燃气基础知识 第六章 燃气管网水力计算
数值与燃气在管道内的流动状况、燃气性质、管道材质（管道内壁粗糙度） 及连接方法、安装质量等因素有关； ρ—燃气密度，kg/m3； T—设计中所采用的燃气温度，K； T0—标准状态绝对温度，273.15K； Z—压缩因子；当燃气压力小于1.2MPa（表压）时，取Z=1； L—燃气管道的计算长度，km。
家用燃气表及灶具安装规定及要求
1）燃气用户应单独设置燃气表；燃气表应根据燃气的工作 压力、温度、流量和允许的压力降等条件选择； 2）燃气表宜安装在不燃或难燃结构的室内通风良好和便于 查表、检修的地方； 3）严禁安装在下列场所：卧室、卫生间及更衣室内；设备 的管道井内，或有可能滞留泄漏燃气的隐蔽场所；环境温度 高于45℃的地方；经常潮湿的地方，堆放易燃易爆、易腐蚀 或有放射性物质等危险的地方；有变、配电等电气设备的地 方；有明显振动影响的地方；高层建筑中的避难层及安全疏 散楼梯间内。 4）使用人工煤气和天然气时，燃气表的环境温度应高于0℃； 使用液化石油气时，应高于其露点5℃以上；高位安装燃气 表，表底距地面不宜小于1.4m；低位安装时，表底距地面不 得小于10cm。
式中 Q—计算流量，m3/h Q1—途泄流量，m3/h； Q2—转输流量，m3/h；
节点流量
节点流量等于流入节点所有管段途泄流量 的0.55Q1、流出节点所有管段途泄流量的 0.45Q1以及与该节点的集中流量三者之和
节点1
q1 0.55Q1 61 0.45Q1 12
节点2
q2 0.55Q1 12 0.55Q1 52 0.45Q1 23
（1）补偿高层建筑的沉降。 （2）克服高程差引起的附加压头的影响：增加阻力；高低层系 统分设；用户调压器；专用灶具。 （3）补偿温差产生的变形。
室内燃气管道设计计算
（1）布置燃气管道及燃具，作管道平面及系统图并确定最不利工作点。 （2）将各管段按顺序编号，由引入口编至最不利工作点，凡是管径变化 或流量变化处均应编号。 （3）求出各管段的额定流量，根据各管段供气的用具数得同时工作系数 值，可求得各管段的计算流量。 （4）由系统图求得各管段的长度，并根据计算流量预定各管段的管径。 （5）算出各管段的局部阻力系数，求出其当量长度，可得管段的计算长 度。 （6）计算各管段的单位长度压降值后，乘以管段计算长度，即得该管段 的阻力损失。 （7）计算各管段的附加压头。 （8）求各管段的实际压力损失。 （9）求室内燃气管道的总压力降（由引入口至最不利工作点）。 （10）以总压力降与允许的计算压力降相比较，如不合适，则可改变个别 管段的管径。
Δp—附加压头，Pa； g—重力加速度，m/s2； ρa—空气密度，kg/m3； ρg—燃气密度，kg/m3； Δh—管道终端与始端的标高差，m。
局部阻力
w2 T p 0 2 T0
—局部阻力的压力损失，Pa； —计算管段中局部阻力系数总和； w —燃气在管道中的流速，m/s； 0 —燃气密度，kg/m3； T—燃气绝对温度，K； T0—273K。
绝对值；
人工计算
10%
—工程计算的精度要求（允许误差），一般
8）由管段的压力降推算管网各节点的压力。对于高、次高、 中压管网，由已知消费点（调压器进口）压力要求推算至各 源点。对于低压管网，由源点（调压器出口）压力推算至各 消费点。一旦节点压力未满足要求，或者管道压力降过小而 不够经济时，还需调整管径，重新进行前述6、7两步计算。 9）绘制水力计算图，图中标明管段的长度、管径、计算流 量、压力降和节点的流量、压力等。
计算机在管网水力计算中的应用
第六章 燃气管网水力计算
燃气管道水力计算的任务
根据计算流量和规定压力损失来计算管径，进而决定管
道投资与金属消耗；
对已有管道进行流量和压力损失的验算，以充分发挥管
道的输气能力，或决定是否需要对原有管道进行改造 。
等温稳定流动决定燃气流动状况的参数为：压力p、密度ρ和流速w
燃气水力计算公式
不稳定流动方程 连续性方程 气体状态方程
低压燃气管道单位长度摩擦阻力损失的表达式为：
式中 p －燃气管道摩擦阻力损失（Pa）； l－燃气管道的计算长度（m）；
p T 7 6.26 10 5 l T0 d
Q2
燃气管道摩擦阻力系数可按下式计算： 1 K 2.51 ＝－2 lg[ ] 3.7d Re
式中 lg－常用对数； K－管壁内表面的当量绝对粗糙度（mm）； Re－雷诺数（无量纲Re=dw/ν ν为运动粘度）。
室内燃气管道的设计计算
燃气引入管不得敷设在卧室、浴室、易燃或易爆品的仓库、有腐蚀性介 质的房间、发电间、配电间、变电室、不使用燃气的空调机房、通风机 房、计算机房、电缆沟、暖气沟、烟道和进风道、垃圾道等地方。
燃气用户引入管
（1）地下引入（图6-7） （2）地上引入
对于高层建筑的室内燃气管道系统还应考虑三个特殊的问题
室外燃气管道的局部阻力损失可按管道摩擦阻力损失的5%—10%计算
p
管道的当量长度
L2
d
＝1时的当量长度 l2
d
管段的计算长度
L L1 L2 L1
式中
l2
L1—管段实际长度，m
当量长度计算图
燃气分配管段计算流量 的确定
Q1 q L
燃气管道摩擦阻力计算公式及图表（附录2）
低压燃气管道从调压站到最远燃具管道允许的阻力损失
Pd 0.75Pn 150
式中 Δp d－从调压站到最远燃具管道允许的阻力损失，含室内燃气管 道允许的阻力损失（Pa）； Pn－低压燃具的额定压力（Pa）。
附加压头
p g a g h
校正流量
Q Q Q
Q
—校正流量的第一个近似值，它未考虑邻 环校正流量对计算环的影响 —为使校正流量精确些，而加于第一项上的附加 项，它考虑了邻环校正流量对计算环的影响
Q
（a）低压管网
P Q P 1.75 Q
式中
P Qnn Q ns Q n P Q
Qcal q1 q2 q3 q4 q5 q6
枝状管网的水力计算
（1）对管网的节点和管段编号 （2）根据管线图和用气情况，确定管网各管段的计算流量。 （3）根据给定的允许压力降及由于高程差而造成的附加压头， 确定管线单位长度的允许压力降。 （4）根据管段的计算流量及单位长度允许压力降选择管径。 （5）根据所选定的标准管径，求沿程压力降和局部压力降， 计算总的压力降。 （6）检查计算结果。若总的压力降未超过允许值，并趋近允 许值，则认为计算合格，否则应适当变动管径，直到总压力 降小于并尽量趋近允许值为止。
P —计算环的压力闭合差；
P —计算环的各管段的压力降与流量之比； Q
Qnn —邻环校正流量的第一项近似值；
P Q —与邻环共用的管段的值。 ns
（b）高、中压管网
2 P Q P 2
2
Q
P 2 Qnn Q ns Q P 2 Q
式中
P 2
—管段的压力平方差
（c）校正流量计算顺序
首先计算各环的 Q ，进而才能求出考虑邻环影响的Q ， 令 Q Q Q ，以此校正每环各根管道的计算流量。 若校正后闭合差仍未达到精度要求，则需再一次计算校正流量
Q, Q 及 Q ，再作流量校正，使之逐次逼近并达到允许 的精度要求为止。
dp w2 dx d 2
ρw =const P=ZρRT
高压、次高压和中压燃气管道 单位长度摩擦阻力损失的表达式
2 2 p12 p2 Q T 10 1.27 10 5 Z L T0 d
p1—燃气管道始端的绝对压力，kPa； p2—燃气管道末端的绝对压力，kPa； Q—燃气管道的计算流量，m3/s； d—管道内径，mm； λ—燃气管道摩擦阻力系数，反映管内燃气流动摩擦阻力的无因次系数，其
家用燃气灶具标准中对家用燃气灶主要性能和技术指标的规定： 1）气密性，必须进行严格的气密性试验，在4.2MPa的压力下， 燃气入口至阀门的漏气量≤0.07L/h，自动控制阀门漏气量 ≤0.55L/h； 2）热负荷，两眼或两眼以上灶具应有一主火，热负荷要求：普 通灶≥3.5KW，红外线灶≥3.0KW； 3）燃烧工况：无离焰、熄火、回火，无黑烟，火焰均匀； 4）干烟气中CO含量（在理论空气量=1时）＜0.05% 5）熄火保护：每个燃烧器必须具有熄火保护装置； 6）热效率：台式灶≥55%，嵌入式灶≥50% 7）灶具材料性能应满足正常使用要求，耐热、耐腐蚀、耐重力 等； 8）电气设备满足防触电、漏电等方面的要求。
qA
QA L1234561
QB qB L1211
qC
QC L11237
式中 QA、QB、QC—为A、B、C各区 的小时计算流量，m3/h； L—管段长度，m。
计算管段的途泄流量
Q
12 1
qB q A L12
燃气分配管段计算流量确定
Q=0.55Q1+Q2
（d）压力闭合差的精度要求
高中压管网
P 0.5 P
2
2
100% %
低压管网
P 100% % 0.5 P
2
式中 P 或 P —环网内各管段的压力降或压力平方差， 顺时针方向为正，逆时针方向为负；
P 或 P 2 —环网内各管段的压力降或压力平方差的
式中q—单位长度途泄流 量，m3/（m· h）； Q1—途泄流量，m3/h； Q2—转输流量，m3/h； L—管段长度，m。
管段途泄流量的计算过程
（1）根据供气范围内的道路与建 筑物布局划分为几个小区： （2）分别计算各小区的居民用户 用气量及小型商业用户和小型工 业用户的用气量，并按照用气量 的分布情况，布置配气管道。 （3）求各小区管段的单位长度途 泄流量，如图中A、B、C…区管 道的单位长度途泄流量为
家用燃气表及灶具安装规定及要求
1）燃气用户应单独设置燃气表；燃气表应根据燃气的工作 压力、温度、流量和允许的压力降等条件选择； 2）燃气表宜安装在不燃或难燃结构的室内通风良好和便于 查表、检修的地方； 3）严禁安装在下列场所：卧室、卫生间及更衣室内；设备 的管道井内，或有可能滞留泄漏燃气的隐蔽场所；环境温度 高于45℃的地方；经常潮湿的地方，堆放易燃易爆、易腐蚀 或有放射性物质等危险的地方；有变、配电等电气设备的地 方；有明显振动影响的地方；高层建筑中的避难层及安全疏 散楼梯间内。 4）使用人工煤气和天然气时，燃气表的环境温度应高于0℃； 使用液化石油气时，应高于其露点5℃以上；高位安装燃气 表，表底距地面不宜小于1.4m；低位安装时，表底距地面不 得小于10cm。
式中 Q—计算流量，m3/h Q1—途泄流量，m3/h； Q2—转输流量，m3/h；
节点流量
节点流量等于流入节点所有管段途泄流量 的0.55Q1、流出节点所有管段途泄流量的 0.45Q1以及与该节点的集中流量三者之和
节点1
q1 0.55Q1 61 0.45Q1 12
节点2
q2 0.55Q1 12 0.55Q1 52 0.45Q1 23
（1）补偿高层建筑的沉降。 （2）克服高程差引起的附加压头的影响：增加阻力；高低层系 统分设；用户调压器；专用灶具。 （3）补偿温差产生的变形。
室内燃气管道设计计算
（1）布置燃气管道及燃具，作管道平面及系统图并确定最不利工作点。 （2）将各管段按顺序编号，由引入口编至最不利工作点，凡是管径变化 或流量变化处均应编号。 （3）求出各管段的额定流量，根据各管段供气的用具数得同时工作系数 值，可求得各管段的计算流量。 （4）由系统图求得各管段的长度，并根据计算流量预定各管段的管径。 （5）算出各管段的局部阻力系数，求出其当量长度，可得管段的计算长 度。 （6）计算各管段的单位长度压降值后，乘以管段计算长度，即得该管段 的阻力损失。 （7）计算各管段的附加压头。 （8）求各管段的实际压力损失。 （9）求室内燃气管道的总压力降（由引入口至最不利工作点）。 （10）以总压力降与允许的计算压力降相比较，如不合适，则可改变个别 管段的管径。
Δp—附加压头，Pa； g—重力加速度，m/s2； ρa—空气密度，kg/m3； ρg—燃气密度，kg/m3； Δh—管道终端与始端的标高差，m。
局部阻力
w2 T p 0 2 T0
—局部阻力的压力损失，Pa； —计算管段中局部阻力系数总和； w —燃气在管道中的流速，m/s； 0 —燃气密度，kg/m3； T—燃气绝对温度，K； T0—273K。
绝对值；
人工计算
10%
—工程计算的精度要求（允许误差），一般
8）由管段的压力降推算管网各节点的压力。对于高、次高、 中压管网，由已知消费点（调压器进口）压力要求推算至各 源点。对于低压管网，由源点（调压器出口）压力推算至各 消费点。一旦节点压力未满足要求，或者管道压力降过小而 不够经济时，还需调整管径，重新进行前述6、7两步计算。 9）绘制水力计算图，图中标明管段的长度、管径、计算流 量、压力降和节点的流量、压力等。
计算机在管网水力计算中的应用
第六章 燃气管网水力计算
燃气管道水力计算的任务
根据计算流量和规定压力损失来计算管径，进而决定管
道投资与金属消耗；
对已有管道进行流量和压力损失的验算，以充分发挥管
道的输气能力，或决定是否需要对原有管道进行改造 。
等温稳定流动决定燃气流动状况的参数为：压力p、密度ρ和流速w
燃气水力计算公式
不稳定流动方程 连续性方程 气体状态方程
低压燃气管道单位长度摩擦阻力损失的表达式为：
式中 p －燃气管道摩擦阻力损失（Pa）； l－燃气管道的计算长度（m）；
p T 7 6.26 10 5 l T0 d
Q2
燃气管道摩擦阻力系数可按下式计算： 1 K 2.51 ＝－2 lg[ ] 3.7d Re
式中 lg－常用对数； K－管壁内表面的当量绝对粗糙度（mm）； Re－雷诺数（无量纲Re=dw/ν ν为运动粘度）。
室内燃气管道的设计计算
燃气引入管不得敷设在卧室、浴室、易燃或易爆品的仓库、有腐蚀性介 质的房间、发电间、配电间、变电室、不使用燃气的空调机房、通风机 房、计算机房、电缆沟、暖气沟、烟道和进风道、垃圾道等地方。
燃气用户引入管
（1）地下引入（图6-7） （2）地上引入
对于高层建筑的室内燃气管道系统还应考虑三个特殊的问题
室外燃气管道的局部阻力损失可按管道摩擦阻力损失的5%—10%计算
p
管道的当量长度
L2
d
＝1时的当量长度 l2
d
管段的计算长度
L L1 L2 L1
式中
l2
L1—管段实际长度，m
当量长度计算图
燃气分配管段计算流量 的确定
Q1 q L
燃气管道摩擦阻力计算公式及图表（附录2）
低压燃气管道从调压站到最远燃具管道允许的阻力损失
Pd 0.75Pn 150
式中 Δp d－从调压站到最远燃具管道允许的阻力损失，含室内燃气管 道允许的阻力损失（Pa）； Pn－低压燃具的额定压力（Pa）。
附加压头
p g a g h
校正流量
Q Q Q
Q
—校正流量的第一个近似值，它未考虑邻 环校正流量对计算环的影响 —为使校正流量精确些，而加于第一项上的附加 项，它考虑了邻环校正流量对计算环的影响
Q
（a）低压管网
P Q P 1.75 Q
式中
P Qnn Q ns Q n P Q
Qcal q1 q2 q3 q4 q5 q6
枝状管网的水力计算
（1）对管网的节点和管段编号 （2）根据管线图和用气情况，确定管网各管段的计算流量。 （3）根据给定的允许压力降及由于高程差而造成的附加压头， 确定管线单位长度的允许压力降。 （4）根据管段的计算流量及单位长度允许压力降选择管径。 （5）根据所选定的标准管径，求沿程压力降和局部压力降， 计算总的压力降。 （6）检查计算结果。若总的压力降未超过允许值，并趋近允 许值，则认为计算合格，否则应适当变动管径，直到总压力 降小于并尽量趋近允许值为止。
P —计算环的压力闭合差；
P —计算环的各管段的压力降与流量之比； Q
Qnn —邻环校正流量的第一项近似值；
P Q —与邻环共用的管段的值。 ns
（b）高、中压管网
2 P Q P 2
2
Q
P 2 Qnn Q ns Q P 2 Q
式中
P 2
—管段的压力平方差
（c）校正流量计算顺序
首先计算各环的 Q ，进而才能求出考虑邻环影响的Q ， 令 Q Q Q ，以此校正每环各根管道的计算流量。 若校正后闭合差仍未达到精度要求，则需再一次计算校正流量
Q, Q 及 Q ，再作流量校正，使之逐次逼近并达到允许 的精度要求为止。
dp w2 dx d 2
ρw =const P=ZρRT
高压、次高压和中压燃气管道 单位长度摩擦阻力损失的表达式
2 2 p12 p2 Q T 10 1.27 10 5 Z L T0 d
p1—燃气管道始端的绝对压力，kPa； p2—燃气管道末端的绝对压力，kPa； Q—燃气管道的计算流量，m3/s； d—管道内径，mm； λ—燃气管道摩擦阻力系数，反映管内燃气流动摩擦阻力的无因次系数，其
家用燃气灶具标准中对家用燃气灶主要性能和技术指标的规定： 1）气密性，必须进行严格的气密性试验，在4.2MPa的压力下， 燃气入口至阀门的漏气量≤0.07L/h，自动控制阀门漏气量 ≤0.55L/h； 2）热负荷，两眼或两眼以上灶具应有一主火，热负荷要求：普 通灶≥3.5KW，红外线灶≥3.0KW； 3）燃烧工况：无离焰、熄火、回火，无黑烟，火焰均匀； 4）干烟气中CO含量（在理论空气量=1时）＜0.05% 5）熄火保护：每个燃烧器必须具有熄火保护装置； 6）热效率：台式灶≥55%，嵌入式灶≥50% 7）灶具材料性能应满足正常使用要求，耐热、耐腐蚀、耐重力 等； 8）电气设备满足防触电、漏电等方面的要求。
qA
QA L1234561
QB qB L1211
qC
QC L11237
式中 QA、QB、QC—为A、B、C各区 的小时计算流量，m3/h； L—管段长度，m。
计算管段的途泄流量
Q
12 1
qB q A L12
燃气分配管段计算流量确定
Q=0.55Q1+Q2
（d）压力闭合差的精度要求
高中压管网
P 0.5 P
2
2
100% %
低压管网
P 100% % 0.5 P
2
式中 P 或 P —环网内各管段的压力降或压力平方差， 顺时针方向为正，逆时针方向为负；
P 或 P 2 —环网内各管段的压力降或压力平方差的
式中q—单位长度途泄流 量，m3/（m· h）； Q1—途泄流量，m3/h； Q2—转输流量，m3/h； L—管段长度，m。
管段途泄流量的计算过程
（1）根据供气范围内的道路与建 筑物布局划分为几个小区： （2）分别计算各小区的居民用户 用气量及小型商业用户和小型工 业用户的用气量，并按照用气量 的分布情况，布置配气管道。 （3）求各小区管段的单位长度途 泄流量，如图中A、B、C…区管 道的单位长度途泄流量为
合集下载
城市燃气课件第六章燃气管网水力计算
THANKS
感谢观看
软件具有友好的用户界面，方 便用户进行操作和数据输入。
软件功能
计算功能
软件可以对燃气管网的流量、压 力、温度等参数进行计算，以确
定管网的运行状态。
模拟功能
软件可以对燃气管网的运行进行 模拟，预测管网的性能和表现， 以便及时发现和解决潜在问题。
分析功能
软件可以对燃气管网的数据进行 分析，提供各种图表和报告，帮 助用户更好地理解和掌握管网的
05
CATALOGUE
燃气管网水力计算案例分析
案例一：某城市燃气输配管网的水力计算
总结词
复杂管网模型、多种气源、多级压力
详细描述
该案例针对某城市的燃气输配管网，建立了复杂的水力计算模型，考虑了多种 气源和多级压力的情况，通过计算和分析，确定了管网的输送能力和压力分布 。
案例二：某大型工业园区燃气管网的水力计算
目的
确保管网正常运行，优化燃气分 配，降低运营成本，预防潜在问 题。
计算原理
01
02
03
流体动力学原理
依据流体动力学的基本原 理，分析燃气在管网中的 流动状态和规律。
质量守恒定律
确保管网中燃气质量守恒 ，即流入和流出的燃气量 相等。
能量守恒定律
根据能量守恒定律，分析 燃气在管网中压力和流速 的变化。
混合模型的局限性
模型建立较为复杂，需要具备丰富 的专业知识和经验，同时对于某些 特定场景的适用性仍需进一步验证 。
03
CATALOGUE
燃气管网水力计算方法
节点法
01
节点法是一种基于管网节点压力 平衡的算法，通过求解管网中各 节点的压力和流量，计算出管网 的流量分配和压力损失。
5第六章 燃气管网水力计算_图文-文档资料
dp w2 dx d 2
ρ w =const
P=Zρ RT
高压、次高压和中压燃气管道 单位长度摩擦阻力损失的表达式
2 2 2 p p Q T 10 1 2 1 . 27 10 5 Z L d T 0
p1—燃气管道始端的绝对压力，kPa； p2—燃气管道末端的绝对压力，kPa； Q—燃气管道的计算流量，m3/s； d—管道内径，mm；
式中 lg－常用对数； K－管壁内表面的当量绝对粗糙度（mm）； Re－雷诺数（无量纲Re=dw/ν ν 为运动粘度）。
燃气管道摩擦阻力计算公式及图表（附录2）
低压燃气管道从调压站到最远燃具管道允许的阻力损失
P 0 . 75 P 150 d n
式中 Δ p d－从调压站到最远燃具管道允许的阻力损失，含室内燃气管 道允许的阻力损失（Pa）； Pn－低压燃具的额定压力（Pa）。
qA
Q A L 1 2 3 4 56 1
qB
QB L1 2 11
qC
QC L1 1237
式中 QA、QB、QC—为A、B、C 各区的小时计算流量，m3/h； L—管段长度，m。
计算管段的途泄流量
Q q q L B A 1 2
1 2 1
燃气分配管段计算流量确定
附加压头
p g h a g
Δ p—附加压头，Pa； g—重力加速度，m/s2； ρ a—空气密度，kg/m3； ρ g—燃气密度，kg/m3； Δ h—管道终端与始端的标高差，m。
局部阻力
2 w T p 0 2 T 0
p — 局部阻力的压力损失，Pa； — 计算管段中局部阻力系数总和； w —燃气在管道中的流速，m/s； 燃气密度， — kg/m3； 0 T—燃气绝对温度，K； T0—273K。
燃气管网水力计算
燃气供应
第6章 燃气管网水力计算
第一节 燃气管网设计计算
水力计算的任务
➢ 设计计算：根据计算流量（Q）和允许压力损失 （△P）计算管径（D），进而决定管网投资与金属 消耗量等
➢校核计算：对已有管道进行流量（Q）和压力损失 （△P）的验算，已充分发挥管道的输气能力，或决 定是否需要对原有管道进行改造
➢意义：关系到输配系统经济性和可靠性，是城镇 燃气规划与设计中的一项重要工作
• 转输流量：流经燃气管段，并转送给后续管段的流量 Q2称为转输流量
燃气供应
第6章 燃气管网水力计算
第一节 燃气管网设计计算
（一）燃气分配管网的供气方式
➢ 管段沿途不输出燃气，这种管段的燃气流量是不变的 Q1 ＝ 0, Q2 ≠0
➢ 由管段始端进入的燃气在途中全部供给各个用户 Q1 ≠ 0, Q2 ＝ 0
Z 压缩因子， 当燃气压力小于1.2MPa
（表压）时，取Z =1；
d 管道直径，mm
L 燃气管道的计算长度，km
燃气管道摩擦阻力系数
燃气密度，kg/m3
T 设计中所采用的燃气温度，K
T0 标准状态气体绝对温度，273.15K
燃气供应
第6章 燃气管网水力计算
第一节 燃气管网设计计算
8）由管段的压力降推算管网节点的压力：
节点压力需满足要求，管道压力降过小而不经济时，需调整管
径，重复6）、7）两步计算
燃气供应
第6章 燃气管网水力计算
第二节 室内燃气管道的设计计算
一、室内燃气管道及燃具的布置
(一)燃气用户引入管 (二)室内燃气管道 (三)燃气计量表的布置 (四)燃具的布置
燃气供应
Q1 - 途泄流量，m3 /h Q2 - 转输流量，m3 /h
第6章 燃气管网水力计算
第一节 燃气管网设计计算
水力计算的任务
➢ 设计计算：根据计算流量（Q）和允许压力损失 （△P）计算管径（D），进而决定管网投资与金属 消耗量等
➢校核计算：对已有管道进行流量（Q）和压力损失 （△P）的验算，已充分发挥管道的输气能力，或决 定是否需要对原有管道进行改造
➢意义：关系到输配系统经济性和可靠性，是城镇 燃气规划与设计中的一项重要工作
• 转输流量：流经燃气管段，并转送给后续管段的流量 Q2称为转输流量
燃气供应
第6章 燃气管网水力计算
第一节 燃气管网设计计算
（一）燃气分配管网的供气方式
➢ 管段沿途不输出燃气，这种管段的燃气流量是不变的 Q1 ＝ 0, Q2 ≠0
➢ 由管段始端进入的燃气在途中全部供给各个用户 Q1 ≠ 0, Q2 ＝ 0
Z 压缩因子， 当燃气压力小于1.2MPa
（表压）时，取Z =1；
d 管道直径，mm
L 燃气管道的计算长度，km
燃气管道摩擦阻力系数
燃气密度，kg/m3
T 设计中所采用的燃气温度，K
T0 标准状态气体绝对温度，273.15K
燃气供应
第6章 燃气管网水力计算
第一节 燃气管网设计计算
8）由管段的压力降推算管网节点的压力：
节点压力需满足要求，管道压力降过小而不经济时，需调整管
径，重复6）、7）两步计算
燃气供应
第6章 燃气管网水力计算
第二节 室内燃气管道的设计计算
一、室内燃气管道及燃具的布置
(一)燃气用户引入管 (二)室内燃气管道 (三)燃气计量表的布置 (四)燃具的布置
燃气供应
Q1 - 途泄流量，m3 /h Q2 - 转输流量，m3 /h
燃气管网水力计算o
（四）节点流量 常将计算管段的两端视为节点。 （流量的变化点） 流出和流入节点的流量流称为节点流量:q。 在进行燃气管网计算时，常把途泄流量Q1转 化成节点流量q来计算，相当于途泄流量只 在接节点流出，沿计算管段不再有流量流出， 管段内流量不发生变化。 由Q＝0.55Q1+Q2 可知,途泄流量Q1由末 端节点流量0.55Q1和始端节点流量(１0.55)Q1两部分来代替。
第六章 燃气管网水力计算
第一节 燃气管网设计计算
一、燃气水力计算公式 二、燃气分配管段计算流量的确定 三、管网计算
第二节 室内燃气管道的设计计算
一、室内燃气管道及燃具的布置 二、室内燃气管道设计计算
第一节 燃气管网设计计算p138
燃气管道水力计算的任务,是根据计 算流量和规定的压力损失来计算管径及设 备选型。正确地进行水力计算,是关系到 输配系统经济性和可靠性的问题，是城镇 燃气规划与设计中的一项重要工作.
ρ k---- 空气密度 kg/m³
kg/m³ Δ h----管道终端与始端的标高差，m
ρ
r----燃气密度
Δ P=g(ρ k-ρ r)Δ h
• • • • •
附加压头类似给水管网中的静压水头。 燃气由下至上输送时： 若燃气比空气轻，Δ P为正值，是动力。 若燃气比空气重，Δ P为负值，是阻力。 燃气由上至下输送时与之相反。
例：
天然气管，当管径为Φ 48ⅹ3.5 Q=10m³/h时，当量长度 l2 ≈1.05m
当管段的计算长度：L=L1+L2 = L1+∑ζl2 当管段的计算长度L计算出后，再乘以单位长 度摩擦阻力损失，就可以得出计算管段的总 阻力损失Δ P。 Δ P小于管道允许阻力损失说明管径选的合适。
燃气管网水力计算
图表法
P12
LP2201
3.1(kP)a2/m
P 12 LP 22 00
3.10
.7
.7 2
.(1 k7 P )2/am
1502 P22 2.17 200
四、附加压头
由于空气与燃气密度不同,当管道始、末端存在标高差时,在 燃气管道中将产生附加压头.对始末端高程差值变化甚大的 个别管段,包括低压分配管道及建筑物的室内的低压燃气管 道,必须将附加压头计算在内.
对于管段AB,途泄流量 为Q1,转输流量为Q2 管道起点A处,流量为转 输流量与途泄流量之和 ； 管道终点B处,流量仅为 Q2.
而管段内各段面处的流量是不断变化的,数值处于二者之间. 若假定沿管线长度向用户均匀地配气,则沿线流量变化呈直线关 系.
<二>燃气分配管道计算流量的确 定
确定变负荷管段 的计算流量
原则--以计算流 量求得的管段压 力降应与变负荷 管段的实际压力 降相等.
计算流量先用转输流量与途泄流量的组合来表示
QQ1Q2
式中：Q------计算流量,Nm3/h； Q1-----途泄流量,Nm3/h； Q2-----转输流量,Nm3/h； α-----流量折算系数,它与途泄流量与转输流量之比、
决定水力计算图表的因素主要有三个,不同的燃气种类 、管道的压力级别、不同的管道材质.三者的不同组合 得到不同的水力计算图表.
图：燃气97 6－4、5
计算图表的绘制条件：
1、燃气密度按 0＝1Kg计/N算m3,使用时不同的燃气密度
要进行修正.
低压管道： lp(lp)01
高中压管道：
p12p2 2 l
(p12 l p2 2)01
2、运动粘度：
人工燃气： ＝2510－6m2/s 天然气： ＝1510－6m2/s
第六章 燃气管网的水力计算课件
第六章 燃气管网的水力 计算
一、不稳定流动方程式
燃气是可压缩流体，一般情况下管道内燃 气的流动时不稳定流。由于气田调节采气 的工况，压送机站开动压缩机不同台数的 工况以及用户用气量变化的工况，都决定 了其具有不稳定流的性质，这些因素导致 管道 内燃气的压力变化和流量变化。随着 管道内沿程压力的下降，燃气的密度也在 减小。只有在低压管道中燃气密度的变化 可忽略不计。此外，在多数情况下，管道 内燃气的流动可认为是等温的，其温度等 于埋管周围土壤的温度。
(三）汁算各管段革位长度途泄流量 汁算中可以认为，途泄流量是沿管段均匀输出的，管 段单位长度的途泄流量为
图6-9中A、B、C各 小区管道单位长 度途泻为：
（四）求管段途泄流量
管段途泻流量等于单位长度途泻流量乘以该管段长度； 需同时向两侧供气时，其途泻流量为两侧的单位长度 途泻流量之和乘以该管段长度。
尼古拉茨公式：
谢维列夫公式：
对于新钢管： 对于新铸铁管：
过渡区 对于新钢管： 对于新铸铁管：
阻力平方区 尼古拉茨半经验公式： 谢维列夫公式： 对于新钢管： 对于新铸铁管：
城市燃气管道水力计算公式和计算图 表
一、低压燃气管道摩擦阻力损失计算公式 （一）层流状态(Re<2100)
式5-4 （二）临界状态(Re=2100-3500)
三、燃气管道的摩擦阻力系数 概念：它是反映管内燃气流动摩擦阻力的确个无因次
系数，其值与燃气在管道内的流动状况，燃气性质， 管材(内壁粗糙度)及连接方法，安装质量有关。
不同流态区的摩阻系数的经验及半经验公式 （一）层流区：
（二）临界区：
（三）紊流区
1.适用于整个紊流区的通用公式：
柯列勃洛克公式： 阿里特苏里公式： 谢维列夫公式： 2.适用于一定流态区的专用公式： （1）水力光滑区
一、不稳定流动方程式
燃气是可压缩流体，一般情况下管道内燃 气的流动时不稳定流。由于气田调节采气 的工况，压送机站开动压缩机不同台数的 工况以及用户用气量变化的工况，都决定 了其具有不稳定流的性质，这些因素导致 管道 内燃气的压力变化和流量变化。随着 管道内沿程压力的下降，燃气的密度也在 减小。只有在低压管道中燃气密度的变化 可忽略不计。此外，在多数情况下，管道 内燃气的流动可认为是等温的，其温度等 于埋管周围土壤的温度。
(三）汁算各管段革位长度途泄流量 汁算中可以认为，途泄流量是沿管段均匀输出的，管 段单位长度的途泄流量为
图6-9中A、B、C各 小区管道单位长 度途泻为：
（四）求管段途泄流量
管段途泻流量等于单位长度途泻流量乘以该管段长度； 需同时向两侧供气时，其途泻流量为两侧的单位长度 途泻流量之和乘以该管段长度。
尼古拉茨公式：
谢维列夫公式：
对于新钢管： 对于新铸铁管：
过渡区 对于新钢管： 对于新铸铁管：
阻力平方区 尼古拉茨半经验公式： 谢维列夫公式： 对于新钢管： 对于新铸铁管：
城市燃气管道水力计算公式和计算图 表
一、低压燃气管道摩擦阻力损失计算公式 （一）层流状态(Re<2100)
式5-4 （二）临界状态(Re=2100-3500)
三、燃气管道的摩擦阻力系数 概念：它是反映管内燃气流动摩擦阻力的确个无因次
系数，其值与燃气在管道内的流动状况，燃气性质， 管材(内壁粗糙度)及连接方法，安装质量有关。
不同流态区的摩阻系数的经验及半经验公式 （一）层流区：
（二）临界区：
（三）紊流区
1.适用于整个紊流区的通用公式：
柯列勃洛克公式： 阿里特苏里公式： 谢维列夫公式： 2.适用于一定流态区的专用公式： （1）水力光滑区
第六章燃气管网的水力计算
第六章燃气管网的水力计算第一节管道内燃气流动的基本方程式我们先看以下燃气管道计算的不稳定流动方程。
一、不稳定流动方程式燃气是可压缩流体，一般情况下管道内燃气的流动是不稳定流，管道内燃气的压力和流量在流动过程中都会发生变化，除此之外，随着管道内沿程压力的下降燃气的密度也在减小，而管道内燃气的温度可以认为是不变的，其温度等于管道周围土壤的温度。
这样，决定燃气流动状态的参数为：压力P，流速w和密度ρ，他们均随燃气流动的距离和时间而变化。
是距离L和时间τ的函数，即为了求得燃气流动的状态参数P，w和ρ，必须借助于运动方程，连续性方程和状态方程三个方程。
对管道内的燃气列出运动方程和连续性方程，再将其与状态方程组合，可以得到求解管道内燃气流动的基本方程式：其中α指的是燃气管道对水平面的倾斜角。
λ为摩阻系数，d是燃气管道的内径。
从理论上讲，该式可用来求解在燃气管道中任意断面x和任一时间τ的气流参数P，ρ和流速w，但实际上这一组非线性偏微分方程组很难求解析解，在工程上常可忽略某些对计算结果影响不大的项，并对该方程组进行线性简化，可求得近似解。
到简化后的方程组为：其中c为声速上式即为简化后的燃气管道不稳定流动方程组，但在实际生产和生活中，该方程的应用并不多，除了单位时间内输气量波动大的超高压天然气长输管线要用到上面的不稳定流进行计算外，设计城市燃气管道时燃气流动的不稳定性可以不考虑。
因此我们下面主要讲一下燃气管到计算的稳定流动方程式。
二、稳定流动方程式通常在城市燃气管网工程设计中，将某一小段时间内（如一小时或一天）的管内流动作为稳定流动，认为各运动参数P ，w 和ρ不随时间变化。
这样这三个参数对时间的偏导数都等于0，即0=∂∂τP0=∂∂τρ0=∂∂τω将他们带入不稳定流动方程组，然后进行适当简化积分后可得稳定流动燃气管计算的公式：该方程可以用来计算高压和低压燃气管道。
其中P1是管道起始端管内燃气的绝对压力Pa ，P2是L 处管道内燃气的绝对压力Pa ， λ为摩阻系数，Q 0为燃气管道的计算流量Nm 3/s ， d 是管道内径m ，0ρ为燃气的密度kg/Nm 3P 0为标准大气压，P 0=101325Pa ，T 为燃气的温度K ，T 0为标准状态温度，T 0=273.16KZ 是燃气在管内所处温度压力下的压缩因子，Z 0是燃气在标准状态下的压缩因子， 将该式用于计算低压燃气管道压降时可以进行简化，P m 为管道起始端和末端压力的算数平均值，，低压管道本身压力很低，可以认为0P P m ≈，带入稳定流动计算公式可得：若考虑城市燃气管道的压力一般在1.6MPa 以下，此时可认为10=≈Z Z ，并将公式中的各参数采用工程中常用的单位，P 的单位用kPa ，L 的单位采用km ，流量的单位采用Nm 3/h ，管道内径d 的单位采用mm ，则第三部分我们看一下计算公式中的摩阻系数λ 三、燃气管道的摩擦阻力系数简称摩阻系数，是反映管内燃气流动摩擦阻力的一个无因次系数，与燃气在管道内 的流动状况、管道材质、管道的连接方法及安装质量、燃气的性质等因素有关，是雷诺数Re 和相对粗糙度d∆的函数。
燃气工程-第6章燃气管网水力计算
2)计算各管段的途泄流量。
环状管网的计算步骤
3)按气流沿着最短路径从供气点流向零点(零 点是指各环中燃气沿顺时针流动与逆时针 流动的交汇点，此点为各环压力的最低点) 的原则，拟定环状管网燃气流动方向。但 在同一环内，必须有两个相反的流向。
4)根据拟定的气流方向，以∑Qi=0为条件， 从零点开始，设定流量的分配，逐一推算 每一根管道的初步计算流量。
水力平差计算
低压管网
水力平差计算
高、次高、中压管网
水力平差计算
首先计算各环的 Q ，进而才能求出考虑邻环影
响的 Q ，令
，以此校正每环各根管
段的计算流量。
若校正后闭合差仍未达到精度要求，则需再一 次计算校正流量 Q ， Q 及 Q ，再作流量校 正、使之逐次逼近并达到允许的精度要求为止。
Q Ⅱ 0 .0 6 6 0 0 2 0 7 2 0 (m 3 /h ) Q Ⅲ 0 .0 6 6 0 0 2 4 8 6 4 (m 3/h )
(3)计算供气环周边的总长
L Ⅰ (3 0 0 6 0 0 ) 2 1 8 0 0 m
L Ⅱ (4 0 0 6 0 0 ) 2 2 0 0 0 m
1-4 Q 1 1 4 q Ⅰ q Ⅱ L 1 - 4 0 . 3 0 . 3 6 6 0 0 3 9 6 m 3 / h
4-3
Q 1 4 3 q Ⅰ L 4 - 3 0 .3 3 0 0 9 0 m 3 /h
同理，对于Ⅱ环：
Q14 1
Q43 2
1100=50 2
Q 45 2
0
(3)计算转输流量
Q16 2
Q16-5Q16-7Q178
环状管网的计算步骤
3)按气流沿着最短路径从供气点流向零点(零 点是指各环中燃气沿顺时针流动与逆时针 流动的交汇点，此点为各环压力的最低点) 的原则，拟定环状管网燃气流动方向。但 在同一环内，必须有两个相反的流向。
4)根据拟定的气流方向，以∑Qi=0为条件， 从零点开始，设定流量的分配，逐一推算 每一根管道的初步计算流量。
水力平差计算
低压管网
水力平差计算
高、次高、中压管网
水力平差计算
首先计算各环的 Q ，进而才能求出考虑邻环影
响的 Q ，令
，以此校正每环各根管
段的计算流量。
若校正后闭合差仍未达到精度要求，则需再一 次计算校正流量 Q ， Q 及 Q ，再作流量校 正、使之逐次逼近并达到允许的精度要求为止。
Q Ⅱ 0 .0 6 6 0 0 2 0 7 2 0 (m 3 /h ) Q Ⅲ 0 .0 6 6 0 0 2 4 8 6 4 (m 3/h )
(3)计算供气环周边的总长
L Ⅰ (3 0 0 6 0 0 ) 2 1 8 0 0 m
L Ⅱ (4 0 0 6 0 0 ) 2 2 0 0 0 m
1-4 Q 1 1 4 q Ⅰ q Ⅱ L 1 - 4 0 . 3 0 . 3 6 6 0 0 3 9 6 m 3 / h
4-3
Q 1 4 3 q Ⅰ L 4 - 3 0 .3 3 0 0 9 0 m 3 /h
同理，对于Ⅱ环：
Q14 1
Q43 2
1100=50 2
Q 45 2
0
(3)计算转输流量
Q16 2
Q16-5Q16-7Q178
第六章 燃气管网的水力计算
Q
算
把低压计算公式中的1.75改写 为2即可。
P Q nn Q ns P
Pi\ Q — 顺“+” 逆“-”
Q
29
第六章
4. 环网水力计算例题
【例题】 试计算图6-1中所示的低压管网，图上注有 环网各边长度（m）及环内建筑用地面积F（公顷）。 人口密度为每公顷600人，每人每小时的用气量为 0.06m3，有一个工厂集中用户，用气量为100m3/h。气 源是焦炉煤气，密度ρ=0.46kg/m3，动力粘度 ν=25×10-6m2/s。管网中的计算压力降取ΔP=400Pa。 解：（1）在平面图上编号、标注
第六章
B
C
A
F
E
D
18
(3)各小区管L1 2 3 4 5 6 1
QB L1 2 1 1
1
2
C
A
3
7
qB
5 6 F 10 9 E 8 4 D
(4)计算各管段的Q1
Q
1 2 1
图 5-10 各 管 段 途 泄 流 量 计 算 图 示
q B q A L1 2
管段摩擦（沿程）
阻力损失
Py
P1 2 P22 L L
P L l
10
Py
第六章
3. 局部阻力损失计算公式 （1）基本公式
Pj
w
2
2
适用：庭院管、室内管、厂区管
第六章
11
（2）当量长度法
局部阻力损失： P j
12
ldl
d
l2
算
把低压计算公式中的1.75改写 为2即可。
P Q nn Q ns P
Pi\ Q — 顺“+” 逆“-”
Q
29
第六章
4. 环网水力计算例题
【例题】 试计算图6-1中所示的低压管网，图上注有 环网各边长度（m）及环内建筑用地面积F（公顷）。 人口密度为每公顷600人，每人每小时的用气量为 0.06m3，有一个工厂集中用户，用气量为100m3/h。气 源是焦炉煤气，密度ρ=0.46kg/m3，动力粘度 ν=25×10-6m2/s。管网中的计算压力降取ΔP=400Pa。 解：（1）在平面图上编号、标注
第六章
B
C
A
F
E
D
18
(3)各小区管L1 2 3 4 5 6 1
QB L1 2 1 1
1
2
C
A
3
7
qB
5 6 F 10 9 E 8 4 D
(4)计算各管段的Q1
Q
1 2 1
图 5-10 各 管 段 途 泄 流 量 计 算 图 示
q B q A L1 2
管段摩擦（沿程）
阻力损失
Py
P1 2 P22 L L
P L l
10
Py
第六章
3. 局部阻力损失计算公式 （1）基本公式
Pj
w
2
2
适用：庭院管、室内管、厂区管
第六章
11
（2）当量长度法
局部阻力损失： P j
12
ldl
d
l2
燃气基础知识 第六章 燃气管网水力计算
P —计算环的压力闭合差；
P —计算环的各管段的压力降与流量之比； Q
Qnn —邻环校正流量的第一项近似值；
P Q —与邻环共用的管段的值。 ns
（b）高、中压管网
2 P Q P 2
2
Q
P 2 Qnn Q ns Q P 2 Q
5）燃气用户以下地点应设置手动快速式切断阀：燃气立管 上、燃气表前、燃具前。 6）与家用燃具连接的软管上不应有接头，且软管长度不应 超过 2m。 7）为保证用户用气安全，家用燃气热水器应安装在通风良 好的非居住房间，且房间净高度宜大于2.4m。 8）燃气计量表与燃具、电气设施之间应保证最小水平净距。 居民家用燃气计量表与燃气热水器之间的水平净距应不小于 30cm。 9）当燃具和用气设备安装在地下室、半地下室及通风不良 的场所时，应设置通风装置和燃气泄漏报警装置。
燃气管道摩擦阻力计算公式及图表（附录2）
低压燃气管道从调压站到最远燃具管道允许的阻力损失
Pd 0.75Pn 150
式中 Δp d－从调压站到最远燃具管道允许的阻力损失，含室内燃气管 道允许的阻力损失（Pa）； Pn－低压燃具的额定压力（Pa）。
附加压头
p g a g h
数值与燃气在管道内的流动状况、燃气性质、管道材质（管道内壁粗糙度） 及连接方法、安装质量等因素有关； ρ—燃气密度，kg/m3； T—设计中所采用的燃气温度，K； T0—标准状态绝对温度，273.15K； Z—压缩因子；当燃气压力小于1.2MPa（表压）时，取Z=1； L—燃气管道的计算长度，km。
第六章 燃气管网水力计算
燃气管道水力计算的任务
根据计算流量和规定压力损失来计算管径，进而决定管