输气管温度分布规律
25摩阻参数与实用输气管流量公式(修改)
第四节 摩阻参数与实用输气管流量公式输气管输量实用计算公式很多，都由上述输气管基本公式（水平管与地形起伏管）演变而来，各公式不同之处是使用的λ计算公式不同（λ仍然是流体力学中一个比较困难的问题，理论上没有一个比较成熟、统一的计算方法，目前仍然采用的是经验公式，因此不同的人，不同的国家采用的经验公式的形式不一样，这样它适应公式的形式也不相同）。
和输油管一样，λ的计算主要取决于流态，而流体流态的划分标准是Re 。
普遍认为Re<3000的流体流态为层流（输气管线这时认为层与层之间没有物质交换），2×105>Re>4000的时候为水力光滑区，Re 大于2×105的时候为混合摩擦区，当更大的时候为阻力平方区。
（现在对于一个输气管道比较重要的就是如何来进行计算Re 的大小）雷诺数计算：首先根据定义，没有单位的无量纲的准数。
4Re VD Q D ρμπν== 044Re a Q VD Q D D ρρρμπμπμ∆=== 由于：24Q V D π= 00Q Q ρρ= 又0a ρρ=∆ 044Re a Q VD Q D D ρρρμπμπμ∆=== 31.206a kg m ρ=代入：0Re 1.536Q D μ∆= 从上式看出，在Q 0、Δ（天然气的相对密度）一定时，Re=f （μ），Re 仅随μ（μ随温度、压力变化而变化的，当在一定温度条件下压力越高，粘度就越大，如果是低压条件下，温度升高，粘度就会升高；高压情况下，在大于100个大气压的时候，温度升高，粘度会降低）而变化，尽管有这个趋势，一般来讲，μ随温度、压力变化范围较小，故输气管全线Re变化不大。
随温度压力下降，μ略有下降，Re↑，输气管的雷诺数一般为106-107，是输油管的几十倍。
一般输气管的Re都处在混摩区和平方区。
在计算摩阻的时候还要用到另一个参数就是管壁粗糙度。
管壁粗糙度：输气管的管壁粗糙度比输油管小，不同的国家，管壁粗糙度有不同的取值，为什么会有差别（主要是不同的国家，它们的制管的工艺、技术及水平都不要一样，因此制造出来的管线的粗糙度也就不相同），对于输油管线来讲，它的粗糙度要大于气管线，这是因为油中含有一些蜡，在运行的过程中蜡要进行析出，沉积、结晶之后，附着在管壁上，使管壁粗糙度有所增加。
26输气管道参数对输气量的影响(修改)
第六节 输气管道参数对输气量的影响现在我们有了输气管的基本公式，也有了常用的一些适用公式，讨论一下管径、管长、压力、温度对输气量的影响，在实际生产过程中，我们对不同的管径它的输量有什么关系，不同的输送压力、不同的输送温度，致使我们的流量增加还是减小，在设计的时候心里有数。
现在以输气管威莫斯公式讨论各种参数对输气量的影响，从而得出某些结论：0.5222.6700.3967Q z P P Q D z TL ⎡⎤-=⎢⎥∆⎢⎥⎣⎦管径D 对输量的影响：Q 0∝D 2.67假设起终点压力、温度、管长都保持一定的条件下，我们可以看出来，输量与管径的22.67成正比，D 增大一倍，输量增加22.67=6.4倍（例子：如果是600mm 的管径，它的输量是每年100亿方，如果管径提高到1200mm ，这时候它的输量可以达到640亿方每年，管径增大1倍，输气的成本不会增加6.4倍，600mm 的管线投资时30个亿，但是1200mm 的管道投资不会是30乘以6.4倍，应该远远低于这个数，因此在设计中管径的选取时非常重要的，当然我们还是希望采用管径比较大的管线，如果是大口径管道，那么它的输量就很高，就要涉及到后备的气源，就是说如果你的大管线的管道建成之后，你的气源得不到保证，这时候尽管可以输送很高的输量，但是你没有那么多气让它输，这时候也是一个比较大的浪费，设计时既不能太小，太小满足不了我们的要求，输送单位体积的气体它的运价就要比较高，如果太大，就会使我们管道不是满负的），所以，加大输气管直径是提高输量的主要措施。
管径的选取是我们在设计一条管线中一个最重要的环节，就是如何来确定输气管的管径，确定的时候我们刚才说了，要考虑气源，同时还要考虑市场的需求，就是我能不能需要这么多的气体，尽管我有很大的输气量，但是我们末端的市场得不到保证，没有人用这个气，用气量很少，这样气体输送过去后也没有地方储存，这也是一个问题，这就是管径对输量的影响。
mttXX煤层气集输设计规范
mtt-XX煤层气集输设计规范篇一：煤层气集输问题与对策煤层气集输问题与对策/阿山摘要：煤层气属非常规天然气，煤层气的集输不同于常规天然气，从管材的选型到管网布置，从井场采气到气站集气输送，水分和煤粉是影响输送的主要不利因素，对管路气体中固相及液相杂质的分离是提高输送效率的主要途径。
主题词：煤层气管网管材井场工艺集输站工艺管道积液概述：煤层气俗名“瓦斯”，它是一种混合气体，它的主要成分是甲烷，占瓦斯体积的90%左右（沁水盆地煤层气甲烷含量达97%以上），此外瓦斯中还含有少量的二氧化碳、氮气、乙烷及微量的其他气体。
常规天然气主要以游离气存在于砂岩为主要储集层的孔隙或裂隙中，而煤层气主要90%以上是以吸附状态附着于煤基质颗粒表面上，只有少量的煤层气以游离态储存在煤岩的割理、裂隙和孔隙中，或者溶解在煤层的水中。
采出的煤层气中，一般含有饱和的水蒸气和杂质，水汽和杂质是煤层气中有害无益的组分，对输送产生较大的影响，严重时会堵塞管道和阀门而影响供气，现场常采用加热、节流、分离、脱水等工艺对煤层气进行处理，以保证安全平稳地输送合格的煤层气，因而对集输系统的探讨研究具有十分重要的意义。
一、管网布置集输管线分为采气管线和集气管线，集气管线又分为集气支线和集气干线。
采气管线是气井到集气站的管线，一般直径较小（一般为73~114mm沁水盆地也有使用108及159管线），集气支线是集气站到集气站或集气站到集气干线的管线，一般直径较大（159~325mm），集气干线是将各集气站或集气支线的来气集中输送到集配气总站或加气站的管线，一般直径很大（一般为219~457mm，，沁水盆地也有508、559管线），集输管网流程如下：目前煤层气的集气管网一般有枝状管网、环状管网和放射状管网三种类型。
实际的集气管网常常是两种或三种的组合。
图2集气管网的形式取决于井位和产气量和井口压力。
二、集输管材的选取目前集输管网常用的管材有金属管道和PE管道（聚乙烯管）。
第五章 输气管的热力计算new
26
输油管温降公式
（5-7）
TL = T0 + (TR − T0 )e − aL
3
实际计算时， 实际计算时，干线输气管上可取 Di = 2.5 ~ 3 0 C MPa 。计算 结果表明，输气管的温降曲线如图5-1所示 所示， 结果表明 ，输气管的温降曲线如图 所示， 由于气体的 密度远小于油品密度， 与同样直径的输油管相比 ， 质量 密度远小于油品密度 ， 与同样直径的输油管相比， 而定压比热相差不大， 流量只有油管的1 4 ~1 3，而定压比热相差不大，在同样的 K，T0，D和L条件下，输气管的 值大很多，温降比输油 ， 条件下， 值大很多， 和 条件下 输气管的a值大很多 管快得多，温降曲线较陡。 管快得多，温降曲线较陡。
iC4H10 2.5
nC4H10 1.0
CO2 10.0
H2S 29.0
21
六、防止水合物形成的方法
防止水合物的形成不外乎破坏水合物形成的温度、 防止水合物的形成不外乎破坏水合物形成的温度、压力 和水分条件，使水合物失去存在的可能。这类方法很多， 和水分条件，使水合物失去存在的可能。这类方法很多， 主要有： 主要有： 1.加热 加热 2.降压 降压 3.添加抑制剂 添加抑制剂 4.干燥脱水 干燥脱水
9
第四节 水合物
一、水合物及其形成条件 水合物又称水化物， 水合物又称水化物，是天然气中某些组分与水分在一定 温度压力条件下形成的白色结晶，外观类似密致的冰雪， 温度压力条件下形成的白色结晶，外观类似密致的冰雪， 密度为0.88~0.90g/cm3 ， 遇火可燃烧 ， 俗称 “ 可燃冰 ” 。 遇火可燃烧， 俗称“ 可燃冰” 密度为 研究表明，水合物是一种笼形晶格包络物， 研究表明，水合物是一种笼形晶格包络物，水分子借氢 键结合形成笼形结晶，气体分子被包围在晶格之中。 键结合形成笼形结晶，气体分子被包围在晶格之中。
温度与人体呼吸系统的关系
温度与人体呼吸系统的关系温度是指物体或空气的热度，它与人体呼吸系统密切相关。
人体的呼吸系统包括鼻腔、咽喉、气管和肺部等部位，它们与温度之间存在着一定的相互影响。
首先，温度对人体鼻腔的影响不可忽视。
鼻腔是呼吸系统的入口，其主要功能是过滤、加湿和加温吸入的空气。
当环境温度较低时，鼻腔会通过血液循环的方式将冷空气加热，以保证进入肺部的空气温度适中。
相反，当环境温度较高时，鼻腔会通过减少血液循环的方式降低空气的温度，以防止过热对呼吸系统的损伤。
因此，温度的变化可以影响到鼻腔的功能，进而影响到呼吸系统的正常运作。
其次，温度对人体咽喉的影响也是十分重要的。
咽喉是食物、液体和空气的通道，它与呼吸系统紧密相连。
当环境温度较低时，咽喉会受到冷空气的刺激，引起咳嗽或痉挛现象。
这是因为咽喉的肌肉会紧缩以保护呼吸道免受寒冷空气的侵害。
而当环境温度较高时，咽喉则容易出现干燥和炎症等问题，这可能导致喉咙疼痛和声音沙哑等不适症状。
因此，适宜的温度可以保护咽喉免受温度的伤害，维护呼吸系统的正常功能。
此外，温度对人体气管和肺部的作用也不容忽视。
气管是连接咽喉和肺部的管道，而肺部是呼吸系统最重要的器官，负责进行气体交换。
温度的变化会影响到气管和肺部的血液循环和气体交换能力。
在寒冷的环境下，气管和肺部的血管会收缩，减少热量散失，以保持体内的稳定温度。
而在炎热的环境下，气管和肺部的血管则会扩张，促进散热，以维持体温平衡。
这种调节是为了保护呼吸系统免受温度极端的伤害，以确保其正常的功能和效率。
总的来说，温度与人体呼吸系统之间存在着密切的关系。
适宜的温度可以促进呼吸系统的正常运作，减少不适症状的发生。
因此，在日常生活中，我们应该注重保持室内外温度的适宜，并避免暴露在极端的温度环境下，以维护呼吸系统的健康。
同时，对于存在呼吸系统问题的人群，如哮喘患者或慢性呼吸道疾病患者，更应该重视温度对其健康的影响，合理调节环境温度，减少症状的加重，提高生活质量。
26输气管道参数对输气量的影响(修改)
第六节 输气管道参数对输气量的影响现在我们有了输气管的基本公式，也有了常用的一些适用公式，讨论一下管径、管长、压力、温度对输气量的影响，在实际生产过程中，我们对不同的管径它的输量有什么关系，不同的输送压力、不同的输送温度，致使我们的流量增加还是减小，在设计的时候心里有数。
现在以输气管威莫斯公式讨论各种参数对输气量的影响，从而得出某些结论：0.5222.6700.3967Q z P P Q D z TL ⎡⎤-=⎢⎥∆⎢⎥⎣⎦管径D 对输量的影响：Q 0∝D 2.67假设起终点压力、温度、管长都保持一定的条件下，我们可以看出来，输量与管径的22.67成正比，D 增大一倍，输量增加22.67=6.4倍（例子：如果是600mm 的管径，它的输量是每年100亿方，如果管径提高到1200mm ，这时候它的输量可以达到640亿方每年，管径增大1倍，输气的成本不会增加6.4倍，600mm 的管线投资时30个亿，但是1200mm 的管道投资不会是30乘以6.4倍，应该远远低于这个数，因此在设计中管径的选取时非常重要的，当然我们还是希望采用管径比较大的管线，如果是大口径管道，那么它的输量就很高，就要涉及到后备的气源，就是说如果你的大管线的管道建成之后，你的气源得不到保证，这时候尽管可以输送很高的输量，但是你没有那么多气让它输，这时候也是一个比较大的浪费，设计时既不能太小，太小满足不了我们的要求，输送单位体积的气体它的运价就要比较高，如果太大，就会使我们管道不是满负的），所以，加大输气管直径是提高输量的主要措施。
管径的选取是我们在设计一条管线中一个最重要的环节，就是如何来确定输气管的管径，确定的时候我们刚才说了，要考虑气源，同时还要考虑市场的需求，就是我能不能需要这么多的气体，尽管我有很大的输气量，但是我们末端的市场得不到保证，没有人用这个气，用气量很少，这样气体输送过去后也没有地方储存，这也是一个问题，这就是管径对输量的影响。
天然气物性参数及管线压降与温降的计算
整个计算过程的公式包括三部分：一．天然气物性参数及管线压降与温降的计算 二．天然气水合物的形成预测模型 三．注醇量计算方法一．天然气物性参数及管线压降与温降的计算 天然气分子量标准状态下，1kmol 天然气的质量定义为天然气的平均分子量，简称分子量。
∑=ii M y M(1) 式中 M —气体的平均分子量，kg/kmol ；y i —气体第i 组分的摩尔分数；M i —气体第i 组分的分子量，kg/kmol 。
天然气密度混合气体密度指单位体积混合气体的质量。
按下面公式计算： 0℃标准状态∑=i i M y 14.4221ρ (2) 20℃标准状态∑=i i M y 055241.ρ (3) 任意温度与压力下∑∑=ii ii V y M y ρ(4)式中 ρ—混合气体的密度，kg/m 3；ρi —任意温度、压力下i 组分的密度，kg/m 3； y i —i 组分的摩尔分数；M i —i 组分的分子量，kg/kmol ； V i —i 组分摩尔容积，m 3 /kmol 。
天然气密度计算公式gpMW ZRTρ= (5)天然气相对密度天然气相对密度Δ的定义为：在相同温度，压力下，天然气的密度与空气密度之比。
aρρ∆=(6) 式中 Δ—气体相对密度；ρ—气体密度，kg/m 3； ρa —空气密度，kg/m 3，在P 0=101.325kPa ，T 0=273.15K 时，ρa =1.293kg/m 3；在P 0=101.325kPa ，T 0=273.15K 时，ρa =1.293kg/m 3。
因为空气的分子量为28.96，固有28.96M∆=(7) 假设，混合气和空气的性质都可用理想气体状态方程描述，则可用下列关系式表示天然气的相对密度28.96gg ga a pMW MW MW RT pMW MW RT∆===(8) 式中 MW a —空气视相对分子质量；MW g —天然气视相对分子质量。
天然气的虚拟临界参数任何气体在温度低于某一数值时都可以等温压缩成液体，但当高于该温度时，无论压力增加到多大，都不能使气体液化。
4.简答题(输气工)
输气工技能竞赛试题库（简答题）1.天然气中的杂质有何危害？答：1.增加输气阻力，使管线输送能力下降；2.含硫地层水会腐蚀管线和设备；3.天然气中的固体杂质在高速流动时会冲蚀管壁；4.使天然气流量测量不准。
2.清管球与管壁密封不严引起球停止运动的处理办法有哪些？答：1）发第二个球顶走第一个球；2）增大球后进气量，提高推求压力；3）排放球前天然气，增大推求压差引球，使球启动进行；4）将2和3方法同时使用。
3.SHAFER气液联动阀有哪几种操作方法？若气液联动阀自动切断且不能正常复位，应如何开启？答：有远程气动操作、就地气动操作、就地手动操作。
若执行器发生故障无法复位，可关闭执行器引压管控制阀门，放空执行器内的气体，采用就地手动方法，液压驱动执行器将阀门开启。
4.列举RTU阀室干线阀门关六种异常断的原因？答：①失电或电压过低；②电子控制箱程序混乱或丢失；③电磁阀线圈烧毁；④雷击产生大电流干扰导致误操作；⑤超过阀门关断的设定值即低压、高压以及压降速度；⑥人工误操作关断5.简述天然气的组成？答：天然气是由甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等重碳氢化合物和少量的其他气体如：氮气、氦气、一氧化碳、二氧化碳、水汽、有机硫等组成的。
6.含水天然气对输气生产有何影响？答：（1）对金属产生腐蚀（2）形成水化物堵塞管道、阀门、仪表（3）增大输气阻力（4）降低天然气的燃烧值（5）增加管理费用7.调压橇的结构和工作原理？答：调压橇由SSV阀、PCV阀、PV阀组成，PV阀是工作调节阀，具有压力和流量调节的功能，正常时按压力调节，当用户用气量较大超过设定的供气量，且阀后压力低于设定压力时，不按压力进行调节，而是进行流量控制。
当PV 阀工作失灵，阀后压力超高时，PCV阀作为监控调节阀进行工作调压，如果阀后压力继续升高，达到SSV安全切断阀的动作压力时，SSV阀进行安全切断。
8.简述 GD快开盲板开启步骤及注意事项？答：（1）注意事项:1）检查容器进出口阀门是否完全关闭，没有任何压力来源；2）检查盲板筒体内腔压力，压力表示值未回零严禁操作；3）开闭盲板操作由一人进行，其他人员监护；4）在开启、关闭操作过程中，快开盲板的正面不能站人。
29输气管的热力计算（完整）
29输气管的热力计算（完整）第九节输气管的热力计算这章我们主要讲述在输气管里面，能量的转换，由于输气管的温度和周围环境的温度有温差，这章我们来讲如何计算输气过程中，气体的温度随着输送距离的改变。
实际输气管线都不是等温流动（在第本章前面讲到，假设温度时常数，我们知道这个假设和实际是有出入的，这节就讲我们实际的输气管线温度的变化规律），热力计算的目的：1.计算平均气体温度，和平均压力一起计算z值，即平均温度求Q。
2.根据沿线温降曲线（根据温降曲线结合压降曲线），分析凝析水和水合物可能形成的段落。
在输气管线中一个非常重要的特点就是，在某些压力、温度条件下，如果管线中还有水分的话，它就会形成天然气的水合物，天然气的水合物和凝析水在哪个位置能形成，它们形成的条件，我们就需要通过温降曲线结合压降曲线来进行判断可能形成的区段。
3.为管线热应力计算和绝缘层选材提供依据。
（在设计管线的时候，我们要对管线的局部的一些应力来进行校核，对管线的可靠性来进行校核，如弯头，有跨越的地方等等，校核时候很重要的一个参数就是热应力，因为管线是钢材的，它有一个特性就是热胀冷缩，根据最高温度和最低温度差，当热胀和冷缩的时候他有一个热应力，这时候我们就需要进行计算温度，为计算提供一个基础？的数据；同时根据温度可以选择绝缘层的材料，绝缘层材料是和温度有关系的，温度不同，对绝缘层的要求也不一样）。
一、公式推导由第二章稳定流动的气管能量方程（基础就是前面的三个方程）22V dQ d h sg ??=++(流体与外界的换热量等于流体自身能量的变化）教材中推导时忽略了后两项一个是动能的变化，另一个是位能的变化。
由热力学第一定律，开口系统（闭口系统和开口系统，这个开口系统他有一个流动功pv ，）稳定过程的能量方程：公式中的h 、是指焓。
dpdQ dh vdp dh ρ=-=-dx 管段上，单位质量气体的热量变化等于焓增dh 减去vdp ，vdp 是气体膨胀功和推动功的代数和，即：211221pdv p v p v =-?dQ 包含了两个部分：与外界交换的热量和摩擦生热。
天然气管道输送(第三章：输气管道水力计算第二次课)
标准输气管道流量的比值（流量系数，kp）来使计算得到简化的方法，称
使得水力摩阻系数逐渐增大，使输气能力降低，因此引入E表示输气管道的
实际输气能力偏离理论输气能力的层度。
我国规定：DN 300～800 E=0.8 ～0.9
DN>899
E=0.91 ～0.94
E = Qr = λ
Q
λr
2014-04-22
天然气管道输送 3
天然气管道的水力计算
第五节 输气管道压力分布与平均压力
Vs
= VT
PCP P0
293.15 TZ
3）设计壁厚
平均压力点前采用等强度管（不同壁厚的管道），后采用等壁厚管。
（按照PCP）由任意一点的压力公式，得
PCP =
PQ2
−
(PQ2
−
PZ2
)
xCP L
xCP
=
PQ2 − PC2P PQ2 − PZ2
L
2014-04-22
天然气管道输送 6
天然气管道的水力计算
4 提高起点压力或降低终点压力对流量的影响
很显然，提高起点压力或降低终点压力都可以使管道输量增加，但效 果不一样。
(PQ + ΔP)2 − PZ2 = PQ2 + 2PQ ΔP + ΔP 2 − PZ2 PQ 2 − (PZ − ΔP)2 = PQ2 + 2PZ ΔP − ΔP 2 − PZ2
2ΔP(PQ − PZ ) + 2ΔP2 = 2ΔP(PQ + ΔP − PZ ) > 0
=
⎜⎜⎝⎛
D2 D1
⎟⎟⎠⎞2.6
¾ 输气管道长度（站间距）的影响
Q2 Q1
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输气管温度分布规律
输气管段的热力计算主要有两个目的，一是为同一管段的水力计算服务，二是预测管段中出现凝析液及水合物的情况。
由输气管段的流量公式可知：在其他条件一定的前提下，输气管段的流量取决于整个管段中气体的平均温度，而这一平均温度又取决于整个管段沿轴向的温度分布。
另一方面，输气管段的稳态温度分布又取决于该管段的流量。
因此，输气管段的稳态水力计算与热力计算实际上是相互耦合的一对问题。
为了求出一个输气管段的流量与沿线温度分布，需要联立求解输气管段的流量关系式和温度分布关系式。
由于这两个关系式中的气体物性取决于气体温度和压力，故要进行精确的联立求解是相当困难的。
为此，在工程上通常采用近似解法，即：先假定输气管段的平均温度，按该温度计算输气管段中气体的物性参数并计算输气管段的流量，然后根据该流量求出输气管段沿线的温度分布及平均温度，若该平均温度与假设的平均温度之差满足工程精度的要求，则计算结束；否则，以计算出的平均温度作为新的假设平均温度并重复前面的计算过程，直到输气管段平均温度的假设值与新的计算值之差满足工程上的精度要求为止。
对于一个等直径、等流量的输气管段，若已知管道起点x=0处的温度T=T1，则其沿线轴向温度分布可以用输气管道温降基本公式(3-14)描述：
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