门关了，水流速与流量均为零。

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。

第一章测试1【单选题】(2分)通常我们将20℃、1atm的工况称为（）A.基准标况B.化学标况C.工程标况D.物理标况2【单选题】(2分)如果一直天然气的相对分子量为M，则可通过下列哪个式子计算天然气的密度值？A.M/22.4B.M/1.293C.M/28.963【单选题】(2分)在计算天然气相对密度时，空气密度是一个很重要的常数。

空气在0℃和20℃下的密度值分别为（）kg/m3和（）kg/m3A.1.293；1.293B.1.206；1.293C.1.293；1.206D.1.206；1.2064【单选题】(2分)在定压条件下，以下关于气体粘度性质的表述正确的是（）A.温度越高，粘度越大。

B.温度越高，粘度越小。

C.在低压范围内，温度越高粘度越小；高压范围内，温度越高粘度越大。

D.在低压范围内，温度越高粘度越大；高压范围内，温度越高粘度越小。

5【单选题】(2分)对于纯净物的饱和蒸汽压是（）的单值函数。

A.压力B.密度C.温度D.热值6【单选题】(2分)世界第一条大型跨海洲际输气管线是（）A.阿意输气管道B.乌连戈伊-中央输气管道C.阿拉斯加输气管道7【单选题】(2分)我国最大规模的气田是（）A.元坝气田B.普光气田C.苏里格气田8【单选题】(2分)我国已探明页岩气储量31.58万亿立方，居世界（）A.第三B.第二C.第一9【单选题】(2分)输气干线上每隔（）会设有截断阀。

A.5-8kmB.200-500kmC.100-200kmD.20-30km10【单选题】(2分)城镇居民用户所使用的天然气中会加入（）作为添味剂。

A.乙硫醇B.氨气C.硫化氢11【多选题】(4分)天然气当中杂质水的危害体现在以下哪些方面？A.水蒸气会降低天然气热值B.在一定压力、温度条件下，水还能和天然气中的轻组分生成固体冰雪状水合物，堵塞管道C.会减少输气截面，增加输气阻力D.酸性气体（H2S,CO2）形成酸性水溶液，对管内壁产生腐蚀12【多选题】(4分)天然气比较公认的定义是（）的气体。

天然气管道置换方法和置换流速控制的研究发表时间：2018-11-12T11:51:26.820Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第17期作者：星玉华李靖[导读] 为确保天然气管道、设施在投产环节的安全，一般在长输管道。

西宁中油燃气有限责任公司 810000摘要：参考国内燃气公司成熟经验，对城市天然气管道置换技术进行分析，对城镇管网管道系统置换控制参数及控制方法进行探讨。

关键词：天然气管道；置换技术；过程控制1天然气置换方法为确保天然气管道、设施在投产环节的安全，一般在长输管道、天然气厂站和新建管网的投产中都选用惰性气体进行管道、设备的整体置换。

但在城市管网维修后和用户低压管道的投产过程中，由于管网结构的多样化、惰性气体置换操作复杂且成本高等原因，一般采用天然气直接置换。

本文结合燃气行业标准和国内实际情况，详细探讨城市天然气管网的置换及置换控制方法。

1.1置换准备天然气置换是一项具有高度风险的操作，在置换过程中若控制不当，就极可能发生恶性事故，造成严重的人员伤亡和财产损失。

结合国内燃气行业在天然气置换中普遍采取的安全措施和要求，置换前必须进行以下准备工作：（1）新建管道的置换应在强度试验、严密性试验、吹扫清管、干燥合格后进行。

（2）间接置换应采用氮气或其他无腐蚀、无毒的惰性气体为置换介质。

（3）置换前必须要制定详细的置换方案，并对方案进行评估。

（4）参与置换的人员穿戴防止静电的服装和装备，现场准备防爆工具。

（5）准备足够数量的呼吸器、准备灭火器并置于适当的位置。

（6）现场必须设置安全警戒范围，并设置“禁止火源”、“禁止吸烟”等安全警示标牌。

（7）置换进气端处必须安装压力表、温度计，条件允许时尽量将进气端设置于流量计前端。

（8）放散点选择较为空旷的场所，放散管口应高出地面2.5m以上，同样设置警戒隔离区。

（9）置换前进行管道接地，并测试接地电阻不大于10欧姆。

（10）置换管道末端应设置取样检测口，并配备气体含量检测仪器，当置换末端气体含氧量不大于2%或可燃气体浓度大于90%时即可认为置换合格。

（1）差压式流量计差压式流量计是以伯努利方程和流体连续性方程为依据，根据节流原理，当流体流经节流件时（如标准孔板、标准喷嘴、长径喷嘴、经典文丘利嘴、文丘利喷嘴等），在其前后产生压差，此差压值与该流量的平方成正比。

在差压式流量计中，因标准孔板节流装置差压流量计结构简单、制造成本低、研究最充分、已标准化而得到最广泛的应用。

孔板流量计理论流量计算公式为：式中，qf为工况下的体积流量，m3/s；c为流出系数，无量钢；β=d/D，无量钢；d为工况下孔板内径，mm；D为工况下上游管道内径，mm；ε为可膨胀系数，无量钢；Δp为孔板前后的差压值，Pa；ρ1为工况下流体的密度，kg/m3。

对于天然气而言，在标准状态下天然气积流量的实用计算公式为：式中，qn为标准状态下天然气体积流量，m3/s；As为秒计量系数，视采用计量单位而定，此式As=×10-6；c为流出系数；E为渐近速度系数；d为工况下孔板内径，mm；FG为相对密度系数，ε为可膨胀系数；FZ为超压缩因子；FT为流动湿度系数；p1为孔板上游侧取压孔气流绝对静压，MPa；Δp为气流流经孔板时产生的差压，Pa。

差压式流量计一般由节流装置（节流件、测量管、直管段、流动调整器、取压管路）和差压计组成，对工况变化、准确度要求高的场合则需配置压力计（传感器或变送器）、温度计（传感器或变送器）流量计算机，组分不稳定时还需要配置在线密度计（或色谱仪）等。

（2）速度式流量计速度式流量计是以直接测量封闭管道中满管流动速度为原理的一类流量计。

工业应用中主要有：①涡轮流量计：当流体流经涡轮流量传感器时，在流体推力作用下涡轮受力旋转，其转速与管道平均流速成正比，涡轮转动周期地改变磁电转换器的磁阻值，检测线圈中的磁通随之发生周期性变化，产生周期性的电脉冲信号。

在一定的流量（雷诺数）范围内，该电脉冲信号与流经涡轮流量传感器处流体的体积流量成正比。

涡轮流量计的理论流量方程为：式中n为涡轮转速；qv为体积流量；A为流体物性（密度、粘度等），涡轮结构参数（涡轮倾角、涡轮直径、流道截面积等）有关的参数；B为与涡轮顶隙、流体流速分布有关的系数；C为与摩擦力矩有关的系数。