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1、第四章第四章 燃气管网的水力计算燃气管网的水力计算第二节第二节 城市燃气管道水力计算公式和计算图表城市燃气管道水力计算公式和计算图表一、摩擦阻力系数一、摩擦阻力系数对于不同的流态（层流区、临界区和紊流区）有不同对于不同的流态（层流区、临界区和紊流区）有不同的计算公式。的计算公式。水力摩阻系数水力摩阻系数与气体在管道中流态和管内壁粗糙度有关。与气体在管道中流态和管内壁粗糙度有关。管内壁相对粗糙度管内壁相对粗糙度返回返回等温流动时，高压和低压燃气管道计算的基本公式等温流动时，高压和低压燃气管道计算的基本公式参数参数说明说明对于低压燃气管道：对于低压燃气管道：算术算术平均平均值值低压燃气低压燃气管道
2、中近管道中近似取为似取为1 1A.低压输气管道可能处于层流或紊流光滑区；B.中压和高压输气管道的流态主要处于混合摩擦区和阻力平方区；二、城镇燃气设计规范推荐的燃气管道计算常用到二、城镇燃气设计规范推荐的燃气管道计算常用到的摩阻系数和摩阻计算公式的摩阻系数和摩阻计算公式（一）低压燃气管道（一）低压燃气管道1 1、层流状态（、层流状态（ReRe21002100）2 2、临界状态（、临界状态（2100Re35002100Re3500Re3500）（1 1）钢管和塑料管）钢管和塑料管阿里特苏里公式阿里特苏里公式阿里特苏里公式阿里特苏里公式（2 2）铸铁管）铸铁管以上各式参数说明（压力单位）以上各式参数
3、说明（压力单位）（二）高压和中压燃气管道（二）高压和中压燃气管道（1 1）钢管和塑料管）钢管和塑料管谢维列夫公式谢维列夫公式谢维列夫公式谢维列夫公式阿里特苏里公式阿里特苏里公式阿里特苏里公式阿里特苏里公式（2 2）铸铁管）铸铁管（1 1）和（）和（2 2）中部分参数说明如下，未说明的同低压）中部分参数说明如下，未说明的同低压燃气管道计算公式所注。燃气管道计算公式所注。谢维列夫公式谢维列夫公式谢维列夫公式谢维列夫公式四、燃气管道摩擦阻力损失计算图表四、燃气管道摩擦阻力损失计算图表1、实际应用中，依照上述推荐公式计算出相关参数，绘制成燃气、实际应用中，依照上述推荐公式计算出相关参数，绘制成燃气管道
4、水力计算图表；管道水力计算图表；2 2、课本提供了钢管在高、中压和低压条件下输送天然气和人工燃气、课本提供了钢管在高、中压和低压条件下输送天然气和人工燃气共共4 4张水力计算图表；张水力计算图表；五、附加压头和局部阻力五、附加压头和局部阻力1 1、附加压头、附加压头由于燃气与空气的密度不同，会产生附加压力。由于燃气与空气的密度不同，会产生附加压力。H1H2计算公式：局部阻力局部阻力由实验由实验方法确定方法确定根据不同流通断面根据不同流通断面的几何参数，通过的几何参数，通过相关的计算图表计相关的计算图表计算局部阻力算局部阻力.2 2、局部阻力、局部阻力局部阻力系数一般用实验方法确定，实验时先测出
5、管道中管件、部件或设备等前后的全压差(即局部阻力），除以与特征速度相应的动压，求得局部阻力系数值。实际工程中，管件、部件或设备处的局部阻力系数只取决于管件部件或设备流动通道的几何参数。即使是相同名称的管件、部件，不同的流体管网，其几何参数的差异也会对局部阻力系数的值造成影响，因此也很难用统一的图表计算各种管网的局部阻力。也也可可以以使使用用当当量量长长度度来来计计算算局局部部阻阻力力的的压压力力损损失失，将将各各种种管管件件折折成成某某一一直直径径(d)某某一一长长度度（L2）的的一一段段管管道道，按按照照如如下下公公式式计计算：算：可以通过查表来求得。可以通过查表来求得。参数说明参数说明管段
6、的计算长度L 可由下式求得 管道的压力损失分为：沿程压力损失局部压力损失第三节第三节 燃气分配管网计算流量燃气分配管网计算流量一、燃气管网各管段的输气情况一、燃气管网各管段的输气情况LQNQ1=0Q2转输流量转输流量Q Q2 2LQNQ1Q2=0途泄流量途泄流量Q Q1 1LQNQ1Q2转输流量转输流量途泄流量途泄流量二、途泄流量的计算二、途泄流量的计算1 1、假设在供气区域内用户是均匀分布的、假设在供气区域内用户是均匀分布的；2 2、将供气区域划分为若干小区；、将供气区域划分为若干小区；3 3、求出各小区的燃气用量、求出各小区的燃气用量；4 4、计算各管段比流量（单位长度途泄流量）、计算各管
7、段比流量（单位长度途泄流量）；5 5、管段的途泄流量、管段的途泄流量；作业三、管段计算流量的确定三、管段计算流量的确定为进行变负荷管段的水力计算，可以找出一个假想不变的流量 Q，使它产生的管段压力降与实际压力降相等。这个不变流量 Q 称为变负荷管段的计算流量推导过程推导过程说明：忽略5100.50.5380.5341.00.6060.592对于燃气分配管道，一管段上的分支管数一般不小于 5-10 个，x值在 0.3-1.0 的范围内，从上述两表中所得数值可以看出，此时系数 在 0.5-0.6 之间，水力计算公式中幂指数等于 1.75-2.0 时，值的变化并不大，实际计算中均可采用平均值 a=0
8、.55。故燃气分配管道的计算流量公式为练习四、节点流量四、节点流量产生的管段压力降与实际压力降相等结论结论1、节点流量是、节点流量是从节点流出管网的流量从节点流出管网的流量2、节点流量、管段计算流量、转输流量、途泄流量的区别、节点流量、管段计算流量、转输流量、途泄流量的区别3、管网中所有节点的节点流量之和等于管网入口的总、管网中所有节点的节点流量之和等于管网入口的总流量流量4、管网中各节点的节点流量应该包括相应的、管网中各节点的节点流量应该包括相应的集中流量集中流量S=100 100m2S=100 100m2S=200 100m2单位途泄流量为单位途泄流量为1Nm3/(hm)1、求出、求出Q；
9、Q一、枝状配气管网的水力计算一、枝状配气管网的水力计算第四节第四节 燃气管网水力计算燃气管网水力计算枝状管网水力计算步骤枝状管网水力计算步骤管段管段1-22-33-44-55-64-73-82-92-10管长管长320350280400300350500400450途泄流量途泄流量转输流量转输流量计算流量计算流量管段管段1-22-33-44-55-6管段压力降管段压力降Pa193.94212.2169.70242.42181.82节点节点2345压力压力Pa2806.062593.942424.242181.82管段管段4-73-82-92-10管段压力降管段压力降Pa424.24593.94
10、806.06806.06管段管段4-73-82-92-10管径管径 mm91.510695.73 102.76管段管段1-22-33-44-5管径管径 mm365.37318.15277232.58管段管段5-6管径管径 mm108实际取管径实际取管径管段管段4-73-82-92-10计算管径计算管径mm91.510695.73102.76管段管段1-22-33-44-5计算管径计算管径 mm365.37318.15277232.58管段管段计算管径计算管径 mm实际管径实际管径mm5-6108100实际管径实际管径 mm8010080100实际管径实际管径 mm377832582737219
11、7重新计算管段压降重新计算管段压降管段管段1-22-33-44-55-6管段压力降管段压力降Pa206246237456268管段管段4-73-82-92-10管段压力降管段压力降Pa8327951240580求解下图各管段转输流量和计算流量求解下图各管段转输流量和计算流量管段管段1-22-33-44-55-64-73-82-92-10涂泄涂泄流量流量室内燃气管道计算室内燃气管道计算例题例题以一幢五层楼的一个单元为计算对象，进行室内以一幢五层楼的一个单元为计算对象，进行室内燃气管道的水力计算。计算条件如下：燃气管道的水力计算。计算条件如下：假设每家用户装双眼灶一台，额定用气量为假设每家用户装双
12、眼灶一台，额定用气量为1.4Nm3/h；使用人工煤气，燃气密度为；使用人工煤气，燃气密度为0.46kg/Nm3，运动粘度为运动粘度为24.76 10-6m2/s。1 1）画出管道系统图，在管径和流量变化处分段进行编号。）画出管道系统图，在管径和流量变化处分段进行编号。2）确定计算流量。）确定计算流量。3 3）根据计算流量，初步确定管段管径。根据计算流量，初步确定管段管径。4 4）计算各管段的局部阻力系数，求出当量长度，得）计算各管段的局部阻力系数，求出当量长度，得出管段的计算长度。出管段的计算长度。以管段以管段1212为例进行计算举例为例进行计算举例A A、局部阻力系数、局部阻力系数 查表找出
13、查表找出直角弯头直角弯头5 5个，个，=2.2=2.2；旋塞；旋塞1 1个，个，=4。B、计算、计算Re9090。直直角弯头角弯头管径管径 mm1520253240 50 2.22.121.81.61.1C C、计算摩阻系数、计算摩阻系数 D D、计算当量长度、计算当量长度l l2 2E E、管段计算长度、管段计算长度l l1212l l1212=2.5+4.7=7.2(m)2.5+4.7=7.2(m)5 5）计算单位管长摩擦阻力）计算单位管长摩擦阻力6 6）管段摩擦阻力）管段摩擦阻力7 7）管段附加压头）管段附加压头8 8）管段实际压力损失）管段实际压力损失重复以上步骤，可以求出其他管段的实
14、际压力损失重复以上步骤，可以求出其他管段的实际压力损失最后可以得到：最后可以得到：燃气种类燃气种类从建筑物引入管道到管道末端阻力从建筑物引入管道到管道末端阻力单层建筑单层建筑多层建筑多层建筑人工煤气、矿井气、液人工煤气、矿井气、液化石油气、油气混空气化石油气、油气混空气150Pa250Pa天然气、油田半生气天然气、油田半生气250Pa350Pa低压燃气管道允许阻力：低压燃气管道允许阻力：各节点流量各节点流量节点节点2的流量的流量2返回返回返回返回1、根根据据管管道道直直径径d、燃燃气气的的流流速速和和燃燃气气的粘度求出的粘度求出Re；2、判断流态后选择不同的摩阻计算公式求、判断流态后选择不同的摩阻计算公式求出出；返回返回