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1、第六章 燃气管网的水力计算第四节 管网水力计算（2）为了求解环状管网,需列出足够的方程式:1.每一管段的压力降p计算公式为:可得N个公式。（j=1，2，N）（6-57）二、环状管网水力计算(一)环状管网水力计算特点环状管网是由一些封闭成环的输气管段与节点组成。任何形状的环状管网,其管段数N、节点数m和环数n的关系均符合式(6-56)N=m+n-I (6-56)2.每一节点处流量的代数和为零,即 （i=1，2，m-1）(6-58)3.对于每一个环,燃气按顺时针方向流动的管段的压力降定为正值,逆时针方向流管段的压力降定为负值,则环网的压力降之和为零,（n=1，2，n）（6-59）4.燃气管网的计算
2、压力降P等于从管网源点至零点各管段压力降之和pi,即pi-P=0 (6-60)所得方程式数等于管网的零点数q。尚需补充(N-q)个方程。为了求解,我们按供气可靠性原则预先分配流量,按经济性原则采用等压力降法选取管径作为补充条件求解。(二)环状管网水力计算步骤具体步骤如下:1.绘制管网平面示意图,对节点、管段、环网编号,并标明管道长度、集中负荷、气源或调压站位置等。2.计算管网各管段的途泄流量。3.按气流沿最短路径从供气点流向零点的原则,拟定环网各管段中的燃气流向。气流方向总是流离供气点,而不应逆向流动4.从零点开始,逐一推算各管段的转输流量。5.求管网各管段的计算流量。6.根据管网允许压力降和
3、供气点至零点的管道计算长度(局部阻力损失通常取沿程摩擦阻力损失的5%10%),求得单位长度允许压力降,并预选管径。7.初步计算管网各管段的总压力降及每环的压力降闭合差。8.管网平差计算,求每环的校正流量,使所有封闭环网压力降的代数和等于零或接近于零,达到工程允许的误差范围。现假定需要进行计算的环状燃气管网如图6-12所示。经初步计算后环网中各段的管道直径已定,但第I环和第II环的压力降的代数和均不等于零。第环的压力降闭合差为pI,第II环的压力降闭合差为PII。对于低压管网,管网所有管段的流动状况均处在水力光滑区,管道水力计算公式为 (6-61)初步计算的结果,如公式(6-62)所示:或 （6
4、-62）为了使管网中选定的管道直径满足管网压力降闭合差为零的条件,必须进行流量的再分配,其结果是要使各环的压力降闭合差为零,或达到计算的允许精确度。现将管网平差计算中常用的逐次渐近法介绍如下：顺时针方向流动的燃气流量取正号。在上例中I环和环引入校正流量QI和QII,其结果使各环的压力降闭合差分别等于零。因Q与Q相比其值很小,故可认为,引入校正流量后各管段内燃气的流态不改变,则公式可写为:（6-63）将括号内各多项式展开为麦克劳林级数,因Q与Q相比甚小,故只取前两项,即:将式(6-64)代入式(6-63)并加以变换可得:（6-64）以上两式中,第一个括号内所列各项分别等于 和 ,第二个括号内所列
5、各项可写为：根据以上所述可得：（6-65）（6-66）由方程组(6-66)解得的校正流量值为 （6-67）对于任何环,这一近似值的一般形式可写为：（6-68）下一个近似值是加在Q值上的附加项,以使其结果更为精确。考虑到任何环都有一些和邻环共用的管段,故一般形式为：（6-69）在多数情况下,决定校正流量时用两个连续近似值已经可以达到足够的精确度,亦即：高、中压燃气管道的水力计算公式为：（6-70）（6-71）用相似于低压燃气管道的计算方法,求得其环网的校正流量值为：（6-72）压力降闭合差的精度要求对高、中压管网对低压管网对于有零点的管段,由于有了校正流量值,要考虑零点位移问题。（6-73）（6
6、-74）【例6-3】试计算图6-13所示的低压管网,图上注有环网各边长度(m)及环内建筑用地面积F公顷(hm2)。人口密度为600人/hm2,每人每小时的用气量为0.03Nm3,有一个工厂集中用户,其用气量为100Nm3/h。气源是天然气,0=0.75kg/Nm3,=15106m2/s。管网中的计算压力降取p=1000Pa。123456789300400600600400300450450300400100Nm3/h123F=15F=24F=20图6-13 环形管网计算简图【解】计算顺序如下:1.计算各环的单位途泄流量：（1）划分小区。（2）每环小时用气量。（3）计算供气环周边的总长。（4）求
7、单位长度的途泄流量。2.求出各管网中每一管段的计算流量：（1）将管网的各管段依次编号，在距供气点最远处假定零点的位置，同时决定气流方向。（2）计算各管段的途泄流量。（3）计算转输流量，由零点开始，与气流反方向推算到供气点。集中负荷由两侧管段各分担一半。（4）求各管段计算流量。（校验转输流量）3.计算单位长度压力降，各环由供气点至零点的平均距离为1017m,即：4.求校正流量：初步计算后，两个环的闭合差均大于10。一个环的闭合差小于10，但仍进行校正计算。将各环的流量重新分配，各管段的校正流量等于本环的校正流量减去邻环的校正流量，然后根据所得到的流量与预选的管径重新查得单位长度压力降，再求得闭合差，若仍不在误差允许范围内应再进行校正。5.零点漂移问题：由于燃气流量进行了重新分配，集中负荷的预分配量有所调整，并且使零点得位置有所移动。6.校核从供气点至零点得压力降