水力计算教材.

燃气工程庭院室内水力计算重庆四川东部燃气工程设计研究院海鸥2010.01一、水力计算的基本知识水力学计算的目的：建立“成本识别”，并合理确定管网的直径、流、压力(压力降)。项目公司主要设计为区域内燃气管道，主要介绍区域庭院燃气管道水力计算、室内燃气管道水力计算、商业用户燃气管道水力计算。1、水力计算阶段(1)选择距已知压力点最远的最不利管路之一，以显示节点和管道长度。(2)节点流的确定；(3)管道直径的首次选择、检查和修正；(4)水压计算也有所改善(标准直径、压降、节点压力)。2、水力计算的基本公式(1)总压力降=局部压力降路径压力降(简化计算：整体压力降=1.05至1.1倍路径压力降)(2)压降计算公式：a、低压管道计算公式b、中压管道计算公式c，速度控制低压管道流速由5m-8m(经济流速为6m)控制，中压管道流速由10-16m控制。3、确定气体时间计算流煤气管道及设备的通过能力都要按煤气计算月的时间最大流量计算。时间计算流的确定是关于燃气输配系统的经济性和可靠性。确定气体时间计算流的方法有两种：非均匀系数法和同时运行系数法。(1)非均匀系数法适用于城市燃气分配管道计算流，通常用于整个城市管网的水力计算。方程式如下：Qh=(1/n) QA格式：qh-气体时间计算流量(m3/h)；Qa-年气体用量(m3/a)；N-气体最大负载使用时间(h)；其值n=(36524)/kmkdkhKm-月峰值系数。计算每月平均日风量与年度平均日风量的比率。Kd-每日峰值系数。计算该月的每日最大使用风量与该月的每日平均使用风量的比率。Kh-时间峰值系数。计算月中最大使用风量一天的时间最大使用风量与该天时间的平均使用风量的比率。居民生活和商业用户煤气的最大系数应根据该市各种用户煤气使用量(或燃料使用量)的变化，用月、日、时煤气负荷数据编制，并由分析研究确定。结合该地区的具体情况，如果没有有关气体消耗的实际统计数据，您可以选择：月峰系数为1.1 1.3；每日峰值系数1.05 1.2；每小时峰值系数为2.2到3.2。工业企业和燃气汽车用户燃气时间应根据每个个别用户生产的特点和燃气使用量(或燃料使用量)的变化，通过月、日、时燃气负荷数据来确定。加热通风和空调所需的气体时间计算流量。根据有关热负荷的国家标准城市热力网设计规范 CJJ34，可以考虑燃气加热通风和空调的热效率换算。(2)并发操作系数法设计庭院燃气分支和室内燃气管道时，燃气时间根据所有燃烧装置的额定流量及其同时运行系数计算流量。方程式如下：qh=kt(knqn)(公式1)中等qh-燃气管道计算流量(m3/h)；Kt-不同类型用户的并发操作系数；信息不足时所需的kt=1；K-燃烧室同时运行系数，住宅生活用燃烧室根据表1确定，商业和工业用燃烧室可以根据加热工艺要求确定。N-同类型燃烧装置的数量；Qn-燃烧装置的额定流量(m3/h)。居民生活燃烧装置的同时运行系数k表1同类型燃烧数n气体双目炉子气体双目炉子和热水器同类型燃烧数n煤气双安炉子气体双目炉子和热水器11.001.00400.390.1821.000.56500.380.17830.850.44600.370.17640.750.38700.360.17450.680.35800.350.17260.640.31900.3450.17170.600.291000.340.1780.580.272000.310.1690.560.263000.300.15100.540.254000.290.14150.480.225000.280.138200.450.217000.260.134250.430.2010000.250.13300.400.1920000.240.12二、庭院燃气管道水力计算1、低压燃气管道的基本计算公式(单位长度摩擦阻力损失)低压燃气管道单位长度的摩阻损失应计算如下：=6.2607 (公式2)P燃气管道摩擦阻力损失(pa)；燃气管道摩擦阻力系数；计算方法按公式3-公式6计算。L燃气管道计算长度(m)；Q燃气管道计算流量(m3/h)；D管道直径(mm)；3354气体密度(kg/m3)；T设计中使用的气体温度(k)为本设计中使用的气体温度15 。t 03334273.15(k)；根据流动模式，如果摩擦阻力值不同，则计算如下：层流状态(Re2100):(公式3)临界状态(Re=2100至3500):(公式4)湍流状态(Re3500):钢管(公式5)铸铁管(公式6)型燃气管道摩擦阻力系数；Re雷诺数，d表示管道内径(m)，管道横断面的平均速度(m/s)，D管道直径(mm)；Q燃气管道计算流量(m3/h)；气体动态粘度(m2/s)；管壁内表面的等效绝对粗糙度；钢管：输送天然气和天然气液化石油气时为0.1；运输人工煤气时取0.15。对于庭院燃气管道，管道中气体的运动状态大部分位于湍流过渡区域，因此通常该单位长度的摩阻损失计算如下：=6.9106(公式7)2、低压燃气管网压降和压降分布(1)城市低压燃气管道允许从压力调节柜到最远燃烧装置的管道的阻力损失连接城市燃气管网和用户的方法有两种。一是通过用户电压调节器连接燃烧室，使管网的压力波动不影响用户侧的压力，燃气器具在一定压力下工作。第二，用户直接与低压管网连接，因此根据管网的流量变化和压力波动，燃烧前压力也发生变化。为了满足燃烧室的燃烧稳定性和良好的运行条件，必须调整燃烧室前压力波动范围。计算条件下管网的计算压力降等于最大压力波动范围。一般民用燃料表的正常运行要求最小压力系数K2=0.75，最大压力系数K1=1.50，这是因为压力可能在50%的范围内波动，但考虑到某些峰值时间在太低的负荷下工作不合适。这样可以确定包括院子和室内管道在内的低压燃气管网的总计算压力降，如下所示：(不包括气体计量表)最不希望的情况是，如果最近的用户离压力调节器最近，则压力降可能最高，但从压力调节器到用户仍保持至少150Pa的阻力(包括气体计量仪表阻力和横管阻力)，因此，对低压燃气管道(例如室内和庭院管道)的总计算压力降可能至少提高150Pa。从压力调节机柜到最远的燃烧装置，气体低压管道允许电阻损失，可以计算如下：从电压调节器柜到最远燃烧装置的管道允许阻力损失(pa)；低压燃烧装置的额定压力(Pa)。注：室内燃气管道允许电阻损失。根据常识，低压燃气管道允许总压力降，如下表2所示。低压燃气管道允许总压降表2。压力(Pa)天然气燃烧室额定压力2000燃烧前的最大压力20001.5=3000燃烧前的最小压力20000.75=1500区域调压柜出口最大压力3000 150=3150允许总压力降3150-1500=1650低压燃气管道允许总压力降的分配，如下表3所示，由城镇燃气设计规范 (GB50028-2006)(第281页)建议。低压燃气管道允许总压力降的分配表3天然气灶额定压力总压力降区块单层建筑多层建筑花园室内花园室内200016501050300300200400压力调节机构出口压力转移到3000Pa时，花园的最大压力减少到3000-1500-400=1100 pa；花园的额定压力降级到3000-2000-400=600Pa。庭院压降范围 p=600pa至1100pa。室内管道压力损失300-400Pa，浪涌机柜出口3000(2800)Pa，假定炉子额定压力2000Pa。院子的总压力损失3000(2800)-2000-300(400)=700(400)pa。因此，总压力损失在大于700、管道直径小于小于小400、管道直径大于大400-700之间是合理的。不需要变更个别管段的管直径时，比较总压力降与允许的计算压力降。公共建筑和产业企业专用书目站出口的最大压力由燃烧机构工序决定。燃气管道的允许阻力损失必须确保在住宅区直接电压调节时最不利的点(包括最近点和最远点和特殊点)的燃烧装置在最低压力和最高使用压力之间正常工作。2、节点流量计算在分支管网中，节点流量是从该节点流出的气体流量。节点流量等于为该节点后面的管段计算的流量。也就是说，Qn=Qnn 1。有关详细的算法，请参阅示例。3，节点压力计算节点压力是在气体流动方向上该节点的前一个节点和该节点前段压力降的差值。有关详细的算法，请参见示例1。范例1:图1庭院燃气管道水资源管理图以下详细介绍了庭院燃气风管的水压计算方法，包括管段压降计算、节点流量计算和节点压力计算，如图1所示。1、管段压降计算您可以按照以下步骤执行计算：(1)首先选择最不利的管路(通常是最长的管路)，然后按顺序对管段进行编号。管道直径更改或流量更改需要编号。(2)各段的额定流量Qn为Qn和各段燃气供应的同时运行系数值k，得出各段的计算流量值q。庭院燃气管道燃气时间计算流量采用并行工作系数法计算，公式1。(3)根据每个线段的计算流q和预选管道直径d确定单位长度的摩阻损失。低压燃气管道单位长度的摩阻损失应按公式2-公式7计算。(4)根据已知段长度和阶段(3)计算的单位长度，摩阻损失可以得到管道段压力降=L结合上述步骤，使用段1-2作为示例，计算管段1-2包含216个用户的管段流。每个家用燃烧室的额定气体消耗量为1.0Nm3/h，家用燃气热水器的额定气体为1.1 Nm3/h，即Qn=1.0 1.1=2.1 Nm3/h台湾。表1用线性插值法调查，216用户气体双目灶和热水器并发操作系数K=0.158，Qn，K导入公式1:Q1-2=kt(；knqn)=1 . 00 . 1582162.1=71.67nm 3/h如果管段1-2是预先选取的管道直径dn63 SDR11系列PE100材料的聚乙烯管道，则管道内径为：D=dn-2=63-2=51.5mm此范例使用=0.75kg/m3。以=14.0210-6m2/s的公式7导入时，该段单位长度的摩擦阻力损失为：=6.9106 (192.2) 0.25=6.9106(192.2)0.250.75=19.31Pa/m如果上述计算=19.31Pa/m已知管段1-2的长度L=2m:=L=19.312=36.63Pa对于段2-3，导入的用户数为44 58 42 12 20=176个家庭，通过表1线性插值，176个家庭并发系数为K=0.162，Qn，K作为公式1导入。Q2-3=kt(knqn)=1 . 00 . 1621762 . 1=59.88Nm3/h管路段2-3相同管路段1-2是预先选取的管直径dn63 SDR11系列PE100材料的聚乙烯管，且管内径d=51.5mm时：=6.9106 (192.2) 0.25=6.9106(192.2)0.250.75=13.80Pa/m如果已知管段2-3的长度L=6m:=L=13.806=82.80Pa已列入表4。同样，可以获得其他段的压降，如表4所示。庭院燃气管道水资源计算表4使用者湖对应于k值流量关经修改直径非压力降(P/l)管道长度m压降P1-22160.15871.676351.500019.31238.632-31760.16259.886351.500013.80682.803-41320.16746.296351.50007.681746.05