管道输气能力理论计算
输气管道水力计算相关公式
Px=
4587143 Pa
Px=[PQ2-(PQ2-PZ2)*x/
已知起点、终点压力，计算输气管道平均压力
管道的平均压力 Pcp= 4748879 Pa
PCP=(2/3)[PQ+PZ2/(P
已知起点压力，计算输气管道任一点压力
说明：以长输管道常用的潘汉德A式和潘汉德B式为例进行推导，仅限于阻力平方区，其他的计算可由本
潘汉德B式
PZ=
1842028 Pa
PZ={PQ2-[Q/(C2ED2.53)1/0.51Z△0.96
起点温度 ℃ 5
终点温度 ℃ 5
式
0.64 3510000 0.95 110000 278.15 0.67 293.15 K m K m Pa
用D计算,长距 离输气管道， 109.8225672 公式进行了简 化 0.0384 C的数值见右表
输气管道断面面积 A= 标准参比压力 天然气气体常数 P0= R=
0.321699 m2 101325 Pa 428.5075 m2/(s2•K)
平坦地区输气管道质量流量公式
M=
109.7884431
常数C 平坦地区输气管道体积流量公式 （注：工程设计及生产上通常采用的是标况 下的体积流量，因此将质量流量进行转换）
[Q/(C2ED2.53)1/0.51Z△0.961TL]}0.5
管道内径 起点压力 mm 640 MPa 5.8
终点压力 MPa 3.51
管线长度 km 110
平坦地区输气管道基本公式
输气管道质量流量 M= 计算段起点压力 水力摩阻系数 空气气体常数 PQ= λ = Ra= kg/s 5800000 Pa 0.0094 287.1 m2/(s2•K) 管道内径 计算段终点压力 天然气压缩系数 输气管道计算段长度 天然气平均温度 气体相对密度 标准参比温度 D= PZ= Z= L= T= △= T0= 用A计 算
输气管道工艺计算
输气管道工艺计算A.0.1 当输气管道沿线的相对高差△h≤200m且不考虑高差影响时，气体的流量应按下式计算：式中：q v——气体(P0＝0.101325MPa，T＝293K)的流量(m3／d)；E——输气管道的效率系数(当管道公称直径为300mm～800mm时，E为0.8～0.9；当管道公称直径大于800mm时，E为0.91～0.94)；d——输气管内直径(cm)；P1、P2——输气管道计算管段起点和终点的压力(绝)(MPa)；Z——气体的压缩因子；T——气体的平均温度(K)；L——输气管道计算段的长度(km)；△——气体的相对密度。
A.0.2 当考虑输气管道沿线的相对高差影响时，气体的流量应按下式计算：式中：α——系数(m-1)，，R a为空气和气体常数，在标准状况下，R a＝287.1m2／(s2·K)；△h——输气管道计算管段的终点对计算段的起点的标高差(m)；n——输气管道沿线计算管段数，计算管段是沿输气管道走向从起点开始，当相对高差≤200m时划作一个计算管段；h i、h i-1——各计算管段终点和对该段起点的标高差(m)；L i——各计算管段长度(km)。
附录B 受约束的埋地直管段轴向应力计算和当量应力校核B.0.1 由内压和温度引起的轴向应力应按下列公式计算：式中：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——由内压产生的管道环向应力(MPa)；E——钢材的弹性模量(MPa)；α——钢材的线膨胀系数(℃-1)；t1——管道下沟回填时的温度(℃)；t2——管道的工作温度(℃)；P——管道设计内压力(MPa)；d——管子内径(mm)；δn——管子公称壁厚(mm)。
B.0.2 受约束热胀直管段，应按最大剪应力强度理论计算当量应力，并应满足下式要求：式中：σe——当量应力(MPa)；σs——管材标准规定的最小屈服强度(MPa)。
附录C 受内压和温差共同作用下的弯头组合应力计算C.0.1 当弯头所受的环向应力σh小于许用应力[σ]时，组合应力以σe应按下列公式计算：式中：σe——由内压和温差共同作用下的弯头组合应力(MPa)；σh——由内压产生的环向应力(MPa)；σhmax——由热胀弯矩产生的最大环向应力(MPa)；σb——材料的强度极限(MPa)；P——设计内压力(MPa)；d——弯头内径(m)；δb——弯头的壁厚(m)；[σ]——材料的许用应力(MPa)；F——设计系数，应按本规范表4.2.3和表4.2.4选取；φ——焊缝系数，当选用符合本规范第5.2.2条规定的钢管时，φ值取1.0；t——温度折减系数，温度低于120℃时，t取1.0；σs——材料标准规定的最小屈服强度(MPa)；βq——环向应力增强系数；σo——热胀弯矩产生的环向应力(MPa)；r——弯头截面平均半径(m)；R——弯头曲率半径(m)；λ——弯头参数；M——弯头的热胀弯矩(MN·m)；I b——弯头截面的惯性矩(m4)。
管道输气能力理论计算
管道输气能力理论计算管道输气能力是指管道在一定的压力、温度和流量条件下，所能输送的天然气或其他气体的最大量。
管道输气能力的理论计算依赖于流体力学和热力学原理，以及管道的几何特征、材料性质等因素。
以下是关于管道输气能力理论计算的一些主要内容。
首先，管道输气能力的计算需要确定流体的压力、温度和密度等参数。
在计算之前，需要根据设计要求和现场实际情况确定管道的内径、长度、输送气体的物理性质以及管道的工作条件等参数。
其次，根据流体力学原理，可以利用连续方程和能量方程来计算管道内气体的速度和压力变化。
连续方程用来描述流体的连续性原理，即单位时间内流过管道截面的质量必须相等。
能量方程则用来描述气体的能量变化，包括气体的压力、温度和速度等参数的关系。
通过连续方程和能量方程的计算，可以得到管道内气体的流速、压力分布和温度分布等参数。
根据这些参数可以进一步计算输气能力。
然后，根据管道的几何特征和气体的流动性质，可以采用一些经验公式或者理论模型来计算管道的输气能力。
其中最常用的是Colebrook公式和Weymouth公式。
Colebrook公式用来计算流体在光滑管道中的摩擦阻力系数，该公式基于实验数据和经验关系，可以准确地计算管道内气体的摩擦阻力。
根据Colebrook公式，可以计算出管道的摩擦系数，并据此计算管道的压力损失。
Weymouth公式是一种经验公式，可以用于计算管道中天然气的流量和压力降。
该公式基于气体的流动特性和管道的几何参数，根据Weymouth公式可以计算出管道的流量系数和压力降。
利用上述公式和模型，可以计算出管道的输气能力，即单位时间内通过管道的气体质量或体积。
除了上述方法，还可以采用数值模拟方法，如计算流体力学（CFD）方法来计算管道的输气能力。
CFD方法可以更准确地模拟管道内气体的流动和压力变化，从而得到更准确的输气能力计算结果。
总之，管道输气能力的理论计算是一个复杂的过程，需要考虑诸多因素，如管道的几何特征、气体的物理性质、流体力学原理等。
第六章 输气管道水力计算
e
a( S3 SQ )
a( S SQ )
P e
a ( S Z 1 S Q ) 2 Z 1
P e
2 a( S Z SQ ) Z
bM LZ
2
e
a( S Z SQ )
e Z 1 a( S Z S Z 1 )
a(S
SQ )
14
2
另外，由于 因此：
e
aS
(aS ) 2 (aS ) 3 1 aS 2! 3!
e aSZ 1 aSZ 1 a( S Z S Q ) 1 aS
(aSi ) 2 (aSi 1 ) 2 1 aSi [1 aSi 1 ] e aSi e aSi 1 a 2 2 1 ( S i S i 1 ) a( S i S i 1 ) a( S i S i 1 ) 2
处于阻力平方区的天然气管道，粗糙度 是确定水力摩阻系数的决定因素，粗糙 度取值的正确与否直接关系到计算结果 的准确性。输气管道设计时所采用的粗 糙度是指绝对当量粗糙度（或有效粗糙 度），它包括了管子表面粗糙度，焊缝， 弯头以及腐蚀等的综合影响。因此绝对 当量粗糙度应该是管线运行时的平均粗 糙度。一般比管壁粗糙度大2%～11%。
P P e
2 Q 2 Z
aS
e aS 1 bM L( ) aS
2
对每一段都可以写上述形式的方程：
e aS1 1 PQ2 P 2 e aS1 bM 2 L1 ( ) 1 aS1 e aS 2 1 2 2 aS 2 2 P P2 e bM L2 ( ) 1 aS 2 e aS3 1 aS 3 P22 P32 e bM 2 L3 ( ) aS3
输气管道水力等计算公式(输气管道设计与管理)
潘汉德 注：该式适用于管径从168.3mm到610mm，雷诺数范围从 尔A式 14×106的天然气管道 潘汉德 注：该式适用于管径大于610mm的天然气管道 尔B式
λ= 0.008159
m /s 0.0000109 (Ns)/m2 0.44 16 m m3/s
2
三个公式可任选一个,其中二式用 三式用的是体积流量）
第一边界雷诺数 Re1= 第二边界雷诺数 Re2=
2174.974 3210493
前苏联取k=0.03mm，我国常取
输量不大、净化程度较差
雷诺数范围从5×10 到
6
的天然气管道
管壁的当量粗糙度
k=
0.00005 m
水力摩阻系数λ 水力摩阻系数λ的计算
1、光滑区 2、混合摩擦区 λ= 0.009146 λ= 0.012997 或 0.011836166
λ= 0.012368
威莫斯 注：此公式取k=0.mm，适用于管径小、输量不大 的矿区集气管网 公式
3、阻力平方区
λ= 0.009436
雷诺数
Re=
0
0
33307000﹤Re﹤Re1 Re﹥3000 流态为紊流 Re1﹤Re﹤Re2 Re﹥Re2 流态判断 光滑区 混合摩擦区 阻力平方区 阻力平方区 注：目前美国取k=0.02mm， 0.05mm 第一边界雷诺数 第二边界雷诺数
计算雷诺数
气体流速 气体密度 气体相对密度 v= ρ= △= 0.65 1.206 kg/m3 kg/s （含推导过程，三个公式可任选一个 的是质量流量，三式用的是体积流量 m/s kg/m3 气体运动粘度 气体动力粘度 管道内径 ν= = D=
空气密度（标况） ρa= 输气管道质量流量 M=
输气管道流量（标况） Q=
一般常用管道输气能力计算公式
一般常用管道输气能力计算公式
管道容积计算
V=AL=πD2L/4
其中：V:管道的体积，m3
L:管道的长度，m
D:管道的内径，m
圆周长公式：C=πD或者C=2πR
圆面积公式：S=πR2或者S=πD2/4
C：圆周长，m
D：圆直径，m
R：圆半径，m
标准状态下天然气体积计算
根据理想气体状态方程式公式计算标准状态下天然气体积。
PnVn/Tn=P1V1/T1=常数（理想气体状态方程式）
其中：Pn：气体在标准状态下的压力Mpa
Vn：气体在标准状态下的体积Nm3
Tn：气体在标准状态下的温度K
P1：气体在工作状态下的压力Mpa
V1：气体在工作状态下的体积Nm3
T1：气体在工作状态下的温度K
一般输气管线的通过能力公式
管线吹扫所用天然气量的计算可按一般输气管线的通过能力公式计算。
Q=5033.11D8/3[(P12-P22)/GTZL]1/2
管线放空能力的近似计算公式：
Q=382.78D8/3[(P12-P22)/L]1/2
其中：Q：天然气的体积Nm3
D：输气管道内径cm
P1：输气管道起点压力Mpa
P2：输气管道终点压力Mpa G：天然气的真实相对密度
T：天然气的绝对温度
Z：天然气的压缩因子
L：输气管道长度Km。
输气管径计算
一般常用管道输气能力计算公式
管道容积计算
V=AL=πD2L/4
其中：V:管道的体积，m3.
L:管道的长度，m
D:管道的内径，m
圆周长公式：C=πD或者C=2πR
圆面积公式：S=πR2或者S=πD2/4
C：圆周长，m
D：圆直径，m
R：圆半径，m
标准状态下天然气体积计算
根据理想气体状态方程式公式计算标准状态下天然气体积。
PnVn/Tn=P1V1/T1=常数（理想气体状态方程式）
其中：Pn：气体在标准状态下的压力Mpa
Vn：气体在标准状态下的体积Nm3
Tn：气体在标准状态下的温度K
P1：气体在工作状态下的压力Mpa
V1：气体在工作状态下的体积Nm3
T1：气体在工作状态下的温度K
一般输气管线的通过能力公式
管线吹扫所用天然气量的计算可按一般输气管线的通过能力公式计
算。
Q=5033.11D8/3[(P12-P22)/GTZL]1/2管线放空能力的近似计算公式：
Q=382.78D8/3[(P12-P22)/L]1/2
其中：Q：天然气的体积Nm3
D：输气管道内径cm
P1：输气管道起点压力Mpa
P2：输气管道终点压力Mpa
G：天然气的真实相对密度
T：天然气的绝对温度
Z：天然气的压缩因子
L：输气管道长度Km。
常用公式
一、输气常用计算公式1． 输气量计算用公式：当管段起终点得相对高差小于200米时[]51.053.2961.0222111522ZTLGP P EdQ -=当管段起终点得相对高差大于200米时()51.01)1(53.2112961.0222111522⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧∑=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-+∆+-=-ni i i i L aL h h ZTLG h a P P Ed Q式中：Q ：气体流量（P 0=0.101325Mpa,T 0=293.15K ）,m 3/d ； d ：输气管内径，cm ；P 1,P 2：输气管计算段起点、终点的气体压力（绝），MPa ； Z ：气体的压缩系数；T ：气体的平均温度，非精确计算时可简化为加权平均值； L ：计算段长度，km ； G ：气体的相对密度；E ：输气管的效率系数，DN 为300～800时，E=0.8～0.9； a ：系数，a=0.0683(G/ZL)，m -1; Δh ：输气管段终点和起点的在日常运行管理过程中，针对鄯乌线当前实际（管线长度 L=301.625Km ；管径457×6mm ；），因此，此公式可简化为：Q输 = 7967538⎥⎦⎤⎢⎣⎡-TL PP 22210.51（Nm 3/h ）2． 管道储气量计算公式式中：Q 储=管道的储气量，Nm3; V —管道的容积,m3; T 0—293.15K; P 0—0.101325Mpa; T —气体的平均温度；P 1m —管道计算段内气体的最高平均压力（绝），Mpa ； P 2m —管道计算段内气体的最低平均压力（绝），Mpa ； Z 1、Z 2—对应P1m 、P2m 时的气体压缩系数。
3．平均压力P m 及管道任意点气体压力P x 计算公式：⎪⎪⎭⎫- ⎝⎛=221100Z m P Z m P T P VT Q储)(3221221P P P P P m ++= （MPa ）LXP P P P x )(222121--=(MPa)4．管道内气体平均温度t 、沿线任意点温度t X 计算式：t X =t 0+( t 0+t 0)e -aX式中：t —管道计算段内气体平均温度，℃； t 0—管道周围介质温度，℃； t 1—管道计算段内起点气体温度，℃； t X —管道任意点气体温度，℃； e —自然对数底数，e=2.718； L —管道计算段的实际长度，Km ； X —管道计算段起点至任意点的长度，Km;⎪⎭⎫⎝⎛--+=aL -1010e QL t t t t PQGC KDa610256.225⨯=a—计算常数；K—管道内气体到土壤的总传热系数，W/m2〃℃；D—管道外直径，m；Q—气体流量（p0=0.101325Mpa,T0=293.15K），m3/d；G—气体的相对密度；C P—气体的定压比热，J/kg〃℃。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
计算管道输气能力的经验公式：
设输气管线为水平，无高程变化，故忽略考虑流速增大引起的动能压降较摩阻压降则：总压降梯度为摩阻压降梯度：
dp/dz=f*ρ*v^2/2/D
已知参数有：
D 管道直径m q
sc 流量，m 3/d
γg 气体比重f 摩阻系数
用平均压力和平均温度计算平均
计算步骤：
1、计算气体平均Z、粘度μ和比
2、假定一个流量，计算雷诺数
3、计算摩阻系数f
4、计算流量qsc
式：
，无高程变化，故忽略重位压降；
的动能压降较摩阻压降下，一般可忽略。
摩阻压降梯度：
ρ*v^2/2/D
L管道长度，m
p1、p2分别为管道起点和终点压力，Mpa T1、T2分别为管道起点和终点温度，℃
均温度计算平均Z。
气体平均Z、粘度μ和比重γg
一个流量，计算雷诺数Re。