第ｌ９卷第３期 天然气工业
天然气放空管路水力计算
幅
、叶学礼．天然气教空营路水力计算天然气Ｉ－业，１９９９；１９（３）：７７－－８１ ７ｊ、／
摘要艘空营路水力计算是天然气集输工程设计中一个夸人担感＊趣、却又常常使＾困枣的问题。高压天
然气通过营路艘空属非稳定流动，教空过程要经历鏖塞流（超临界流）、临界滴、亚音速流三种状态。艘空营路的特
征对气体流动的影响极大．其摩阻作用不客忽视。运用工程流体力学基础理论，结合工程实际，提出一种求解新方
法，印 可压绾流体有摩擦绝热一维流动的范诺方程为基础隶天然气瞬时放空量．运用数值积分法隶累计赣空时
问。计算机程序求解迅速准
主题词天然气管道 确．计算结果符合Ｉ－程实际。
兰堂堂丝 珐放空
公式推导
⑧一 效 薏道
路入口处压力Ｐ】很高，出口处压力Ｐ２远大于环境大
气压力Ｐ ，气流在出口处达到临界流速（当地声速），
马赫数Ｍ ｈ２＝１，气体流动处于壅塞状态，即在Ｐｌ、
Ｔ．、ｄ、Ｌ确定的条件下达到了最大质量流量。气流
剩余压力（Ｐｚ—Ｐ ）在放空管出口外经过一系列斜膨
胀渡膨胀到大气压力Ｐ 。随放空继续，Ｐ 、Ｐ２相应逐
渐下降，但只要Ｐ２仍大于Ｐ ．Ｖ２就仍为临界流速
（Ｍ ｂ２＝１），流动仍处于壅塞状态，即在新的ｐｌ、 ２
条件下达到新的最大质量流量。
（２）临界流状态。随放空继续，ｐｌ、ｐ２相应逐渐
下降，当ｐ２恰好降至等于环境大气压力ｐ 、ｖｚ仍为
临界流速（Ｍ ｍ＝１）时，放空气体处于临界流状
态。
（３）亚音速流状态。随放空继续，气体流动越过
临界状态，ｐ１继续下降，但ｐ２＝Ｐ 保持不变，Ｖ２逐
渐减小，Ｍ ＜ｌ，气体进入亚音速流动状态，质量
流量逐渐减少。只要Ｐ０＞Ｐ。，放空继续进行，直至Ｐ。
＝ ｌ＝Ｐ２＝Ｐ ．放空结束。
气体放空过程的非稳定特点决定了其水力计算
不能套用一般站场管路的达西公式。放空管路较
短，压降极大，流速极高，气体在流动过程中几乎与
一、管路水力计算的基本原理
1、一般管段中水的质量流量G，kg/h，为已知。根据G查询热水采暖系统管道水力计算表，查表确定比摩阻R后，该管段的沿程压力损失Py=Rl就可以确定出来。
局部压力损失按下式计算
（1）
Σξ--------表示管段的局部阻力系数之和，查表可知。
可求得各个管段的总压力损失
（2）
2、也可利用当量阻力法求总压力损失：
当量阻力法是在实际工程中的一种简化计算方法。基本原理是将管段的沿程损失折合为局部损失来计算，即
（3）
（4）
式中ξ d ——当量局部阻力系数。
计算管段的总压力损失ΔP可写成
（5）
令 ξ zh = ξ d +Σξ
式中ξ zh|——管段的这算阻力系数 （6）
又 (7)
则 （8）
设
管段的总压力损失
（9）
各种不同管径的A值和λ/d值及ξ zh可查表。
根据公式（9）编制水力计算表。
3、当量长度法
当量长度法是将局部损失折算成沿程损失来计算的一种简化计算方法，也就是假设某一管段的局部压力损失恰好等于长度为ld的某段管段的沿程损失，即
（10）
式中 ld为管段中局部阻力的当量长度，m。
管段的总压力损失ΔP可写成
ΔP = Py + Pj = Rl + Rld = Rlzh （11）
式中lzh为管段的折算长度，m。
当量长度法一般多用于室外供热管路的水力计算上。 二、热水采暖系统水力计算的方法
1、热水采暖系统水力计算的任务
a、已知各管段的流量和循环作用压力，确定各管段管径。常用于工程设计。
b、已知各管段的流量和管径，确定系统所需的循环作用压力。常用于校核计算。
一、管路水力计算的基本原理
1、一般管段中水的质量流量G，kg/h，为已知。根据G查询热水采暖系统管道水力计算表，查表确定比摩阻R后，该管段的沿程压力损失Py=Rl就可以确定出来。
局部压力损失按下式计算
（1）
Σξ--------表示管段的局部阻力系数之和，查表可知。
可求得各个管段的总压力损失
（2）
2、也可利用当量阻力法求总压力损失：
当量阻力法是在实际工程中的一种简化计算方法。基本原理是将管段的沿程损失折合为局部损失来计算，即
（3）
（4）
式中ξ d ——当量局部阻力系数。
计算管段的总压力损失ΔP可写成
（5）
令 ξ zh = ξ d +Σξ
式中ξ zh|——管段的这算阻力系数 （6）
又 (7)
则 （8）
设
管段的总压力损失
（9）
各种不同管径的A值和λ/d值及ξ zh可查表。
根据公式（9）编制水力计算表。
3、当量长度法
当量长度法是将局部损失折算成沿程损失来计算的一种简化计算方法，也就是假设某一管段的局部压力损失恰好等于长度为ld的某段管段的沿程损失，即
（10）
式中 ld为管段中局部阻力的当量长度，m。
管段的总压力损失ΔP可写成
ΔP = Py + Pj = Rl + Rld = Rlzh （11）
式中lzh为管段的折算长度，m。
当量长度法一般多用于室外供热管路的水力计算上。 二、热水采暖系统水力计算的方法
1、热水采暖系统水力计算的任务
a、已知各管段的流量和循环作用压力，确定各管段管径。常用于工程设计。
b、已知各管段的流量和管径，确定系统所需的循环作用压力。常用于校核计算。
常温清水，温度 t =25°C，其运动粘性系数γ=1.011E-06m2/s管路总长度L=9323m管路直径d=800mm流量Q=3420m3/h 流速ν=1.89m/s雷诺数Re=1.50E+06
管道材料e mm0.0140.20.060.150.5130.0150.51.120.31～3.0胶木管0.030.030.2根据管路查表得△e=0.015mm1、Re≤2320时，λ=4.28E-052、3×103＜Re＜105时，λ=9.05E-03
3、105＜Re＜3×106时，λ=1.08E-02
4、Re＞3×106时，λ=8.91E-03由于雷诺数Re=1.50E+06故λ=1.08E-02故沿程阻力损失hf=22.96m很旧新新混凝土制早先使用过无缝钢管
焊接钢管
镀锌铁管
铸铁管
水泥管强烈生锈或大量积垢新、洁净使用几年后新、涂沥青新、无镀复层早先使用过新、洁净使用几年后新、洁净在净化后锈蚀不大中等程度锈蚀陈旧、生锈沿程阻力损失的计算
Re≤105，流动为层流
105＜Re≤106，流动为过渡状态
Re≥106，流动为紊流查表1-1，不同管道的当量粗糙度△e值，管道状态
