助理工程师考试备考资料整理燃气.doc

一、填空题1、燃气是由多种可燃气体和不可燃气体组成的混合气体。2、按照气源种类，通常可把燃气分为天然气、人工燃气、液化石油气和生物质气等。3、人工燃气是指从固体或液体燃料加工所生产的可燃气体。4、油制气按制取方法的不同可分为重油蓄热热裂解气和重油蓄热催化裂解气两种。5、在湿气中形成水化物的主要条件是压力和温度。6、在设计燃气输配系统时，需要首先确定燃气管网的计算流量。7、计算流量的大小取决于燃气需用量和需用的不均匀情况。8、城镇燃气需用量取决于用户类型、数量和用气量指标。9、城市燃气输配系统有两种方式：一种是管道输配系统；一种是液化石油气瓶装系统。10、管道输配系统一般由接受站、输配管网、储气设施、调压设施以及运行管理设施和监控系统等共同组成。11、储配站的生产工艺流程按燃气的储存压力分为：高压储存生产工艺流程和低压储存生产工艺流程两大类。12、按燃气的储存形态可分为气态储存和液态储存两类。13、燃气储罐组成从构造特点来看，低压湿式储气罐属于可变容积金属罐，它主要有水槽、钟罩、塔节以及升降导向装置所组成。14、按照管网形状分可以分为环状管网、支状管网和环支状管网。15、燃气管道的附属设备包括阀门、补偿器、排水器、放散管等。16、常用燃气计量装置的种类：常用的有容积式、速度式与差压式等。17、计量器具的计量特性：包括测量误差、测量范围、准确度、灵敏度、稳定性、重复性等。18、城市燃气管网漏气会导致的事故会导致爆炸、火灾、中毒等恶性事故。19、钢管的连接方式主要是焊接。在地上低压入户工程中也可使用法兰连接和螺纹连接。20、水封密封罐内的燃气，关键在于水封内水位高度（水柱高）。21、储气罐运行过程中容易出现的故障是储气罐漏气、水封冒气、卡罐与抽空等。22、置换储气罐有两大类：燃气直接置换与惰性气体间接置换。23、压缩机原动机的种类：电动机、汽轮机、燃气轮机和柴油机四种。24、燃气压缩机是用来压缩燃气，提高燃气压力以输送燃气的机械设备。25、压缩机按工作原理可分两大类：容积型压缩机和速度型压缩机。26、水力计算是以燃气设计流量为基础，在燃气设备和管路的布置形式确定后进行的。27、根据流体力学可知，流体在管道内流动时，要克服沿程阻力和局部阻力，对于气体还要考虑附加压力的影响。28、在进行燃气管道水力计算时，常利用单位长度平均压力降来确定管径。29、燃气用户与燃气管网连接方式为连接调压器和连接低压管网。30、调压器的作用是将较高的入口压力调至较低的出口压力，并根据燃气需用工况的变化自动保持燃气压力在出口时恒定在设定值。31、燃气管网压力的调节过程包括定值调节系统，随动调节系统和程序控制系统。32、过渡过程的质量指标包括衰减比、余差、最大偏差、过渡时间和振荡周期。33、按阀门的结构可分为单座阀和双座阀。34、调节机构的调节特性是用燃气的相对流量与阀门的相对开启程度的函数关系。35、调压站通常是由调压器、阀门、过滤器、安全装置、旁通管及测量仪表组成。36、常用的燃气流量计包括容积式流量计、速度式流量计、涡街流量计和差压式流量计。37、压缩机的种类按照工作原理可以分为容积型和速度型。38、活塞式压缩机的工作过程包括吸气过程、压缩过程和排气过程。39、储存燃气的形式有储气罐储存、管道储存、管束储存、地下储存及低温液化储存等。40、按照气源种类，通常可把燃气分为天然气、人工燃气、液化石油气和生物质气等。二、选择题1、燃气中的可燃气体包括（ ABC ）A、碳氢化合物 B、氢 C、一氧化碳 D、氧2、天然气的种类包括（ ABCD ）A、纯天然气 B、石油伴生气 C、凝析气田气 D、煤矿矿井气3、影响燃烧特性的参数主要有（ ABC ）A、燃气热值H B、相对密度s C、燃烧速度 D、燃料4、城镇燃气用户包括以下几种类型（ ABCD ）A、居民生活用户 B、商业用户 C、工业企业用户 D、其它用户5、居民生活用气量取决于（ ABC ）A、用气定额 B、气化百分率 C、居民人口数 D、燃气性质6、燃气使用情况的不均匀性可根据如下的指标（ ABC ）判断。A、月不均性 B、日不均匀性 C、时不均匀性 7、长输管线的输气量受气源（ ABCD ）等因素的影响。A、气源供气波动 B、用户负荷变化 C、季节温差 D、管道维修8、输气管线的敷设方式有（ ABC ）A、埋地 B、土堤 C、架空 9、燃气储配站的主要任务是（ ABC ）A、燃气储存 B、加压 C、向城市燃气输配管网输送燃气10、储配站的工艺流程的功能（ ABC ） A、燃气接受 B、燃气储存 C、加压与供气11、储配站的安全装置（ABCD）A、报警装置 B、加臭装置 C、安全检测系统装置 D、压力调整的变频装置。12、钢制燃气管道腐蚀的原因（ ABCD ）A、化学腐蚀 B、电化学腐蚀 C、杂散电流腐蚀 D、细菌作用13、经济分析过程中应遵循的原则（ ABC ）A、实事求是 B、费用-效益分析 C、可比性原则 D、处理方便14、燃气管网技术经济分析指标包括（ ABCD ）A、压力级别 B、管长指标 C、耗金属指标 D、投资指标15、燃气输配方案经济性评价方法有（ AB ）A、投资回收期 B、费用指标法 C、风险评价法 D、净现值法16、调节过渡过程形式包括（ ABCD ）A、发散振荡 B、等幅振荡 C、衰减振荡 D、非振荡过程17、影响过渡过程动态特性的因素（ ABCD ）A、自行调节特性 B、容积系数 C、滞后 D、干扰的特性18、影响调压器通过能力的因素有（ ABC ）A、阀孔的面积 B、阀门前后压力降 C、燃气性质 D、燃气温度19、调压站按使用性质分为（ ABCD ）A、门站 B、区域调压站 C、用户调压箱 D、专用调压站20、活塞式压缩机按照结构形式可以分为（ ABCD ）A、卧式 B、立式 C、角度式 D、对置式21、天然气的种类包括（ ABCD ）A、纯天然气 B、石油伴生气 C、凝析气田气 D、煤矿矿井气22、影响燃烧特性的参数主要有（ ABC ）A、燃气热值H B、相对密度s C、燃烧速度 D、燃料23、储气设施按照压力分为（ ABCD ）A、高压储气 B、低压储气 C、中压储气 D、常压储气24、天然气的种类包括（ ABCD ）A、纯天然气 B、石油伴生气 C、凝析气田气 D、煤矿矿井气三、判断题1、确定城镇燃气输配系统的压力级制、管径、燃气管网构筑物等均与燃气的种类有关。（ T ）2、天然气主要是由低分子的碳氢化合物组成的混合物。（ T ）3、气田气的组分以甲烷为主，含量达到90%以上。（ T ）4、石油伴生气的甲烷含量达到80%，含有乙烷、丙烷和丁烷约15%。（ T ）5、天然气既是化工产品的原料气，同时也是优质燃料气，是理想的城镇气源。（ T ）6、液态天然气的体积为气态时的1/600，有利于运输和储存。（ T ）7、生物质气是由各种有机物在隔绝空气的条件下发酵，并在微生物的作用下产生的可燃气体。（ T ）8、华白指数作为燃具相对热负荷的一个度量，是设计或选用燃具的重要依据。（ T ）9、气体的临界温度越高，越易液化。（ T ）10、液态碳氢化合物的动力粘度随分子量的增加而增加，随温度上升而减小。11、在确定用气量分配时，一般优先发展民用用气。（ T ）12、管网的漏损量和未预见量，一般按总用气量的3%-5%计算。（ T ）13、计算流量的大小直接关系到燃气输配系统的经济性和可靠性。（ T ）14、不均匀系数法适用于规划、设计阶段确定居民生活和商业燃气小时计算流量。（ T ）15、同时工作系数法适用于独立居民小区、庭院燃气支管和室内燃气管道计算流量的确定。（ T ）16、一般工业用气较为均衡，民用气波动较大。（ T ）17、长输管线的设计输送能力应按年最大输气量计算，应尽量使管线在设计能力下工作，以提高管线的利用率。（ T ）18、长输管线均采用钢管，连接方式为焊接。（ T ）19、燃气储配站按储气压力可分为低压储气和高压储气两种。（ T ）20、燃气调压室是将输气管网的压力调节至下一级管网或用户所需的压力，并使调节后的燃气压力保持稳定。（ T ）21、调压器的作用是将燃气压力降低并稳定在一定范围内，保证运行安全可靠、经济合理。（ T ）22、水封是由塔节与塔节之间密封储气的部件。它由上水封（挂圈）与下水封（杯圈）所组成。（ T ）23、当相邻另个塔节升起时，上水封与下水封钩在一起，称之为合封。（ T ）24、储气罐漏气的主要原因是由于罐体钢板被腐蚀造成穿孔而漏气。（ T ）25、附加压力是由于燃气的密度和空气的密度不同，在管段有高程差变化时产生的。（ T ）26、当附加压力为正值时，有助于燃气流动；而当附加压力为负值时，阻碍燃气流动。（ T ）27、燃气分配管道计算流量的确定是燃气分配管网水力计算的基础。（ T ）28、计算工况是指管道系统的流量满足最大负荷燃具前的压力为额定压力Pn，燃具的流量为额定流量Qn时的工况。（ T ）29、直接连在管网上的用户，其燃具前的燃气压力随计算压力降利用程度不同而不同。（ T ）30、当压力超过燃具额定压力时，燃具在超负荷下工作会产生不完全燃烧。（ T ）31、当压力低于燃具额定压力时，将导致燃具热强度降低，加热过程延长。（ T ）32、燃气输配系统造价的最大部分是燃气管道的造价，因此燃气管道的技术经济分析计算是非常重要的任务。（ T ）33、管道总投资在很大程度上取决于管径。（ T ）34、调压站的作用半径指从调压站到零点的平均直线距离。（ T ）35、压力的自动调节系统是带有负反馈的闭环系统。（ T ）36、调压器的调节机构可以分为各种形式的阀门。（ T ）37、调压站是用来调节和稳定管网压力的设施。（ T ）38、在燃气输配系统中，燃气的压送是靠压缩机完成的。（ T ）39、储配站的主要功能是接受长输管线或气源厂的来气，在站内净化、储存燃气、调压、计量后向城市输配管网或大用户输送燃气。（ T ）四、简答题1、城市燃气进行分类的必要性？答：从燃气输配、燃烧应用和燃气互换性方面考虑，为了使燃气输配企业和燃烧设备制造厂都遵循一个共同的准则，必须将燃气进行分类。2、什么是气体的临界温度？临界压力？答：（略）3、什么是饱和蒸汽压？有何用途？答：就是在一定温度下密闭容器中的液体及其蒸汽处于动态平衡时的蒸汽所表示的绝对压力。（略）4、什么是气化潜热？答：（略）5、什么是爆炸极限？答：（略）6、水化物的危害及其防治方法？答：水化物的生成会缩小管道的流通断面，甚至堵塞管线、阀件和设备。为防止水化物的形成或分解已形成的水化物有两种方法：（1）采用降低压力、升高温度、加入可以使水化物分解的反应剂。（2）脱水，使气体中水分含量降低到不致形成水化物的程度。7、城镇燃气加臭的必要性？加臭的剂量？答：（略）8、为什么要发展工业用气用户？答：这有利于提高气源生产企业的经济效益，减少储气容积，增加售气收费，有利于用气负荷的平衡等。9、什么是用气定额？其影响因素有哪些？答：根据当地的实际燃料消耗量、生活习惯、燃气价格、气候条件等具体条件综合分析得到的用气量指标。影响因素包括：燃气器具的类型和数量，住宅建筑等级和卫生设备的设置水平，采暖方式及热源种类，居民生活用热习惯及生活水平等。10、什么是气化百分率？答：指城镇居民使用燃气的人口数占城镇居民人口总数的百分数。11、燃气小时计算流量计算的意义？答：计算流量的大小，直接关系到燃气输配系统的经济型和可靠性。计算流量偏大，输配系统的金属耗量和基建投资都会增加；计算流量偏小，又会影响用户的正常、可靠用气，因而应合理确定燃气的计算流量。燃气的计算流量应按燃气计算月的高峰日小时最大用气量确定。12、燃气输配系统调节供需平衡的方法？答：（1）改变气源的生产能力和设置机动气源。 （2）利用缓冲用户进行调节； （3）利用储气设施进行调节。13、储气罐储气容积的确定方法？答：（略）14、什么是储气系数？答：是指储气设备总容积与高峰月平均日供气能力的比值。15、长距离输气系统的构成？答：长距离输气系统主要由集输管网、气体净化设备、起点站、输气干线、输气支线、中间调压计量站、压气站、燃气分配站、管理维修站、通信和遥控设备、阴极保护站等构成。16、对加臭剂的要求？答：加臭剂和燃气混合在一起后应具有特殊的臭味，不应对人体、管道或与其接触的材料有害，其燃烧产物不应对人体呼吸有害，并不应腐蚀或伤害于此燃烧产物直接接触的材料。17、长输管线通过地区分级方法？答：地区等级是按照输气管道通过的地区沿线居民户数和建筑物的密集程度划分的，即沿管道中心线两侧各200米范围内，任意划分成长度为2km并能包括最大聚居户数的若干地段，按地段内的户数分为四个等级。一级地区户数在15户及以下的区段；二级地区户数在15户以上，100户以下的区段；三级地区在100户或以上的区段；四级地区指四层及四层以上的楼房普遍集中、交通频繁、地下设施多的区段。18、接受站的主要功能？答：负责接受气源厂矿输入城镇使用的燃气，进行计量、质量检测，按城镇供气的输配要求，控制与调节向城镇供应的燃气流量与压力，必要时还需对燃气进行净化。19、燃气储配站的组成？答：储气罐、加压机房、计量间、变电室、配电室、控制室、水泵房、消防水池、锅炉房、工具库、油料库以及生产和生活辅助设施组成。20、储配站内按其功能主要的设备有什么？答：压缩机及其辅助系统设备；、储气罐；、调压装置；、计量装置；、仪表与控制系统。21、燃气储配站的主要作用是什么？答：、接受气源来气；、储存燃气，调节燃气生产与使用之间的不平衡；、控制输配系统供气压力；、进行气量分配；、测定燃气流量；、检测燃气气质。22、燃气储罐的工作原理是什么？答：当燃气进入储气罐储存时，放在水槽的钟罩和塔节，依次（按直径由小到大）升起，当储气罐内的燃气导出时，塔节和钟罩又依次（按直径由大到小）降落到水槽中。钟罩与塔节、内侧塔节与外侧塔节之间利用水封将罐内空间与大气隔绝。因此，随着塔节的升降，燃气的储存容积和压力是变化的。23、低压湿式罐罐体主要组成部分包括什么？答：、基础；、水槽；、钟罩顶板附属装置；钟罩顶板上的附属装置有：放散管，即在钟罩顶板中央最高位置处，焊接一节小短管，并设一阀门；入孔，其安装位置应正对露出水槽水面的进、出气管；、道轨、导轮；、水封； 、配重块。24、城市燃气管网采用不同压力级制的必要性？答：（1）采用不同的压力级制是比较经济的；（2）各类用户需要的燃气压力不同；（3）消防安全要求。25、高层建筑燃气供应系统应考虑的三个特殊问题？答：（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； （3）补偿温差产生的变形。26、钢制燃气管道的防腐方法？答：（1）绝缘层防腐法； （2）电保护法； （3）排流保护法。27、燃气计量的主要目的是什么？答：一是计量收费，进行成本核算；二是为城市燃气调度与控制提供基础数据。28、我国目前城市燃气分那几级别？答：高压A0.8P1.6MPa高压B0.4P0.8MPa中压A0.2P0.4MPa中压B0.01300mm时为2mm；（2）安装时法兰螺孔应能保证螺栓自由插入，螺栓拧紧后应有23扣外露；（3）法兰间必须加密封垫。输送焦炉煤气时用石棉橡胶垫，输送天然气时宜用耐油橡胶垫；（4）螺纹连接应采用锥管螺纹，丝扣应整齐光洁，中心线角度偏差不得大于1度；（5）螺纹连接后应在适当位置设置活接头；（6）丝扣连接处应缠绕聚四氟乙烯密封胶带。32、焊接外观应符合的质量要求是什么？答：宽度：坡口每边压2mm，根部焊透；高度：平立焊部位为23mm；仰韩部位5mm；咬边：深度0.5mm,总长度1/10周长；焊缝表面无裂纹、夹渣、气孔等。清除焊渣后的实体厚度不能小于管道厚。33、燃气管道的捡漏方法有哪些？答：（1）钻孔查漏；（2）挖深坑；（3）井室检查；（4）检漏工具；（5）使用检漏仪器查漏；（6）观察植物生长；（7）利用集水井判断漏气。34、什么情况下会形成水封冒气？答：当罐体的内侧塔节与外侧塔节脱封时，由于水封格间内原有气体压力的作用使格间内水位下降，该气体就会从水封格间内溢出外冒，形成水封冒气。35、低压湿式罐存在的问题有哪些？答：不宜建在风力大、地震频繁的地区；导轮与导轨之间的磨损较严重；维护费用较高；不能储存干燃气；必须定期防腐。36、日常维护储气罐的内容是什么？答：、低压湿式储气罐钟罩及塔节的升降位置； 、储气罐的基础；、补漏防腐；、防冻；、高压储气罐安全阀。37、湿式储气罐日常维修内容有哪些？ 答：、测定储气罐的倾斜度和水槽内的水位情况，做好记录； 、定期检查导轮道轨运行情况及清洁加油；、定期检查钢板焊缝、柳钉及螺丝接头的密封情况，做好记录；、定期检查溢水管运行，水槽、钟罩和塔节水封高度，并做好记录；、定期检查放气阀。38、造成水封破坏的主要原因是什么？答：、由于大风使罐体摇晃，水封遭到破坏；、下部塔节被卡，上部塔节在下落时造成脱封冒气；、地震使储罐摇晃倾斜，水封水大量泼出，引起漏气。39、干式储气罐的优缺点有哪些？答：（1）干式储气罐可以储存干燃气，不易腐蚀，使用年限长，不需采取防冻措施；（2）干式储气罐的储气压力只取决于活塞体重，故其排气压力是恒定的；（3）干式储气罐不使用水封，同容积下罐体总重要比湿式储气罐小的多，因此地基承受的压力小；（4）干式储气罐的密封构造较复杂，因此罐体各部件安装和施工要求较高，运行管理技术比较复杂；（5）干式储气罐的附属设备较多；（6）与同容积的湿式储气罐相比，造价高。40、低压湿式罐的竣工验收内容包括什么？答：防腐性的测验；罐体的升降的试验；气密性试验。41、技术经济分析的目的？答：就是根据经济效益的标准对不同工程方案进行评价和选优。为的是在相同的规模条件下，用较小的投入取得较大的产出，也就是说以较小的投资获得最大的经济效益。42、燃气管网技术经济分析的内容有哪些方面？答：（1）各方案可比投资和可比运行费用计算；（2）各方案技术经济比较；（3）各方案技术经济指标计算；（4）确定调压站经济作用半径和管道经济管径。43、燃气输配系统进行压力调节的必要性？答：燃气输配系统包括不同压力等级的输配管网，并连接有不同使用压力要求的用户，因此要使输配系统终端使用压力不随用气量的变化而保持稳定，必须根据使用压力要求设置压力调节装置。44、调压器的工作原理是什么？答：当出口燃气用量或燃气出口压力p2变化时，通过导压管使压力作用到薄膜的下方，由于它与薄膜上方重块的给定压力值不相等，故薄膜失去平衡。薄膜移动，通过阀杆带动调节阀改变流经孔口的燃气量，从而使压力恢复平衡。45、选择调压器应考虑的因素？答：燃气流量，燃气的种类，燃气进出口压力，调节精度和阀座的形式。46、差压式流量计的工作原理？答：（略）47、燃气压缩机的主要功能是什么？答：（1）远程输送燃气；（2）向高压储气或地下储气设施经压缩机加压送燃气（3）工业窑炉中压燃烧时，燃气压力低的情况下需经压缩机压送。48、容积型压缩机中，气体压力提高的原因是什么？答：在容积型压缩机中，气体压力的提高是由于压缩机中气体的体积被缩小，使单位体积内气体分子的密度增加而形成。49、在速度型压缩机中，气体的变化特点是什么？答：在速度型压缩机中，气压的提高是由于气体分子的运动速度转化的结果，即先使气体的分子得到一个很高的速度，然后又使速度降下来，使动能转化为压力能。50、罗茨式回转压缩机的工作原理是什么？答：在椭圆型机壳内，有两个铸铁或铸钢的转子，装在两个互相平行的轴上，在轴端装有两个大小及式样完全相同的齿轮配合转动，由于传导齿轮作相反的旋转而带动两个转子也作相反方向的转动。两转子相互之间有一极小的间隙，使转子能自由地运转，而又不引起气体过多地泄露。51、罗茨式回转压缩机的优点是什么？答：当转数一定而进口压力稍有波动时，排气量不变，转数和排气量之间保持恒正比的关系，转数高、没有气阀及曲轴等装置，重量较轻，应用方便。52、罗茨式回转压缩机的缺点是什么？答：当压缩机有磨损时，影响频率颇大；当排出的气体受到阻碍，则压力逐渐升高。为了保护机器不被损坏，在出气管必须安全安全阀。53、加压机房起火后的具体灭火方法是什么？答：断气灭火，先关排气阀门再关进气阀门；先灭火后断气，先用干粉灭火，然后关闭进气阀门，切断气源；降压灭火。54、储气设施的主要功能？答：（1）解决供需不平衡的矛盾；（2）意外事故发生时的一定量供气；（3）混合不同组分气体，使燃气性质均匀；（4）对间歇循环制气设备起缓冲作用；（5）回收其它可燃、可用废气；（6）保证一定的供气压力。55、什么是定容储罐？答：高压储罐中燃气的储存原理与低压储罐有所不同，即罐的几何容积固定不变，而是靠改变其中燃气的压力来储存燃气的，故称定容储罐。56、储配站的主要作用？答：（1）接受气源厂来气； （2）储存燃气，以调节燃气生产与使用的不平衡； （3）控制输配系统供气压力； （4）进行气量分配； （5）测定燃气流量；（6）检测燃气气质；（7）对燃气加臭。57、燃气储配站的主要工艺流程组成？答：（1）燃气接受部分； （2）燃气储存部分； （3）加压与供气部分。58、天然气液化的目的？答：（1）节约运输费用； （2）调节供需； （3）经济有效地生产氦气。59、燃气的地下储存方法？答：（1）利用枯竭油气田储气；（2）利用盐矿层建造储气库；（3）含水多孔地层中的地下储库。五、计算题1、已知干燃气的容积成分为甲烷27%，一氧化碳6%，氢气56%，二氧化碳3%，氧气1%，氮气5%，丙烯2%。求混合气体平均分子量、平均密度和相对密度。若含湿量为0.002kg/m3干燃气，求湿燃气的容积成分及其平均密度。2、有一内径为900mm、长度为115km的天然气管道。当天然气的平均压力为3.04Mpa、温度为278K，求管道中的天然气在标准状态下的体积。已知天然气的容积成分为甲烷97.5%，乙烷0.2%，丙烷0.2%，氮气1.6%，二氧化碳0.5%。3、如图所示低压燃气管网，图中注有环网各边长度。人口密度为600人/hm2，最大用气量为0.06m3/(人*h)，有一个集中用户，用气量为120m3/h。A为调压站。管网输送人工燃气，燃气密度为0.45kg/m3，运动粘度为2510-6m2/s，输送温度T=273K。管材为钢管，允许压力降为500Pa。试进行水力计算。4、已知人工燃气燃烧器的额定压力为Pn=1000Pa，管道内径D=156mm，燃气的相对密度S=0.328，Qmax=1000m3/h，试确定调压器出口压力Pg和孔板直径d0，并绘图表示=1时燃烧器前的压力可能的波动范围。5、根据下列数据确定调压站的经济作用半径和最佳负荷：一个调压站的造价B=20000元，管道造价系数b=2元/(cm*m)，fg=0.25,fln=0.18,低压管网计算压力降p=1000Pa，人口密度N=400人/hm2，每人每小时的计算流量e=0.1m3/(人*h),管网密度系数为0.015。6、已知管道末端长度为100km，起点最高压力为5MPa（绝压），终点要求最低压力为2MPa（绝压），管径为52910mm，每昼夜输气量为300万m3，燃气密度0.7kg/ m3,燃气相对密度为0.54，摩阻系数0.0119，压缩因子0.93，输气温度278K，试求管道末端储气量。1 燃气的分类及性质1.1 燃气的分类和用途城市民用和工业用燃气是由几种气体组成的混合气体，其中含有可燃气体和不可燃气体。可燃气体有碳氢化合物、氢和一氧化碳，不可燃气体有二氧化碳、氮和氧等。燃气的种类很多，主要有天然气、人工燃气、液化石油气和沼气。1.1.1 天然气天然的可燃气体统称为天然气。天然气是以烷烃为主的各种烃类和少量非烃类气体所组成的气体混合物。按其化学组成(以体积百分含量计)，绝大部分是甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H9)；丁烷(C4H10)和戊烷(C5H12)含量不多。天然气中也含有其他一些气体，如硫化氢(H2S)、二氧化碳(CO2)、氮(N2)及水汽(H2O)；有时还含有微量的稀有气体，如氦(He)和氩(Ar)等。在基准状态(101325Pa，0)下，在天然气中，从甲烷到丁烷的烃类以气态存在；戊烷以上的烃类是液态，即天然气油。按矿藏分类，天然气可分为气田气、油田气和凝析气田气三种。1.2 天然气的物理化学性质1.2.1 压力天然气的压力是天然气中无规则运动的大量分子之间碰撞力的总和，它表示天然气能量的大小。1.2.2 温度天然气的温度表示天然气内分子热运动的剧烈程度。温度的高低取决于天然气内部的热运动状态。1.2.3 临界温度对每一种纯的气体都存在着一特定的温度，高于此温度时，无论加多大压力也不可能使它由气体变为液体，这个温度称为临界温度，用符号TC表示。临界温度是该气体能以液体状态存在的最高温度。1.2.4 临界压力在临界温度下，气相与液相相平衡时所施加的压力。也可定义为相应于临界温度时的饱和压力，用符号PC表示。它是在临界温度下该气体由气态转变为液态所需的最低压力。天然气是混合物，其临界点的情况要复杂得多。临界参数随组成而变化，没有一个恒定的数值，天然气的临界压力和临界温度称为天然气的平均临界值或视临界值或假临界值或虚拟临界值等，用符号PC及TC表示。1.2.5 天然气的分子质量天然气是多种气体组成的混合气体，它本身没有一个分子式，也不能像纯气体一样，可以从分子式算出一个恒定的分子质量。但是，工程上为了计算方便，把101325Pa，0时体积为22.4 m3天然气所具有的质量认为是天然气的分子质量。换言之，天然气的分子质量，在数值上等于在基准状态下lmol天然气的质量。天然气的分子质量是一种人们假想的分子质量，因此，也称为“视分子质量”。同时，由于天然气的分子质量随组成的不同而变化，没有一个恒定的数值，因此，又称为“平均分子质量”，通常简称为天然气的分子质量，实际上指的就是“视分子质量”或“平均分子质量”1.2.6 天然气的热值天然气的重要用途之一是作燃料，热值是它的一项经济指标。每千克或每立方米天然气完全燃烧所发出的热量称为天然气的燃烧热值，简称天然气热值，单位为kJkg或kJm3。完全燃烧是指燃烧反应后生成最稳定的氧化物或单质。天然气的热值有两种表示方法：高热值(或全热值)和低热值(或净热值)。天然气燃烧时，要生成水蒸汽，水蒸汽冷凝成水要放出汽化潜热，把水蒸汽的汽化潜热(水的汽化潜热为2256.7kJkg)计算在内的热值称为高热值。实际上，在天然气燃烧时，由于烟筒内烟道气温度很高，燃烧产生的蒸汽不能凝结，汽化潜热并无法利用，从高热值中减去实际上不能利用的汽化潜热就是低热值，工程上通常用的都是低热值。天然气的燃烧热值决定了它的热力价值，是天然气很重要的质量指标，在下列几种常用燃料中天然气的燃烧热值最高。其中，天然气：46055kJkg； 气田气：3558841868kJm3； 油田气：3558866989kJm3； 煤：29308 kJkg；干木材：12560 kJkg。1.2.7 天然气的爆炸性天然气在空气中的含量达到一定比例时，就与空气构成爆炸性的混合气体，这种气体遇到火源，就会发生燃烧和爆炸。在形成爆炸的混合气体中，天然气在混合气中的最低含量叫爆炸下限，低于爆炸下限就不会爆炸。最高含量叫爆炸上限，高于爆炸上限也不会爆炸。上、下限之间叫爆炸范围或爆炸极限。在常温常压下，天然气的爆炸范围约为515。压力对爆炸范围是有影响的，爆炸威力与压力成正比。压力愈高爆炸范围愈大。天然气含量小于4时是不会爆炸的。1.2.8 天然气的计量单位及标准条件我国天然气计量常以体积表示，单位是立方米，即以立方米(m3)为计量单位。天然气的重要特性之一，是它具有压缩性和膨胀性，故天然气随着压力、温度条件的变化而改变体积。为了便于比较和量度气体的体积，必须指定一种压力和温度作为标准，大家统一使用标准条件。在国际物理学界是以压力为101325Pa、温度为0作标准。但在实际工业生产中，各个国家又根据本国情况各自定立标准。我国定压力为101325Pa、温度为20作为天然气计量的标准条件。1.2.9 天然气的压缩系数当燃气压力低于1MPa和温度在1020时，在工程上还可当作理想气体。当压力很高、温度很低时，用理想气体状态方程进行计算引起的误差将很大。实际工程中，在理想气体状态方程中引入考虑气体压缩性的压缩因子Z，可得实际气体状态方程。压缩因子Z是随温度和压力变化。 关于天然气的压缩系数Z的求法很多，工程上最常用的方法是计算法、查图法和查表法。1.3 城市燃气的质量要求1.3.1城市燃气的加臭城市燃气是具有一定毒性的爆炸性气体，又是在压力下输送和使用的。由于管道及设备材质和施工方面存在的问题和使用不当，容易造成漏气，有引起爆炸、着火和人身中毒的危险。因此，当发生漏气时能及时被人们发觉进而消除漏气是很必要的。要求对没有臭味的燃气加臭，对于减少灾害，是必不可少的措施。作为城市燃气的气源，如干馏煤气、水煤气、油制气、天然气和液化石油气多数含有硫化物，因此其本身都具有臭味。仅部分地区使用的天然气有时不含有硫化物，要求经过加臭后才进行输配使用。在城市燃气的可燃成分中，最具有剧毒性而含量较多者为一氧化碳，故把含有一氧化碳的燃气视为“有毒燃气”。而规定了对有毒而又无臭味的燃气应加臭，使有毒燃气在达到允许有害浓度之前，应能察觉。对无毒燃气在相当于爆炸下限20的浓度时，应能察觉。2 城市燃气管网系统2.1 城市燃气管网的分类及其选择2.1.1 燃气管道的分类燃气管道根据用途、敷设方式和输气压力分类。1 根据用途分类 1）长距离输气管线 其干管及支管的末端连接城市或大型工业企业，作为该供应区的气源点。 2）城市燃气管道3）工业企业燃气管道2 根据敷设方式分类1）地下燃气管道 一般在城市中常采用地下敷设。2）架空燃气管道 在管道通过障碍时，或在工厂区为了管理维修方便，采用架空敷设。3 根据输气压力分类 燃气管道之所以要根据输气压力来分级，是因为燃气管道的气密性与其他管道相比，有特别严格的要求，漏气可能导致火灾、爆炸、中毒或其他事故。燃气管道中的压力越高，管道接头脱开或管道本身出现裂缝的可能性和危险性也越大。当管道内燃气的压力不同时，对管道材质、安装质量、检验标准和运行管理的要求也不同。 我国城市燃气管道根据输气压力般分为：1.高压A燃气管道：2.5MPaP4.0MPa ；2.高压B燃气管道：1.6MPaP2.5MPa；3.次高压A燃气管道：0.8MPaP1.6MPa；4.次高压B燃气管道：0.4MPaP0.8MPa；5.中压A燃气管道：0.2MPaP0.4MPa。6.中压B燃气管道：0.01MPaP0.2MPa7.低压燃气管道： P0.01MPa居民用户和小型公共建筑用户一般直接由低压管道供气。低压管道输送人工燃气时，压力不大于2kPa；输送天然气时，压力不大于3.5kPa；输送气态液化石油气时，压力不大于5kPa。2.1.2 城市燃气管网及其选择1 城市燃气输配系统的构成现代化的城市燃气输配系统是复杂的综合设施，通常由下列部分构成： 1）低压、中压以及高压等不同压力等级的燃气管网。 2）城市燃气分配站或压气站、各种类型的调压站或调压装置， 3）储配站。 4）监控与调度中心； 5）维护管理中心。输配系统应保证不间断地、可靠地给用户供气，在运行管理方面应是安全的在维修检测方面应是简便的。还应考虑在检修或发生故障时，可关断某些部分管段而不致影响全系统的工作。在个输配系统中，宜采用标准化和系列化的站室、构筑物和设备。采用的系统方案应具有最大的经济效益，并能分阶段地建造和投入运行。2 城市燃气管网系统 城市输配系统的主要部分是燃气管网，根据所采用的管网压力级制不同可分为： 1）一级系统：仅用低压管网来分配和供给燃气，一般只适用于小城镇的供气。如供气范围较大时，则输送单位体积燃气的管材用量将急剧增加。 2）两级系统：由低压和中压B或低压和中压A两级管道组成。 3）三级系统：包括低压、中压和高压的三级管网。 4）多级系统：由低压、中压B、中压A和高压B，甚至高压A的管网组成。3 采用不同压力级制的必要性城市燃气输配系统中管网采用不同的压力级制，其原因如下： 1）管网采用不同的压力级制是比较经济的。因为大部分燃气由较高压力的管道输送，管道的管径可以选得小一些，管道单位长度的压力损失可以选得大一些，以节省管材。如由城市的某一地区输送大量燃气到另一地区，则采用较高的输气压力比较经济合理，有时对城市里的大型工业企业用户，可敷设压力较高的专用输气管线。当然，管网内燃气的压力增高后，输送燃气所消耗的能量可能也随之增加。 2）各类用户需要的燃气压力不同。如居民用户和小型公共建筑用户需要低压燃气，而大型工业企业则需要中压或高压燃气。3）消防安全要求。在城市未改建的老区，建筑物比较密集，街道和人行道都比较狭窄，不宜敷设高压或中压A管道。此外，由于人口密度较大，从安全运行和方便管理的观点看，也不宜敷设高压或中压A管道，而只能敷设中压B和低压管道。同时大城市的燃气输配系统的建造、扩建和改建过程要经过许多年，所以在城市的老区原先设计的燃气管道压力，大都比近期建造的管道压力低。2.3 城市燃气管道的布线2.3.1 城市燃气管道的布线原则城市里的燃气管道均采用地下敷设。所谓城市燃气管道的布线，是指城市管网系统在原则上选定之后，决定各管段的具体位置。1 布线依据地下燃气管道宜沿城市道路、人行便道敷设，或敷设在绿化地带内。在决定城市中不同压力燃气管道的布线问题时，必须考虑到下列基本情况：1) 管道中燃气的压力。2) 街道及其他地下管道的密集程度与布置情况。3) 街道交通量和路面结构情况，以及运输干线的分布情况。4) 所输送燃气的含湿量，必要的管道坡度，街道地形变化情况。5) 与该管道相连接的用户数量及用气情况，该管道是主要管道还是次要管道。6) 线路上所遇到的障碍物情况。7) 土壤性质、腐蚀性能和冰冻线深度。8) 该管道在施工、运行和万一发生故障时，对交通和人民生活的影响。 在布线时，要决定燃气管道沿城市街道的平面与纵断面位置。由于输配系统各级管网的输气压力不同，其设施和防火安全的要求也不同，而且各自的功能也有所区别，故应按各自的特点进行布置。2管道的纵断面布置在决定纵断面布置时，要考虑下列各点：1) 地下燃气管道埋设深度，宜在土壤冰冻线以下。管顶覆土厚度还应满足下列要求：埋设在车行道下时，不得小于0.9m；埋设在非车行道下时，不得小于0.6m；埋设在庭院（指绿化地及载货汽车不能进入之地）内时，不得小于0.3m；埋设在水田下时，不得小于0.8m。随着干天然气的广泛使用以及管道材质的改进，埋设在人行道、次要街道、草地和公园的燃气管道可采用浅层敷设。2) 输送湿燃气的管道，不论是干管还是支管，其坡度一般不小于0003。布线时，最好能使管道的坡度和地形相适应。在管道的最低点应设排水器。3) 燃气管道不得在地下穿过房屋或其他建筑物，不得平行敷设在有轨电车轨道之下也不得与其他地下设施上下并置。4) 在一般情况下，燃气管道不得穿过其他管道本身，如因特殊情况要穿过其他大断面管道(污水干管、雨水干管、热力管沟等)时，需征得有关方面同意，同时燃气管道必须安装在钢套管内。5) 燃气管道与其他各种构筑物以及管道相交时，应按规范规定保持一定的最小垂直净距。如受地形限制，燃气管道按有关规范要求以及埋设深度的规定布线有困难，而又无法解决时，要与有关部门协商，采取行之有效的防护措施，保证输送的湿燃气中的冷凝物不致冻结，管道也不致遭受机械损伤，则可适当降低标准。通常采用的防护措施是将管道敷设在套管内(图2-5)。套管是比燃气管道稍大的钢管，直径一般大100mm，其伸出长度，从套管端至与之交叉的构筑物或管道的外壁不小于1m。也可采用非金属管道作套管。套管两端有密封填料，在重要套管的端部可装设检漏管。检漏管上端伸人防护罩内，由管口取气样检查套管中的燃气含量，以判明有无漏气及漏气的程度。穿越铁路、电车轨道、公路、峡谷、沼泽以及河流的燃气管道，应用钢管。可以采用地上跨越(即架空敷设)，也可采用地下穿越，需视当地条件及经济合理性而定。在城市，只在得到有关单位同意的情况下，才能采用地上跨越。而在矿区和工厂区，一般应采用地上跨越。图25 敷设在套管内的燃气管道一燃气管道；一套管；一油麻填料；一沥青密封层；一检漏管；一防护罩燃气管道在铁路、电车轨道和城市主要交通干线下穿过时，应敷设在套管或地沟内，如图2-6所示，管道敷设在钢套管内，套管两端超出路基底边，至铁路边轨的距离不小于2.5m，至电车道边轨的距离不小于2.0m。置于套管内的燃气管段焊口应该最少，并需经物理方法检查，还应采用特加强绝缘层防腐。对埋深的要求是：从轨底到燃气管道保护套管管顶应不小于1.2m。在穿越工厂企业的铁路专用支线时，燃气管道的埋深有时可略小些。图2-6 燃气管道穿越铁路1 一燃气管道；2 一阀门；3 一套管；4 一密封层；5 一检漏管；6 一铁道燃气管道在穿越电车轨道和城市主要交通干线时，允许敷设在钢制的、铸铁的、钢筋混凝土或石棉水泥制的套管中。对于穿过城市非主要干道，并位于地下水位以上的燃气管道，可敷设在过街沟里，如图2-7所示。图2-7 燃气管道的单管过街沟1 一燃气管道；2 一原土夯实；3 一填 砂；4 一砖墙沟壁；5 一盖板2.4 建筑燃气供应系统2.4.1建筑燃气供应系统的构成建筑燃气供应系统的构成，随城市燃气系统的供应方式不同而有所变化，图2-11所示的系统，由用户引入管、立管、水平干管、用户支管、燃气计量表、用具连接管和燃气用具组成。这样的系统构成是因为用气建筑直接连接在城市低压管道上。有些城市也采用中压进户，表前调压的系统。用户引入管与城市或庭院低压分配管道连接，在分支管处设阀门。输送湿燃气的引入管一般由地下引入室内，当采取防冻措施时也可由地上引入。在非采暖地区或采用管径不大于75mm的管道输送干燃气时，则可由地上直接引入室内。输送湿燃气的引入管应有不小于0.005的坡度，坡向城市燃气分配管道。引入管穿过承重墙、基础或管沟时，均应设在套管内(图2-12所示为用户引入管的一种作法)，并应考虑沉降的影响，必要时应采取补偿措施。引入管上既可连一根燃气立管，也可连若干根立管，后者则应设置水平干管。水平干管可沿楼梯间或辅助房间的墙壁敷设，坡向引入管，坡度应不小于0.002。管道经过的楼梯间和房间应有良好的自然通风。 图211 建筑燃气供应系统剖面图1一用户引入管；2一砖台；3一保温层；4一立管；5一水平干管；6一用户支管；7一燃气计量表；8表前阀门；9一燃气灶具连接管；10一燃气灶；11一套管；12一燃气热水器接头图212 用户引入管1一沥青密封层；2一套管；3油麻填料；4一水泥砂浆；5一燃气管道燃气立管一般应敷设在厨房或走廊内。当由地下引入室内时，立管在第一层处应设阀门。阀门一般设在室内，对重要用户尚应在室外另设阀门。立管的下端应装丝堵，其直径一般不小于25mm。立管通过各层楼板处应设套管。套管高出地面至少50mn，套管与燃气管道之间的间隙应用沥青和油麻填塞。 由立管引出的用户支管，在厨房内其高度不低于1.7m。敷设坡度不小于0.002，并由燃气计量表分