输气工艺计算
输气管道工艺计算
输气管道工艺计算输气管道工艺计算是为了确定输气管道在运输气体过程中的流量、压力损失、速度和温度等参数，以保证管道运行安全和经济。
在进行输气管道工艺计算前，需要先了解管道的基本参数和条件，如管道直径、长度、流体介质、入口压力和温度等。
输气管道的工艺计算主要包括以下几个方面：1. 流量计算：根据输气量和管道直径等参数，确定气体在管道中的流量。
常用的流量计算公式有经验公式、物理模型和数值模拟等。
根据计算结果，可以选择合适的管道直径以满足输气要求，并确保气体在管道中的流速合理。
2. 压力损失计算：输气管道在运输过程中会产生一定的压力损失，主要包括管阻力、摩擦阻力和局部阻力等。
通过压力损失计算，可以确定管道每段长度上的压力损失，并根据需要进行管道增压或减压处理。
3. 速度计算：速度是指气体在管道中运动的速率，通过速度计算可以确定气体在管道中的流速是否合适。
过大的流速会导致能量损失和管道冲刷，过小的流速则会影响输气效率。
一般来说，气体在输气管道中的速度不宜超过一定的限制值，可以根据速度计算结果进行相应的调整。
4. 温度计算：气体输送过程中的温度变化也是需要考虑的因素之一。
通过温度计算，可以确定气体在管道中的初始温度和末端温度，以及温度梯度和温度变化率。
温度计算结果有助于确定气体输送过程中的热损失和冷却需求，以便选择合适的绝热措施。
总之，输气管道工艺计算是一个综合性的工作，需要考虑多个参数和因素的综合影响。
通过合理的计算和分析，可以确保管道的输气过程安全、高效和经济。
输气管道工艺计算是输气工程领域中非常重要的一步，它关系到输气管道的安全性、经济性和运行效率。
在进行输气管道工艺计算之前，需要获取一系列的输入参数，如输气量、管道直径、管道长度、管道材质、气体性质、入口压力和入口温度等。
这些参数的准确性和完整性对于工艺计算结果的准确性和可靠性至关重要。
首先，对于输气管道的流量计算，可以根据流量计算公式来进行。
这些公式包括经验公式、物理模型和数值模拟等。
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)。
气力输送计算
精心整理
气力输送计算
一、设计依据和主要参数确定
1、输送量（G ）
输送管在正常工作中最大物料量：20T/H
2、输送风速(V)
气力输送装置中空气在管道中运动要有一个最有利的经济速度，此速度。
风速过高动力消耗过大。
动力消耗几乎与风速的三次方成正比。
风速过低，对物料输送量变化的适应小，工作不稳定易发生堵塞或掉料。
所以应该在保证输送工作稳定可靠的前提下，尽量采用低风速。
通常当物料比重和颗粒愈大、输送浓度越高、或者有弯曲和水平输送时所需风速取大值，反之则取较低数值。
一般输送粮粒的风速为20-25m/s.
我们考虑到我们输送距离短，弯头少等实际情况选择输送风速为22m/s.
3、输送浓度（υ）
输送浓度即气体输送中气体所含输送物料的质量浓度。
我国粮食行业一般输送稻谷等粮粒时取υ=3-5.我们根据实际情况取υ=4
4、风量（Q ） 根据公式y G Q υ==2
.1410203⨯⨯=4.17×103 m 3/h y —空气的比重取1.2Kg/m 3
考虑到系统漏风和储备所需风量为Q=1.1×4.17×103=4.58×103 m 3/h
5、输料管直径D 根据公式=⨯==22
1058.48.188.183V Q D 271.1
精心整理
我们进行取整，得输料管直径D=300mm。
6、压力损失（P）。
输气管道工艺计算
输气管道工艺计算输气管道的布置是指对管道的走向、沿线设计、标高等进行合理的安排，以满足输气管道的运行和施工要求。
在进行输气管道的布置计算时，需要考虑以下几个方面：1.管道走向设计。
根据输气管道所经过的地形、地貌、建筑物等因素，确定管道的走向，以最短的距离和最低的建设成本连接输气站和用户。
2.沿线设计。
确定管道沿线各个节点的位置和数量，以保证管道的均匀分布和连续运行。
3.标高设计。
根据地形起伏和管道的运行要求，确定管道的标高，以保证管道在水平和垂直方向上的稳定运行。
4.交叉设计。
在设计管道的布置时，需要考虑与其他管道、道路、河流等的交叉，确定合适的交叉方式和位置，以确保施工和运行的安全和顺畅。
土建工程是指对输气管道的基础、支架、绝热、防护等土建工程进行计算和设计，以保证输气管道的安全和稳定运行。
在进行土建工程的计算时，需要考虑以下几个方面：1.基础设计。
根据土壤的承载力、地质情况等因素，确定合适的基础形式和尺寸，以确保输气管道的稳定性。
2.支架设计。
根据管道的直径、材料和重量，确定合适的支架形式和间距，以保证管道在运行和施工过程中的稳定性。
3.绝热设计。
根据管道的运行温度和环境温度，选择合适的绝热材料和绝热层厚度，以减少能量损失和保持管道的温度稳定。
4.防护设计。
对于在地下或水下敷设的管道，需要进行防腐蚀、防冲刷等设计，以保护管道免受外界环境的损害。
在进行输气管道工艺计算时，通常采用数学模型和计算软件来进行计算和分析。
根据输气管道的实际情况，输入相关的参数，软件可以自动生成管道的布置和土建工程设计，并进行相关的计算和分析。
总之，输气管道工艺计算是保证管道安全运行和施工的重要环节。
通过合理的布置设计和土建工程计算，可以减少工程成本和风险，提高管道的运行效率和可靠性。
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。
气力输送计算
气力输送计算1输送量（G）输送量的大小通常由工艺过程所决定的。
但作为气力输送计算依据的输送量G，应该是输送管在正常工作中可能遇到的最大量。
因此，G应按工艺设计平均物料量再加上一定的储备系数而得，即：G=αG设式中，G—计算输料量；G设—设计工艺输送量，由工艺要求定；α—储备系数，一般为1.05～1.2。
2 输送风速（v）输料管中的风速v，必须保证物料能可靠的输送。
输送速度过高，会造成物料的破碎，增大管件的磨损和动力消耗。
输送速度过低，则容易引起掉料、管道堵塞，影响连续生产。
因此恰当的选择输送风速是很重要的。
一般情况下，在保证物料输送稳定可靠的前提下，尽量选取低风速。
输送物料的气流速度主要取决于各种物料的悬浮速度的大小粒度均匀的物料，输送风速大于其悬浮速度的1.5～2.5倍即可保证正常输送。
粒度不均匀的物料，按其分布比例最多的颗粒，输送风速大于其悬浮速度的2倍左右就可以保证物料的正常输送；对于粉状物料，为避免残留附着于管壁或粘结成团的现象，需要采用比悬浮速度大5～10倍的输送风速。
另外，其选择的速度还与管路的复杂程度、水平还是斜置有关，有弯头、管路复杂的要适当取大值。
如果输送气体的质量流量 m a（kg／s）已确定，那末可用近似方法求得标准状态下的体积流量Ｖ0(ｍ３/s) 。
Ｖ0＝0.816ｍａ仓泵正压气力除灰系统输送的距离一般比较长，为保证系统安全经济运行，沿输送管线的管径需逐段放大，一般均配置2—3种不同管径的管道，以使各管段的输送速度均在设计推荐范围内，根据实践经验，各管段的输送速度推荐如下：管道始端的速度：νb =10-12m／s；前、中段管道末端的速度：νe=15-20m／s；后段管道末端的速度：νe =15-25 m ／s 。
计算管段的实际末端的速度νe 可按下式计算νe =0.0212Qe/D2 (m/s) (5-25)Q e =(P a T e /P e T a ).Q m (m 3/s) (5-26)式中Q e —计算管段终端的容积流量, m 3/minP e —计算管段终端绝对压力,Pa T e —计算管段终端温度，K ；P a —当地大气压力，Pa ；T a —当地大气平均温度，KD —输送管道的内径，m 。
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。
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)。
输气管道工艺计算第一节 管内气体流动的基本方程1．1气体管流基本方程气体在管内流动时，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。
在不稳定流动的情况下，这些变化更为复杂。
描述气体管流状态的参数有四个：压力P 、密度ρ、流速v 和温度T 。
为求解这些参数有四个基本方程：连续性方程、运动方程、能量方程和气体状态方程。
1、连续性方程连续性方程的基础是质量守恒定律。
科学实践证明，在运动速度低于光速的系统中，质量不能被创造也不能被消灭，无论经过什么运动形式，其总质量是不变的。
气体在管内流动过程中，系统的质量保持守恒。
对于稳定流，常用的连续性方程为：常数=vA ρ 或 222111A v A v ρρ=2、运动方程运动方程的基础是牛顿第二定律。
也就是控制体内流体的动量改变等于作用该流体上所有力的冲量之和：即()τd N mv d i ∑=式中：()mv d ——动量的改变量；τd N i∑——流体方向上力的冲量稳定流常用的运动方程为：022=+++ρλρρv D dx ds g dx dv v dx dP 3、能量方程能量方程的基础是能量守恒定律。
根据能量守恒定律，能量既不能被创造，也不能被消灭，而是从一种形式转变为另一种形式，在转换中能量的总量保持不变。
对任何系统而言，各项能量之间的平衡关系一般可表示为：进入系统的能量－离开系统的能量＝系统储存能的变化。
稳定流常用的能量方程为：dx dQ dx ds g dx dv v dxdpp h dx dT T h T p -=++⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ 4、气体状态方程ZRT PV =ZRT P ρ=由连续性方程、运动方程、能量方程、气体状态方程组成的方程组可以用来求解管道中任一断面和任一时间的气体流动参数压力P 、密度ρ、流速v 和温度T 由于这是一组非线性偏微分方程一般情况下没有解析解，因而只能在一定条件下以简化、线性化和数值化的方法求得近似解。
1．2稳定流动的气体管流的基本方程 为了简化上述方程组，假设：（1） 气体在管道中的流动过程为等温流动，即温度不变，T 为常数。
（2） 气体在管道中作稳定流动，即在管道的任一截面上，气体的质量流量M 为一常数，也就是说气体的质量流量不随时间和距离的改变而改变，常数==vA M ρ。
等温流动则认为温度T 已知，实际上是采用某个平均温度，这样就可以在方程组中除去能量方程，使求解简化；稳定流动则可从运动方程和连续性方程中舍去随时间改变的各项。
这样的假设和简化对输气管，特别是长距离输气管可以认为是基本相符的。
稳定流动的运动方程：022=+++ρλρρv D dx ds g dx dv v dx dP 两边乘以dx ，并用 22dv ρ 代替 2vdv ρ 整理后得：2222dv gds v D dx dP ρρρλ++=-或：2222dv gds v D dx dP++=-λρ （2－1） 式中： P ——压力，Pa ；ρ——气体得密度，㎏/m3； λ——水力摩阻系数；x ——管道得轴向长度，m ；D ——管道内径，m ；v ——管道内气体流速，m / s ；g ——重力加速度，m / s 2； s ——高程，m 。
公式（2－1）说明管道得压降由三部分组成：消耗于摩阻得压降，气体上升克服高差的压降和流速增大引起的压降。
该式即为稳定的气体管流的基本方程，也是推导输气管水力计算基本公式的基础。
第二节 地形平坦地区输气管道的基本公式所谓地形平坦地区输气管道，是指地形起伏高差dS 小于200m 的管道。
这种输气管道克服高差而消耗的压降所占的比重很小，但还不足以影响计算的准确性，故可忽略不计，可认为0=ds 。
所以这种管道可视为水平输气管道，压力P 、密度ρ、流速v 三个变量，ρ、v 是随压力P 而变化的变量，必须借助连续性方程和气体状态方程共同求解。
整理化简最后得：()()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=Z Q Z Q Z Q Z Q P P In D LZRT D P PP P In D LZRT A P PM 242422222λπλ式中： M ——天然气质量流量，kg/s ；P Q ——输气管道计算段起点压力或上一压缩机站的出站压力，Mpa ； P Z ——输气管道计算段终点压力或下一压缩机站的进站压力，Mpa ； D ——管道内径，m ；λ——水力摩阻系数，无因次；Z ——天然气压缩系数，无因次； R ——天然气的气体常数，m 2/(s 2·K)； T ——天然气的平均温度，K ；L ——输气管道计算段的长度或压缩机站站间距，m ； A ——输气管道断面面积，m 2。
公式（2－5）中的ZQ P P In2项表示输气管道沿线动能（速度）的增加对流量M 的影响。
下面我们以实例来说明这一项的影响。
【例2－1】有一条干线输气管道，L ＝100km ，D ＝lm ，λ＝0.01，P Q ＝5MPa, P Z ＝2.5Mpa 。
试说明ZQ P P In2项在公式（2－5）中的影响。
解： 10001100010001.0=⨯⨯=D L λ386.15.2522=⨯=InP P InZQ 两项数值相比，相差很大，这说明对于压降小、距离长的输气管道，可以不考虑ZQ P P In2这一项的影响。
但对于距离短、压降大的输气管道必须考虑这一项的影响，这可用下面的实例来说明。
【例2－2】有一段长1000m 、直径0.5m 的输气管道，其起点压力P Q ＝5MPa,终点压力Pz ＝0.25MPa, λ＝0.01。
试说明ZQ P P In 2项在公式（2－5）中的影响。
解：205.0100001.0=⨯=D L λ625.0522=⨯=InP P InZQ 由上例可看出，两项数值相比，相差不大，这说明必须考虑输气管道沿线动能的增加对流量的影响。
因此，对于平坦地区长距离输气管道，可化简为()ZRTLD P PM Z Qλπ5224-=公式(2一6)是平坦地区输气管道的质量流量公式。
但在工程设计和生产上通常采用的是在标准状况（P 0＝1.1325 x 105Pa ，T 0＝293.15K ）下的体积流量。
因此，必须把质量流量M 换算成标准状况下的体积流量。
得：()TLZ D P PP T R Q Z Q a ∆-=λπ522004设： 004P T R C a π=则： ()TLZ D P PCQ Z Q∆-=λ522 ）式中Q ——天然气在标准状况下的体积流量，标m 3/s ； C ——常数，数值随各参数所用得单位而定； Ra ——空气的气体常数，m 2/(s 2·K)； △—天然气的相对密度，无因次。
上式是以体积流量表示的水平输气管道的基本公式。
公式中的常数C 的数值随所采用的单位而定，例如用国际单位制：P 0＝1.1325 x 105Pa ，T 0＝293.15K ，Ra ＝287.1 m 2/(s 2·K)，则)/(0384.01.287103.101293414.323kg K s m C ⋅⋅=⨯⋅=如采用其它单位时，C 的数值列于表2一1中。
表2一1 常数C 值参 数 的 单 位C 压力P 长度L 管径D 流量Q Pa ( N/m 2 ) m m m 3/s 0.03848 kgf / m 2 m m m 3/s 0.337 kgf / cm 2 km cm m 3/d 103.15 kgf /c m 2 km mm Mm 3/d 0.326610-⨯ 105PakmmmMm 3/d0.332610-⨯第三节 地形起伏地区输气管道的基本公式一般对高差不超过100～200m 、在地形比较平坦地区的输气管道都可按上一节推导的公式（2－11）进行水力计算，这是由于天然气的密度小，高差所引起的能量损失也很小。
但在地形起伏、高差较大的情况下，不计高差和地形的影响，会造成很大误差，特别当输气管道的压力较高时，误差更大（∆Q 可达±10%）。
例如，当压力为7. 5MPa 时，5.7ρ近似为52.5kg/m 3，高差1000m ，就相当于0.525MPa 的压力，这样的压力就不能忽略。
因此，凡是在输气管道线路上出现有比管路起点高或低200m 的点，就必须在输气管道的水力计算中考虑高差和地形的影响。
这样的输气管可以看作是不同坡度的直管段联接而成，每一直管段的始点和终点就是线路上地形起伏较大的特征点，特征点之间的微小起伏则可以忽略，如图2－1所示。
图2－1地形起伏输气管计算简图(a) 同一坡度的直管段 （b ）地形起伏的输气管图2－1（a ）表示一条坡度均匀向上的输气管道，其起点的高程S Q ＝0,终点与起点的高程为∆S 。
在该输气管道上取一小段dx ，其高差用ds 来表示。
（b ）所示的输气管，起点压力为P Q ，终点压力为P Z ，中间各点压力相应为P 1、P 1、P 2、P 3……P Z-1、距离为L 1、L 2、L 3……L Z ,各点高程为S 1、S 2、S 3……S Z 。
整理合并得：()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡+++-=∑=Zi i i i Z Z Q L S S L a bL aS P P M 1122211－化为工程标准下的体积流量，则：()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡++∆+-=∑=Zi i i i Z Z Q L S S L a TL Z D aS P P CQ 1152221]1[－λ式中： C ——同水平输气管，其值可查表；Z S ——管路终点与起点的高程差；i S ——任意一点相对起点得高程； i L ——任一直管段长度。
公式即所谓地形起伏地区的输气管道基本公式。
和水平输气管公式比较可看出：在公式的分子上多了一项（Z aS ＋1），它表示输气管道终点与起点的高差对流量的影响，S z 越大，则Q 越小；反之亦然；在分母上多了一项i zi i i L S S L a ∑=-++11)(21，它表示输气管道沿线地形对流量的影响。
由此可见，不仅终点与起点的高差影响输气管道的能量损失，而且沿线地形也影响输气管道的能量损失，这种对输气管道特有的现象可解释为：由于输气管道沿线压力的变化，气体的密度也跟随变化，压力高，密度大；压力低，密度小。
因此，消耗于克服上坡管段的能量损失不能被在下坡管段中气体获得的位能所补偿。
从几何意义上来讲，公式中的∑-+i i i L S S )(211这一项就是通过线路起点Q S 所画的水平线与线路纵断面线所形成的几何面积之和，即∑-+=i i i L S S A )(211 把上式代入（2－15）得：()⎥⎦⎤⎢⎣⎡+∆+-=A La TL Z D aS P P CQ Z Z Q 1]1[522λ线路纵断面线与从起点开始所画的水平线之间所包代数和。