管道内燃气流动的基本方程.ppt

第五章 燃气管网的水力计 算 n第一节 管道内燃气流动的基本方程式 n第二节 燃气管道水力计算公式和图表 n第三节 燃气分配管网计算流量 n第四节 管网水力计算 2009级油气储运 城市燃气配送 Date1 n一、不稳定流动方程式 n二、稳定流动方程式 n三、燃气管道的摩擦阻力系数 第一节 管道内燃气流动的基本 方程式 Date2 方程组 n由运动方程（4-3）、连续性方程（ 4-6）和状态方程（4-7）组成的方 程组 n可用来求得在燃气管道中任一断面x 和任一时间的气流参数P、和W 。 n这一方程组为 Date3 式4-8 Date4 简化后的方程组 n在进行燃气分配系统不稳定流工况的计 算时，可采用简化后的方程组： Date5 公式的应用 n上述方程组在进行线性化处理后，加上 起始条件和边界条件， 可采用有限元 法，也可采用差分法，求得管道内燃气 运动参数与坐标x和时间的关系P（x, ）、（x, ）和W（x, ）。 Date6 二、稳定流动方程式 n 除单位时间内输量波动大的超高压天 然气长输管线，要用不稳定流进行计算 外，在大多数情况下，设计城市然燃气 管道时燃气流动的不稳定性可不予考虑 。 n实际计算中的计算流量，是按计算月中 最大小时计算流量进行的，因此，可以 按稳定流进行计算。 Date7 1.稳定流计算中可以忽略的问题 n稳定流计算中，将某一时间段，管内燃 气流量看作稳定流，即参数不随时间而 变化，即 Date8 2.稳定流基本方程组 n进行简化后，可得稳定流基本方程组4-10 Date9 3.对方程进行预处理 n由连续性方程得式4-11 n式中 M质量流量； n Q0标准状况下的体积流量 Date10 将式4-11改写 n由此得式4-12： Date11 由状态方程可得式4-13 Date12 n将 n和 n代入 Date13 可得式4-14 Date14 对上式进行积分： Date15 得：4.燃气管道的基本计算公式 Date16 符号的意义： nP1管道起点燃气的绝对压力，Pa； P2管道终点燃气的绝对压力，Pa; nP0标准大气压，P0=101325Pa； n燃气管道的水利摩阻系数； nQ0燃气管道的计算流量，Nm3/s； nd燃气管道的内径，m； Date17 n0标准状况下燃气管道的密度， kg/Nm3； nT燃气的绝对温度，K； nT0标准状态绝对温度，T0=273.15K ； nZ燃气的压缩因子； nZ0标准状况下燃气的压缩因子；Z0=1 nL燃气管道的计算长度，m。 Date18 用于计算低压燃气管道时式4-15可予以简 化。 Date19 对于低压燃气管道，认为Pm=P0, 代入4-15,可得 n5.低压燃气管道基本计算公式： Date20 6.高、中压管道的基本计算公式 n考虑城市燃气管道的压力一般都在 1.6MPa以下，ZZ0=1,则 n中高压管道的计算公式变为： Date21 nP1管道起点燃气的绝对压力，kPa； n P2管道终点燃气的绝对压力，kPa; n燃气管道的水利摩阻系数； nQ0燃气管道的计算流量，Nm3/h； nd燃气管道的内径，mm； n0标准状况下燃气管道的密度，kg/Nm3； nT燃气的绝对温度，K； nT0标准状态绝对温度，T0=273.15K； nZ燃气的压缩因子； nL燃气管道的计算长度，km。 Date22 7.低压管道的基本计算公式4-18 Date23 符号意义 nP管道起点燃气的绝对压力，Pa； n燃气管道的水利摩阻系数； nQ0燃气管道的计算流量，Nm3/h； nd燃气管道的内径，m； n0标准状况下燃气管道的密度， kg/Nm3； nT燃气的绝对温度，K； nT0标准状态绝对温度，T0=273.15K； nL燃气管道的计算长度，m。 Date24 三、燃气管道的水力摩阻系数 n摩擦阻力系数是反映管内燃气流 动摩擦阻力的一个无因次系数； n其数值与燃气在管内的流动状况、 燃气性质、管道材质（管道内壁粗 糙度）及连接方法、安装质量有关 。 n是雷诺数Re和相对粗糙度的函数 Date25 雷诺数 Date26 管壁粗糙度 n由于制管及焊接及安装过程中的种种原 因，管内壁难免是凹凸不平的 n一般用绝对当量粗糙度和相对当量粗糙 度来描述管壁的粗糙度 n绝对当量粗糙度是指管内壁凸起高度的 统计平均值。 n相对当量粗糙度是绝对当量粗糙度与管 道的内半径之比。 Date27 流态划分与边界雷诺数 n流体在管路中的流态划分为两大类：层流 和紊流。 Date28 流态划分与边界雷诺数 n流体在管路中的流态划分为两大类：层流 和紊流。 Date29 1.层流区 n在层流区（ Re2100）,摩 阻系数值仅与 雷诺数有关， 可用式4-19计 算： n n式中 nRe雷诺数，； nd管道内径，m ； nw燃气流动断 面的平均流速， m/s； n运动粘度， m/s2 Date30 2.临界区 n当21003500时则为紊流区。 n紊流区包括水力光滑区、紊流过渡区（ 混合摩擦区）和阻力平方区。 n紊流区情况复杂，公式具有多种多样， 可分为通用公式和专用公式。 Date32 3.紊流区通用公式 n柯列勃洛克公式式（4-21） Date33 3.紊流区通用公式 n阿里特苏里公式式4-22 n是柯列勃洛克公式的一种简化形式。 n式中 d管道内径，mm； n 管道内壁粗糙度，mm。钢管 一般取=0.10.2mm，塑料管一般取 =0.01mm。 Date34 3.紊流区通用公式 n 谢维列夫公式 n它是适用于新铸铁 管紊流区的综合公 式 n n式中 m系数，当 铸铁管为正常规格 的长度时， m=0.284。 n 则上式可写成 Date35 3.紊流区通用公式 n公式中 d管道内径，m。 Date36 3.紊流区专用公式 n水力光滑区 nA.尼古拉兹公式 n当 时，其摩阻系数为 n式4-25 Date37 3.紊流区专用公式 n当 时， n摩阻系数的半经验公式为式4-26 n Date38 3.紊流区专用公式 nB.谢维列夫公式 n对于新钢管采用式4-27 Date39 3.紊流区专用公式 n对于新铸铁管，当 时采用式4-28 Date40 3.紊流区专用公式 n过渡区 nA.谢维列夫公式 n对于新钢管，当 时采 用4-29式： Date41 3.紊流区专用公式 n对于新铸铁管，当 时 采用式4-30 Date42 3.紊流区专用公式 n尼古拉兹公式 n当 时，采用4-31 Date43 3.紊流区专用公式 nB.谢维列夫公式 n对于新钢管，当 时采 用式4-32 Date44 3.紊流区专用公式 n对于新铸铁管，当 时 采用4-33式 Date45 3.紊流区专用公式 n上述