民用建筑低压燃气管道水力计算软件(精)
燃气输配技术燃气管网的水力计算教材
QN
Q1=0 L (a) Q1
Q2
QN L (b) Q1 QN L (c)
Q2=0
Q2
图5-9 燃气管道的计算流量 图5— 9 燃气管道的计算流量
（a）只有转输流量的管段；（b）只有途泄流量的管段； （c）有途泄流量和转输流量的管段
二、变流量低压分配管段计算流量的 确定
1.途泄流量Q1的确定 2.变负荷管段的计算流量的确定
一、燃气分配量为QN；沿程输出的 流量
流经管段，由始端送 至末端，始终恒定不 变的流量
转输流量Q2
按照所具有的途泄流量和转输流量不 同，燃气分配管道可分为以下几类： 1.只有转输流量的管段 （沿程流量 不变） 2.只有途泄流量的管段 （沿程流量 变化） 3.既有途泄流量又有转输流量的管段 （沿程流量变化）
注 意 修 正
4 6 8106 Q（m3 /h）
图5 2 人工干燃气高、中压钢管水力计算图 ρ 0=1kg/m 3 γ 0=25×10 m 2 /s
-6
三、低压燃气管网压力降及压力降分配 在计算低压燃气管网时，需要控制管 道的阻力损失，低压燃气管网压力降分 配应根据经济技术条件确定，详见第六 章。
5.确定各管段中的燃气流向，气流方向总是流离 供气点，不应逆向； 6.计算管网各管段的途泄流量、转输流量和计算 流量； 7.由已知的管网计算压力降和供气点至零点的管 道长度，求得单位长度沿程阻力平均压力降 ，选 择各管段的管径。 8.进行校正计算（即水力平差计算），使所有封 闭环网压力降的代数和等于零或接近于零， 直至 达到工程允许的误差范围。
ΔH=10×（ρk－ρm）×h 附加压力计算结果可正、可负， 当附加压力为正值时，有助于燃气流 动。而当附加压力为负值时，阻碍燃 气流动。
低压燃气管道水力计算公式
低压燃气管道水力计算公式-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1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 R e≤2100λ＝64/R e R e＝dv/γΔP/L＝×1010（Q0/d4）γρ0（T/T0）2、临界状态 R e＝2100~3500λ＝＋（R e－2100）/（65 R e－1×105）ΔP/L＝×106［1＋（ Q0－7×104dγ）/（－1×105dγ）］（Q02/d5）ρ0（T/T0）3、紊流状态 R e≥35001）钢管λ＝［（Δ/d）＋（68/ R e）］ΔP/L＝×106［（Δ/d）＋（dγ/ Q0）］（Q02/d5）ρ0（T/T0）2）铸铁管λ＝［（1/d）＋4960（dγ/ Q0）］ΔP/L＝×106［（1/d）＋4960（dγ/ Q0）］（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 Q0——燃气流量（Nm3/h）d——管道内径（mm）ρ0——燃气密度（kg/Nm3）γ——0℃和时的燃气运动粘度（m2/s）Δ——管壁内表面的绝对当量粗糙度（mm） R e——雷诺数T——燃气绝对温度（K） T0——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——Nm3（20℃和浓度20%时）纯轻烃燃气运动粘度——×10－6m2/s（0℃和时）燃气运动粘度——×10－6m2/s（0℃和时）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。
燃气管道水力计算表
三化业务建设燃气管道水力计算表设计和使用说明完成部门：完成时间：目录一、燃气管道水力计算表的适用范围 (3)二、燃气管道水力计算表的编制依据 (3)三、燃气管道管材和管件的选用 (5)四、燃气管道水力计算表的使用步骤 (6)五、燃气管道管径的推荐值 (7)一、燃气管道水力计算表的适用范围本计算表的适用范围：适用于常温下，中压和低压庭院燃气管道阻力的计算。
可使用本计算表求出给定流量和管径的燃气管道的单位长度压力损失，通过确认单位长度压力损失、总压力损失是否在合理范围内，从而判断所选管径是否合理；平时工作中可使用本计算表求出庭院燃气管道和入户燃气管道的流量、管道阻力损失，得出每个接点的燃气管道压力值。
二、燃气管道水力计算表的编制依据2.1 燃气管道流量的计算根据《城镇燃气设计规范》（GB50028-2006）的10.2.9节，居民生活用燃气计算流量可按下式计算：n h kNQ Q ∑= （1）Q h ——燃气管道的计算流量（m 3/h ）； k ——燃具同时工作系数；N ——同种燃具或成组燃具的数目； Q n ——燃具的额定流量（m 3/h ）；燃具为燃气双眼灶、快速热水器时，同时使用系数按《城镇燃气设计规范》GB50028-2006附录F 取值。
燃具为热水器、浴槽水加热器或采暖炉时，同时使用系数《家用燃气燃烧器具安装及验收规程》CJJ12-99表3.3.6-2取值。
附件xls 文件第一张表中列出了2000户之内的同时使用系数。
2.2 摩擦阻力系数的计算通过求解《城镇燃气设计规范》（GB50028-2006）的6.2.5节给出的柯列勃洛克公式可求出摩擦阻力系数，柯列勃洛克公式为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡λ+-=λRe 51.2d 7.3Klg 21 （2）λ——燃气管道摩擦阻力系数；K ——管壁内表面的当量绝对粗糙度（mm ），对钢管：输送天然气和气态液化石油气时取0.1mm ；输送人工煤气时取0.15mm ；d ——管道内径（mm ）；Re ——雷诺数，无量纲。
低压水力计算程序(最新版)
合计
586.426
局部阻力系数计算及其他说明
λ =64/Re λ =0.03+(Re-2100)/(65Re-100000)
钢管、PE管λ =0.11(K/d+68/Re)
0.25
请选择常用规格
12.36
0.1 Re≤ <Re≤ <Re≤
1.293 2100 3500
铸铁管λ =0.102236（1/d+5158dv/Q）
0.284
镀锌钢管
PE管SDR17.6
PE管SDR11
D22x3.5 D32x3.5 D38x3.5 D45x3.5 D57x3.5 D76x4.0 D89x4.5 D108x5.0 D129x5.0 D159x5.0
管段高差h 附加压头 管段实际压 △H（米） 力损失（Pa) （米） 0.00 0.00 0.00 0.000 0.000 0.000 86.876 378.338 121.212
低 压 水 力ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ计 算 程 序
物性参数
然气密度 运动粘度 管壁绝对粗 空气密度 Kg/Nm3 米2/秒×10^-6 糙度mm Kg/Nm3 0.872 层流区 过渡区 紊流区 2100 3500
无缝钢管
温度 K 293
说明： 1、使用者请勿更改11行（包括11行）以上部分内容，除参数外。 2、红色为自动生成结果的部分，黄色部分为使用者填写的部分，银灰色是基本 的物性参数及说明部分。 3、公式均选自《城镇燃气设计规范》2002年版。
然气密度kgnm秒106管壁绝对粗糙度mm空气密度kgnmre64rere003re210065re100000re钢管pe管011kd68re025铸铁管01022361d5158dvq0284计算流量qm3h管段长度l1公称管径dnmm局部阻力系内径dnmmre流速v管段实际压力损失pa无缝钢管镀锌钢管pesdr176pesdr11请选择常用规格d22x35d32x35d38x35d45x35d57x35d76x40d89x45d108x50d129x50d15
城市民用燃气管网的水力计算
城市民用燃气管网的水力计算我国天然气大发展时代己经到来，随着社会的发展和生产、生活文明程度的提高，要求天然气工业有较快的发展，以改善能源结构，保护大气环境。
随着我国城市能源结构的调整，天然气将成为主要的城市能源。
在城市燃气的发展过程中，民用燃气管网的水力参数计算是城市燃起管网设计、改造、扩建的基础，它直接决定着城市燃气发展的安全稳定性，所以燃气管网的水力分析计算在城市燃气的发展中起着不可替代的重要作用。
它能解决名用管网设计中存在的问题，使工作科学化，理论化。
同时它能推动燃气事业不断向前发展。
一、城市民用燃气管网的水力计算1.气体管流的基本方程天然气在管内流动时，沿着气体流动方向，压力下降，密度减少，流速不断增大，温度同时也在变化，决定燃气流动状态的参数有：压力P、密度P、流速w。
为求解这些参数有三个基本方程[2]：连续性方程、运动方程和气体状态方程。
分别如下：连续性方程：由以上方程组成为非线性方程组，一般情况下没有解，但可忽略某些数值很小的项，并用线性化的方法求得近似解，可作如下假设：1.1由于地下燃气管道的温度变化不大，可以假定燃气在管道内等温流动，即T=常数。
1.2地下燃气管道的标高变化较小，可以不计管道纵轴方向的重力作用分力。
1.3假设气体在管道内作稳定流动，即气体的质量流量在管道的任一截面上为常数，不随时间和距离的变化而改变。
1.4从工程观点出发忽略某些对计算结果影响不大的项，可略去运动方程中对流项和惯性项。
根据以上假设，可得圆断面管道绝热稳定流动的基本方程式：对于低压管道：其中：Pm-管道始端和终端压力的算术平均值。
Pm=（P1+P2）/2≈P0 （1-6）所以低压管道的基本计算公式表达为下列形式[2]二、低压输配气管道的压力降的计算低压天然气管道有Z= Z0 =1所以单位长度的沿程压力降宜按下式计算：三、天然气分配管道计算流量的确定燃气分配管道的各管段根据连接用户的情况分为三种[3]：1.管段沿途不输出燃气，用户连接在管段的末端，这种管段的燃气流量是个常数，其计算流量就等于转输流量。
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燃气管网水力计算的数学建模与算法设计
大连理工大学硕士学位论文燃气管网水力计算的数学建模与算法设计姓名：张文慧申请学位级别：硕士专业：软件工程指导教师：江贺20050612大连理工大学硕士学位论文摘要燃气管网水力分析在城市燃气管网的设计、改造、扩建和运行管理中起着十分重要的作用。
尤其在燃气管网的设计过程中，燃气管网的水力计算是最重要的环节。
因此，正确进行水力计算对整个城市燃气管网的设计尤为重要。
长期以来，燃气管网的水力计算沿用的是传统的平差手算方法，它需要假设初始流量和管径，并需要进行多次校正，在多气源情况下还需要增设虚环。
这种方法要求不断重复繁琐、复杂的手工计算，不仅延长了设计周期，而且极易出错。
尤其是多气源多环的大型管网，计算一种工况就需要一周的时间，而且只能计算～两种情况，同时管径的选择趋于保守，且取值～般偏大，在一定程度上增加了工程投资。
本文在总结前人成果的基础上，首先应用图论的方法分析管网的结构，用矩阵的方法描述管网的各个属性间的关系；其次通过分析水力计算的公式找到管臃属性的接述方式；最后是进行了计算程序的编制，并应用编制的计算程序，对三种不同工作状态下的燃气管网进行的试算，结果满足了各项管网属性及精度的要求。
利用此计算程序可以合理地选取燃气管网的管径；可以从管网结构不同的几个方案中选取水力工况优的方案；可以模拟管网系统中可能出现的事故时管网中各节点的压力和流量的变化，从而合理增大供气系数，并预估管网系统改造对整个系统的影响。
本文的工作对于加快燃气管网的水力计算具有一定的促进作用。
同时，利用计算机自动实现燃气管网的水力计算对于类似的工程计算具有～定的参考价值。
关键词：燃气管网：水力计算；数学建模；算法分析燃气管阿水力计算的数学建模与算法设计ＭａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄａｌｇｏｒｉｔｈｍｄｅｓｉｇｎｏｆｇａｓｎｅｔｗｏｒｋｈｙｄｒａｕｌｉｃｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃａｎａｌｙｓｉｓｏｆｇａｓｐｉｐｅｌｉｎｅｎｅｔｗｏｒｋｐｌａｙｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｔｈｅｐｉｐｅｎｅｔｗｏｒｋｄｅｓｉｇｎ，ｒｅｂｕｉｌｄｉｎｇ，ｅｘｐａｎｓｉｏｎａｎｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｃｏｎｔｒ０１．Ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ，ｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃａｎａｌｙｓｉｓｏｆｇａｓｐｉｐｅ／ｉｎｅｉｓｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｐａｒｔｏｆｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｇａｓｐｉｐｅｌｉｎｅｄｅｓｉｇｎ，Ｓｏ，ｉｔｉｓｖｅｒｙｉｍｐｏｔｅｎｔｆｏｒｇａｓｐｉｐｅｌｉｎｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｗｈｏｌｅｃｉｔｙｔｏａｃｃｕｒａｔｅｌｙｃｏｍｐｕｔｅ．ｎｌｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｏｆｇａｓｐｉｐｅｌｉｎｅｎｅｔｗｏｒｋｇｏｔｕｓｅｄｔｏｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｍｅｔｈｏｄｓ．Ｓｕｃｈｏｌｄｗａｙｎｅｅｄｓｔｈｅｈｙｐｏｔｈｅｓｉｓｏｆｉｎｉｔｉａｌｆｌｏｗａｎｄｐｉｐｅｓｉｚｅ，ａｎｄｎｅｅｄｓｔｏｃｏｒｒｅｃｔｆｏｒｍａｎｙｔｉｍｅｓ．ＳｕｃｈａｄｄｉｔｉｏｎａｌｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｎｏｔｏｎｌｙｐｏｓｔｐｏｎｅｔｈｅｄｅｓｉｇｎｄｕｒａｔｉｏｎａｎｄｉｓｐｒｏｎｅｔｏｆａｉｌｕｒｅｓＦｏｒｌａｒｇｅｐｉｐｅｌｉｎｅｓｗｉｔｈｍｕｌｔｉ－ｓｏｕｒｃｅａｎｄｍｕｌｔｉ—ｃｙｃｌｅ，ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｎｅｅｄｓｍｏｒｅｔｈａｎｏｎｅｗｅｅｋ，ａｎｄｃａｎｏｎｌｙｃｏｍｐｕｔｅｆｏｒｏｎｅｏｒｔｗｏｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．ＡｔｔｈｅＳａｉＴｌｅｔｉｍｅ，ｔｈｅｃｈｏｉｃｅｏｆｐｉｐｅｓｉｚｅｉｓｌｉｍｉｔｅｄａｎｄｌａｒｇｅｒｔｈａｎｎｏｒｍａｌ，ａｎｄｉｎｃｒｅａｓｅｓｔｈｅｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔｏｆｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔｓ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｐｐｌｉｅｓｔｈｅｇｒａｐｈｔｈｅｏｒｙｔｏａｎａｎｙｌｚｅｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｐｉｐｅｌｉｎｅｓ，ａｎｄｍａｔｒｉｘｔｏｄｅｓｃｒｉｂｅｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐａｍｏｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｐｉｐｅｌｉｎｅｓ，Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｆｉｎｄｓｔｈｅｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎｗａｙｏｆｐｉｐｅｌｉｎｅｐｒｏｐｅｒｔｙｂｙａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｇｒａｍｓｔｈｅｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｃｏｄｅｓ，ａｎｄｔｒｉｅｓｔｏｃｏｍｐｕｔｅｏｆ３ｋｉｎｄｓｏｆｐｉｐｅｌｉｎｅｓ．Ｗｉｔｈｔｈｅｎｅｗｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｐｒｏｇｒａｍ，ｔｈｅｐｉｐｅｌｉｎｅｓｉｚｅｃｏｕｌｄｂｅａｃｃｕｒａｔｅｌｙｃｈｏｓｅｎ．ａｂｅｒｅｔｓｏｌｕｔｉｏｎｃｏｕｌｄｂｅｆｏｕｎｄｆｒｏｍｓｅｖｅｒａｌｓｏｌｕｔｉｏｎｓｏｆｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｔｈｉｓｐｒｏｇｒａｍｃｏｕｌｄｂｅｕｓｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｐｏｓｓｉｂｌｅａｃｃｉｄｅｎｔｓｉｎｔｈｅｐｉｐｅｌｉｎｅｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄｓｈｏｗｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｆｌｏｗｉｎｅｖｅｒｙｎｏｄｅｓｏｆｐｉｐｅｌｉｎｅｓ，ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｆｌｏｗｒａｔｉｏＡｎｄｔｈｅｉｍｐａｃｔｏｆｐｉｐｅｌｉｎｅｒｅｂｕｉｌｄｉｎｇｏｎｔｈｅｗｈｏｌｅｓｙｓｔｅｍＣａｌｌｂｅａｎｔｉｃｉｐａｔｅｄ．Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｈａｖｅｉｍｐｒｏｖｅｄｉｎｎｅｔｗｏｒｋｈｙｄｒａｕｆｉｃｃａｃｕｌａｆｉｏｎ．Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ，ｕｓｉｎｇｃｏｍｐｕｔｅｒｃａｃｕｌａｔｅｎｅｔｗｏｒｋａｕｔｏｍａｆｉｃｌｙａｌｓｏｇｉｖｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｏｆｏｔｈｅｒｓｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｐｒｏｊｅｃｔ’ｓｃａｃｕｌａｔｉｏｎ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ＧａｓＮｅｔｗｏｒｋ；ＨｙｄｒａｕｌｉｃＣａｃｕｌａｔｉｏｎ；ＭａｔｈｅｍａｔｉｃａｌＭｏｄｅｌｉｎｇ；ＡｌｇｏｒｉｔｈｍＤｅｓｉｇｎＩＩ—独创性说明作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。
PLStudio for Gas 水力计算软件在天然气工程设计中的应用
摘要本文介绍了英国ESI公司的PLStudio for Gas水力计算软件的特点以及在燃气工程设计中的实际应用情况。
PLStudio for Gas是经过使用证明的，历史悠久的输气管道离线模拟软件，能够对输气管道中的单相流进行稳态模拟和动态模拟，已经在全世界得到了广泛的应用。
本软件具有全功能的图形界面、稳定的数字求解技术、完备的设备模拟、灵活实用的理想化的控制方式和多约束条件设定、温度跟踪、气体属性跟踪、详尽的默认值集合、既能以批处理方式又能以交互（互动）方式运作等特点。
使用本软件可以对输气管道的正常工况和事故工况进行分析，测试和评价输气管道的设计或操作参数的设置，最终获得优化的系统性能。
使用本软件还可以为实时模拟软件的组态提供建模数据。
本文通过具体的工程实例，分别介绍了此软件在典型的枝状燃气管网、环状复杂燃气管网以及在分析动态燃气管网中的具体应用情况，对计算过程、计算结果及如何根据计算结果分析管网情况，确定合理的供气方案作了具体说明。
关键词：天然气；管网；稳态；动态；模拟绪论天然气输配系统的工艺设计过程中，为了合理确定管道系统的设计方案和改造方案、分析各种事故工况及进行有效的调峰和运营管理，借助水力计算软件对燃气输配系统进行仿真模拟是非常必要的。
PLStudio for Gas 水力计算软件具有强大的稳态和动态模拟计算功能，能够模拟管网的运行工况，是用于城市输、配气管网设计的较好软件之一，广泛的应用于天然气利用工程的设计中。
设计人员可以利用软件对输气管道的工艺设计方案进行任何工况下的模拟，从而对方案的可行性、可靠性、灵活性和合理性做出更客观的评价，并根据对多种方案的比选和评价结果选出较好的方案。
一、软件简介PLStudio for Gas是英国ESI公司推出的天然气输配管网模拟计算软件，该软件为离线型天然气管道系统稳态/动态工艺计算和运行计划模拟软件，可用于管道水力计算、运行计划安排、动态过程模拟分析等。