LZ市某区域低压管网水力计算.docx

本科毕业设计（论文）论文题目：1.Z市某区域低压管网水力计算此为WOrd版本，下载后可直接复制粘贴，需要的可以放心下载摘要低压配气管网是城市配气管网的重要组成部分，其中，枝状配气管网在较小的城市或企业内部应用较为广泛。本文就低压枝状配气管网的水力计算进行阐述和分析。本文以1.Z市某区域输送燃气为天然气的低压枝状管网为例，介绍了管路中气体流动的基本方程和城市天然气管道的基本方程，以及输配气管道的压力降的计算公式和确定天然气分配管道计算流量公式的适用情况和使用方法，通过总结归纳，选择出适用于1.Z市某区域低压管网的水力计算的方法和步骤。根据对管网管线图和原始参数数据的分析，计算出管网中各管段符合设计要求的计算流量、压力降、管径以及节点压力。根据经济性原则，对各管段进行经济技术计算，对管径进行优化，选择出技术上可行，在运行中安全可靠，经济上节约成本的管径，并对优化结果进行分析。关键词：城市配气；天然气管网；水力计算论文类型：工程设计Abstract1.ow-pressuredistributionnetworkisanimportantpartofurbandistributionnetwork,amongwhichdendriticdistributionnetworkiswidelyusedinsmallercitiesorenterprises.Thispaperexpoundsandanalyzesthehydrauliccalculationoflowpressuredendriticdistributionnetwork.Inthispaper,thelow-pressurebranchpipenetworkofaregiontransportinggasasnaturalgasin1.Zcityistakenasanexampletointroducethebasicequationofgasflowinthepipelineandthebasicequationofurbannaturalgaspipeline,aswellasthecalculationformulaofpressuredropofgastransmissionanddistributionpipelineandtheapplicationandapplicationmethodofdeterminingthecalculationformulaofflowofnaturalgasdistributionpipeline.Throughsummary,Thehydrauliccalculationmethodandproceduresuitableforthelow-pressurepipenetworkinacertainareaof1.ZCityareselected.Basedontheanalysisofthepipelinediagramandtheoriginalparameterdata,thecalculatedflow,pressuredrop,pipediameterandnodepressureofeachpipesegmentinthepipenetworkmeetthedesignrequirementsarecalculated.Accordingtotheprincipleofeconomy,theeconomicandtechnicalcalculationofeachpipesectioniscarriedout,thepipediameterisoptimized,andthepipediameterthatistechnicallyfeasible,safeandreliableinoperationandeconomicallycostsavingisselected,andtheoptimizationresultsareanalyzed.KeyWords：Urbangasdistribution;Naturalgaspipelinenetwork;HydrauliccalculationPaperType:EngineeringDesign目录摘要IAbstractII1绪论1U研究的目的和意义11.2 国内研究现状11.3 国外研究现状22输配气管网水力计算方法32.1 输配气管道水力计算基本公式32.2 摩擦阻力系数52.2.1 雷诺数52.2.2 管壁粗糙度62.2.3 流态划分和边界雷诺数62.2.4 摩擦阻力系数的计算公式72.3 输酉已气管道的压力降102.3.1 管道沿程压力降的计算102.3.2 管道局部压力降的计算112.4 用涂泄流量和输转流量确定天然气输配管道的计算流量122.4.1 途泄流量的计算122.4.2 输转流量的计算122.4.3 天然气分配管道的计算流量122.5 本章小结1331.Z市某区域低压管网水力计算143.1 计算参数143.1.1 计算原始数据143.1.2 计算内容143.2 水力计算153.2.1 计算各管段的途泄流量153.2.2 计算各条管段的计算流量163.2.3 计算干线的允许单位长度压力降173.2.4 计算干线各段允许的压力降173.2.5 计算干线各条管段管径183.2.6 计算干线上的实际单位长度压力降203.2.7 计算干线各条管段实际压力降223.2.8 计算干线各节点压力223.2.9 计算各支线管段允许的单位长度压力降和压力降233.2.10 计算支线管段的管径243.2.11 计算支线各管段的实际单位长度压力降和实际压力降243.2.12 计算支线末端的实际压力243.3 本章小结254技术经济计算264.1 技术经济计算方法264.2 辅助计算274.3 节点校正压力计算284.4 经济优化304.5 本章小结30结论32参考文献33致谢34附录35附录A:低压天然气管道水力计算图表35附录B:水力计算结果图361绪论1.1 研究的目的和意义人类从工业兴起大规模使用煤炭到现在，已经进入了油气时代。燃气作为一种能源,其所占的比重，与人民的生活水平、生活质量和社会发展的进程有着密切的联系。天然气是一种高效、清洁、使用方便的优质燃气。它对防止大气污染，改善城市环境，提高人民生活水平，提高生产效率，都有很大的作用。据有关专家预测，21世纪世界上将以天然气为主要能源。我国天然气资源十分丰富，在未来一段时间内，它将成为国家经济发展的一个主要因素。同时，也将成为我国油气产业发展的新的增长点。我国开始了对天然气资源的进一步开发与利用。气田的开发，西气东输和城市气化，以及天然气的深加工等工作正在进行。天然气区域、天然气管线沿线的城镇气化工程也在筹划、规划中，现已启动了大规模的城镇气化工程。在现代城镇中，天然气是一种重要的能源，也是人们日常生活及工业生产所需的重要能源。随着天然气资源的不断开发，它在化学工业中的重要作用日益凸显。用天然气作为城市燃气，能够节省能源，减少城市污染，改善人们的生活品质，还能够推动工业生产，提升产品品质，具有明显的社会综合经济效益。城市配气的发展，是建设现代化城市的必要条件，是加快向物质、精神文明高度发展的现代化城市的必然要求。1.2 国内研究现状当前,我国城镇天然气产业的各项经营活动还处在迅速发展的成长期。近几年来，随着上游输送管线的延长，下游对天然气的需求也在不断上升，以及国家政策的鼓励发展，我国的城市燃气行业规模不断扩大。现在，我们所用的城市燃气有天然气，液化石油气，人造天然气等。天然气成为城市燃气最主要的组成部分，贡献行业主要增量。2012-2020年，我国城市天然气用气人口持续增长。据统计，我国城市天然气管道长度从2012年的34.28万公里增长至2020年的85.06万公里叫城市化和家庭小型化是我国城镇天然气消费量不断增长的主要驱动力。中国正处于城市化的高速发展时期，城市人口迅速增长，天然气消费人群规模也随之增大。此外，当前我国城市中的管道燃气使用率大约只有30%左右，与发达国家80%90%的管道燃气使用率相比，还有很大的提高空间。另外，“双碳”政策的落实也将为该行业的发展提供新的契机。尽管我国城镇天然气市场呈现出良好的发展态势，但是仍然存在着许多问题，制约着该产业的发展。比如，到2021年为止，全国城市天然气管网已经达到了105万公里，其中20多年以上的城市老式天然气管网超过了7万公里，天然气管网的风险在不断增加”!未找到引用。1.3 国外研究现状从全球角度来看，天然气是一种主要能源，它在全球一次能源结构中所占的比重正在逐渐提高，从1980年的18%逐步提升到2018年的24%,而石油在全球一次能源结构中所占的比重则从46%下降到了34%,煤炭在全球一次能源结构中所占的比重稳定的保持在27%,未来天然气有希望赶超石油和煤炭成为第一大能源。就以美国为例：在美国的能源结构当中，天然气的占比同样在不断的提升当中，由26%逐步提升至31%。而石油和煤炭的占比在不断下降，石油的占比从46%下降至40%,煤炭的占比从21%下降至14%；美国天然气管网基础设施的现状：据统计，截至2018年底，美国已经成为全球最大的天然气消费国和生产国，天然气供应的能力超过8318亿立方米，天然气消费总量达到8171亿立方米，其共计修建了长达55万千米的输气管道，管道总长度位居全球第一，也是全球管道技术最为先进的国家。2输配气管网水力计算方法城市配气管网的水力计算方法就是通过管路中气体流动的基本方程和城市天然气管道的基本方程，以及输配气管道的压力降的计算公式和天然气分配管道计算流量公式,来进行枝状管网的水力计算。2.1输配气管道水力计算基本公式在设计城市天然气管道时，气体在管道内的流动按稳定流动设计。稳定流动方程组见式(2.1)ov=c(2.1)P=ZgPRT式中Z沿管长方向的位移，m；2水力摩阻系数；D管道内径，m；V气体的流速，m/s；p气体的密度，kgm3;Z压缩性系数；g重力加速度；T温度，K；P管道中气体的压力，Pa；在运动方程中有3个未知数：压力、密度、流速，而密度、流速又是压力的函数,要求解这个方程，必须联立连续性方程和气体状态方程共同求解。由连续性方程：M=pvF=p0v0F=PoQ)(2.2)式中M气体的质量流量；Q0天然气管道的计算流量。所以，由上式有:Fv=AGo.PF由此有:pv2=Q呼色尸2P又由气体的状态方程，可得：Pa=Po比PPEZO则:2=QoPo.尸p"Z°将Py代入运动方程，并将方程两边同乘以公，经整理可得:£poPRZ-PdP=."-dx2DF1T0ZqTrr）2管道横截面积尸可表示为：F=4(2.3)-。dP=筹噜矍出等式两边分别积分：-加啰噜等Ph-Pk=l622-p0p0y-1.式（2.4）就是输气管道水力计算基本公式。式中PH一一管道始端天然气的绝对压力，Pa:PK一一管道末端天然气的绝对压力，Pa;Pfi标准大气压，p0=101.3×IO3Pa；1.管段长度，m；Q0天然气管道的计算流量，m3h;D管道内径，m；(2.4)Po标准状态下天然气的密度，kg/m3；T天然气的绝对温度，K；T0标准状态下天然气的绝对温度，T0=273K；水力摩阻系数；Z压缩性系数；Z0标准状态下的压缩性系数。方程(2.4)为高、中压天然气管道的水力计算基本公式，反映了天然气管道起点压力、终点压力、流量、管径、管长等参数之间的关系，若已知其他参数，可以求得其中任意一个参数。由于城市天然气管道中的压力一般不大于Q8MPa,因此可以取Z=Zo=1。根据这个条件，计算公式可写成：p：pg.62噂APt)/(2.5)对城市低压天然气管道有：(Pm为管道起、终点压力的算术平均值)，即P2H-P1K=(PH-PKXPH+Pk)=(Ph-P>2Po将上述方程代入高、中压天然气管道水力计算的基本公式，可得出低压天然气管道水力计算的基本公式如下：PH-PK=鸣PQ状1.(2.6)同理，对低压天然气管道有Z=Zo=1,根据这个条件，低压天然气管道水力计算的基本公式为：PH-PK=。8喙*1.7)以上所得的高、中压和低压天然气管道水力计算的基本公式中，只有摩擦阻力系数力是尚未确定的。2.2摩擦阻力系数2.2.1 雷诺数输气管道的雷诺数可按照以下公式计算：Re=YD=QD=Q_F11D而=-fP=W0P所以Re=如“°(2,8)11D式中气体的相对密度；Pa一一标准状态下空气的密度，取4=1.205kgn;P气体的密度，kg/m3；气体的动力粘度，m2s;U气体的运动粘度，m2/s；Q一天然气管道的计算流量，m3h;D一一输气管内径，mo2.2.2 管壁粗糙度由于制管及焊接、安装过程中的种种原因，管内壁难免会是凹凸不平的，其凸起的高低、型式及分布情况具有随机性质。目前，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程度。管壁的绝对当量粗糙度是指管内壁凸起高度的统计平均值，用e或者来表示。管壁的相对当量粗糙度是绝对当量粗糙度与管道内半径之比，用£表示，其表达式为：(2.9)Ie=一D式中D管道内径，mO2.2.3 流态划分和边界雷诺数管道内流体的流动形式可分为两种：层流和紊流。(1) Re<2100,流态为层流。广泛的特点是接近管壁处有边界层，而且边界层很厚，将管壁上的粗糙凸起完全覆盖，流体质点平行于管轴作有规则的运动。(2) 2100Re3500,流态为临界区。流体在由层流向紊流流态的过渡期内，其运动状态非常不稳定。(3) Re>3500,流态可看作为紊流。紊流总的特点是流体质点作涡旋运动，并可划分为三个区域。3500V为紊流光滑区。它的特征是在管壁上有一薄薄的层流边界层，并能覆盖管壁上的粗糙凸块网。Rq为紊流光滑区至混合摩擦区的边界雷诺数，或称第一边界雷诺数：式中k一一管壁的当量粗糙度(绝对粗糙度的平均值)。Rq<ReRe2,为混合摩擦区。其特点是管壁上的部分粗糙凸起露出层流边界层。Rg为混合摩擦区至阻力平方区的边界雷诺数，或称为第二边界雷诺数叫戏>&2,为阻力平方区。其特点是层流边界层很薄，管壁上的粗糙凸起几乎完全露出层流边界层。输气管的雷诺数高达1()61()7,比输油管的雷诺数高出10100倍。在一般状态下，干线输气管都在阻力平方区，负荷不满时在混合摩擦区；城市及居民区的高、中压输气管的流态主要处于混合摩擦区和阻力平方区，低压输气管可能处于层流或紊流光滑区U叫2.2.4摩擦阻力系数的计算公式计算摩擦阻力系数的公式很多，以下几种是最常见的不同流态区的摩擦阻力系数的经验或半经验公式。(1)层流在层流内，摩阻系数4值仅仅只与雷诺数有关，可用下式计算：64A=-(2.10)Re(2)临界区(又称临界过渡区)临界区的摩擦阻力系数，采用扎依琴柯公式计算：2=0.0025呵(2.11)(3)紊流在紊流区，由于气流的流态十分复杂，因此有许多计算公式可供选择。目前关于紊流区内摩阻系数的计算方法，可粗略地划分为两种类型：一种是针对不同类型的管道，另一种是针对三个不同类型的紊流区域而提出的计算方法，第二种是针对特定管道和特定流态区域的特殊计算公式。适用于整个紊流区的通用公式1)柯列勃洛克公式：(2.12)1Zk2.51-F=-2Ig1产y(3.7。Ry式中k管道内壁的绝对当量粗糙度；D管道内径。2)阿里特苏里公式：(2.13)3)苏联公式:(2.14)适用于一定流态区的专用公式:1)紊流光滑区1.当4000<Re<105时，摩阻系数可用布拉修斯经验公式:0.3164R.252.当l()5<Re<3xl()6时，摩阻系数可用尼古拉茨公式：(2.15)=0.0032+0.0221R(2.16)3.当流态处于紊流光滑区且2<0.176xl()6时，摩阻系数可用谢维列夫公式:V对于新钢管：025=(2.17)对于新铸铁管：077%=匕前(Z18)e2)混合摩擦区(或称第二过渡区)1 .当22W<Re<597用时，摩阻系数可用柯列勃洛克公式:(2.19)1Jk2.51、4(3.7。Re42 .当管道是新钢管，且上<2.4x106时，摩阻系数可用谢维列夫公式：V2zJ/、0.226行2铲9xM+J(2.20)3.当管道是新铸铁管,且22.7xl()6时，摩阻系数可用谢维列夫公式:V阻力平方区1.S>597、9/810.752=0.55×IO-6+-0.284(2.21)时，摩阻系数可用尼古拉茨半经验公式:(D2K3-7Tj(2.22)(2.23)2 .当管道是新钢管，且上2.4x106时，摩阻系数可用谢维列夫公式：(2.24)(2.25),；,00121力二八方五-3 .当管道是新铸铁管，且上2.7x106时，摩阻系数可用谢维列夫公式:1,0.0143以上各式中D管道内径，m；V气体的平均流速，m/s；U一气体的运动粘度，m2/S；k管道内壁的绝对当量粗糙度，m；Re一一雷诺数；一一在实验室情况下与在真实情况下，考虑到不同情况下的不同系数，取K=1.I5；k2因焊缝而引起的抗力增大的系数，取&=1.18。2.3输配气管道的压力降2.3.1 管道沿程压力降的计算(1)理论公式法低压天然气管道沿程压力降的水力计算公式：皿=6.26X107-p-(2.26)1.D5T0根据天然气在管道中不同的运动状态，其单位长度的沿程压力降可按下列公式计算:层流状态(Re<2100):64=-(2.27)Re=1.13×10山里UJ(2.28)1.D4T()临界状态(2100Re3500):2=().03+Re210065He-10'(2.29)竺二1.9XM+“-7x叫g工1.I230-105OuJd57；紊流状态(Re>35(X):1.钢管：(2.30)k68+DRe0.25(2.31)=6.9×106f-+192.21.(OQQ2T(2.32)式中一一天然气管道的沿程压力降或是摩擦阻力损失，Pa；1.管道的计算长度，m；Q管道的计算流量，m3h;2管道的摩阻系数；D管道内径，m；p天然气的密度，kgmT一一设计中所用的天然气的温度，K；To标准状态下的天然气温度，K；Re雷诺数；U天然气的运动粘度，m2s;k管内壁的绝对当量粗糙度；(2)图表法根据上述城市燃气设计规范所推荐的天然气管道沿程压力降的计算公式制成图表如附录A所示。附录A很直观地反映了城市输配气管道的计算流量、管径和单位长度沿程压力降三者之间的关系；若已知其中的两个量，就可通过查图法，得到另一个量。天然气密度在制表时均按照lkg11计，当天然气密度plkg11时，从图表中查得的单位长度沿程压力降应该根据实际天然气密度夕作以下修正：对于低压管道：=(皿密度修正也可利用图旁边所附的密度校正尺进行。 运动粘度u=15l(6m2s。在实际的天然气的运动粘度与图表数值有一些不一致的情况下，会导致对于这些运动粘度不一致的天然气所计算得到的压力损失会有一些不同。在工程计算中，允许近似使用图表。 取钢管的绝对当量粗糙度Z=O.00017m。计算图表天然气温度以OC计，当输送天然气的实际温度T与此不同时，应作如下修正：对于低压管道：IM=IM/(234)低压天然气管道水力计算图表见附录Ao2.3.2管道局部压力降的计算当天然气流经三通管、弯管、变径异形管、阀门等管路附件时，由于几何边界的急剧改变，气体的流动方向发生变化，从而导致气体在其中的运动发生紊乱，必然使流体产生额外的压力损失U1.这种额外压力损失称为局部压力降或局部损失。在城市燃气管线的计算中，管线的部分损耗通常为沿程损耗的5%-10%o在室内天然气管道和厂、站区域的天然气管道中，因为管线附件较多，所以部分损耗所占的比重很大，所以经常需要一个一个地进行计算。计算公式为：(2.35)V2Tp=-p-乙a式中p局部压力降，Pa；V天然气的流速，m/s；P天然气的密度，kg/m3；T天然气的绝对温度，K；T0一一标准状态下天然气的温度，=273K；S局部阻力系数,与管件的形状及流体的流动状态有关,通常通过实验求得。2.4 用涂泄流量和输转流量确定天然气输配管道的计算流量2.4.1 途泄流量的计算途泄流量只涵盖了许多住户和小规模的公众建筑物使用者。如果用气负荷较大的用户也连在该管段上，则应看作集中负荷来进行计算。在城市配气管网计算中可认为，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：4=I1.(2.36)式中q单位长度的途泄流量，m3(mh);Ql途泄流量，m3/h；1.管段长度，mO2.4.2 输转流量的计算从管道终点流出的流量称为输转流量。确定输转流量的方法主要是从管网的零点开始，与气流方向相反推算到供气点。这种方法适用于管网中的某一支路或整个管网。当节点的集中负荷由两侧管段供气时，输转流量以各分担一半左右为宜。2.4.3 天然气分配管道的计算流量天然气分配管道是变负荷管道。要确定变负荷管道的计算流量，其原则是以计算流量。求得的管段压力降应与变负荷管段的实际压力降相等。计算流量按下式计算：Q=aQ+Q2(2.37)式中。一一计算流量，m3h;Qi途泄流量，m3/h；Q2输转流量，n3/h；与途泄流量和输转流量之比、沿途支管数有关的系数。水力计算公式中毒指数等于1.752.0时，值的变化并不大，实际计算中均可采用平均值=0.55。因此，天然气分配管道的计算流量公式为：=0,551+2(2.38)有的时候，在管网计算中也有取=0.5的，在给水管网计算中就是这样取值的。天然气管网中从分配管道接出的用气点较多，所以调压站到管网的末端用户间的管段数量较少，通常且=0.31.0,即管段途泄流量占管段总流量的比例较大。而给水管网的特点则与之相反，其值与更小，即管段输转流量占管段总流量的比例更大，所以用公Qn式Q=O.50+Q2来进行相关计算，其误差在可控范围之内。而对于天然气管网，如果取。=0.5进行计算，实际上计算所得的管段计算流量是相对而言来说偏小的，所以应该取用=0.55。2.5 本章小结本章主要讲述了输配气管网的水力计算方法，总结出枝状管网的水力计算方法，可以按以下方法逐步进行计算：(1)对管网中的节点和管段进行编号；(2)根据管线图和原始参数数据，确定管网中各条管段的计算流量；(3)选定枝状管网的干管；(4)根据给定的允许压力降，确定干管、支管单位长度的允许压力降1；(5)根据管段的计算流量和单位长度的允许压，力降通过公式法，确定管段的管径”喂!未找到引用源.(6)根据计算出的管径，选择标准管径(向大的方向选取)；(7)根据所选定的标准管径和管段的计算流量，利用公式法，反算管段的实际单位长度压力降，并计算出总压力降；(8)校核：当所算得的实际总压降不大于所要求的压降或与所要求的压降相近时，该计算结果通过；反之，则需调整管道直径，从头再进行计算，直至实际压降低于或接近容许压降为止。31.Z市某区域低压管网水力计算1.Z市某区域低压管网水力计算包括计算参数的分析以及具体的水力计算，包括管段途泄流量的计算，管段计算流量的计算，管段压力降的计算以及管径的计算和选择。3.1 计算参数3.1.1 计算原始数据1.Z市某区域低压管网管线图如图3.1所示：各管段的长度(包括局部阻力附加的当量长度)如下：1-2700m,2-3900m,3-485Om,4-5600m,5-6700m,4-7720m,2-9730m,3-8820m,2-10650m0管网输送燃气为天然气，天然气密度为1kgm3,运动粘度为25X1n/s,天然气温度为288K,输送压力为3500Pa。管材为无缝钢管，管内壁当量粗糙度为0.17mmo已知干线(1-6)上单位长度途泄流量为“干=0.5m'(mh),支线上单位长度的途泄流量为q支=0.4m3(mh),节点5有集中负荷。,二5000?/h。3.1.2 计算内容分别计算各条管段的途泄流量、计算流量、各条管段的管径和各个节点的压力，然后进行技术经济计算，并绘制水力计算结果图。3.2 水力计算3.2.1 计算各管段的途泄流量配气管道沿程输出的燃气流量叫做途泄流量。途泄流量只包括大量的居民用户和小型公共建筑用户。如果用气负荷较大的用户也连在该管段上，则应看作集中负荷来进行计算。管段的途泄流量等于单位长度的途泄流量乘以管段长度。对干线1-2-3-4-5-6:0-=q干Ur=O71.,p(3.1)式中Q1途泄流量，m3h.Qr管段的途泄流量，m3h;q,干线上单位长度途泄流量，m3(mh).1.jji-/管段的长度，mc对支线支9、210、3-84-7：QT=q-j(3.2)式中q支支线上单位长度的途泄流量，m3(mh)o根据原始参数中给出干线(1-6)上单位长度途泄流量为q干=0.5m3(mh),支线上单位长度的途泄流量为q支=0.4m3(mh),以及各条管段的长度，将数据代入以上计算公式，各段计算结果如下：OF=q干J=O5x700=350H?/h123=q干1._2=°5x900=450m3/hQF=q干4_2=05x850=425m3/h=q干=0.5×600=300m3/hQr=0.5×700=350m3h147=q支,1.4-7=°4x720=288m3h13-8=4支13.8=04x730=292m3/h129=i.1.2.9=0.4×820=328m3/h,2,°=%.J。=0.4x650=260m3/h各段计算结果见表3.1。表3.1各管段的途泄流量管段途泄流量，m3/h管段途泄流量，m3/h1-23504-72882-34503-82923-44252-93284-53002-102605-6350总流量计算公式：=÷01(33)式中Q总流量,m'/h；Qs集中负荷，m3/ho原始参数数据Q=500m3h,将其代入计算得：=500+350+450+425+300+350+288+292+328+260=3543m3h3.2.2 计算各条管段的计算流量管段的计算流量公式为：Qi-j=0.55Qi-j+Qj(3.4)式中。计算流量,m3/h.Qi-jiJ管段的计算流量，m3h.Q2输转流量，m3/h.Q7"J管段输转流量，m3ho将各个数据代入公式，从管网干线末端开始向前推算：e56=0.55156+=0.55×350+0=192.5m3/h24-5=0.55.Q4-5+Q1.=0.55Q尸+156+Qs=0.55×300+350÷500=1015m3fhQ3-4=0.55Q尸+Qr=0.55Q1.+Q：T+Q45+Qr+QS=0.55x425+288+300+350+500=1671.75m3/hQi=0.5512-3+Q1.=o.55.123+Q+Q尸+Q产÷145+15-6+QS=0.55x450+292+425+288+300+350+500=2402.5n?'hO"=o.552尸+。片=0.551,-2+QF+12,°+Q2-3+13-8+13-4+Q-+C,56+Qs=0.55×350+328+260+425+288+450+292+300+350+500=2960.5m3/hQ41=0.55147+。丁7=0.55x288+0=158.4m3/h*8=o.55,38+0/=0.55x292+0=160.6m3/hQ29=0.55,29+QU=o.55×328+O=180.4m3/h2,°=0.5512"1°+。尸°=0.55×260+0=143m3h各段计算结果见表3.20管段计算流量，m3h管段计算流量，m3h1-22960.54-7158.42-32402.53-8160.63-41671.752-9180.44-510152-101435-6192.5表3.2各管段的计算流量3.2.3计算干线的允许单位长度压力降由于输送天然气，干线允许压降为100OPa,已知起点压力为350OPa,则终点压力为25OOPa干线（16）允许的单位长度压力降计算公式为：P(3.5)式中邸天然气管道的沿程压力降，Pa；/干线（1-6）的单位长度，mo计算取局部阻力为沿程阻力的5%：I=700+900+850+600+700=3750m即100011o.z1d.=0.254PaZm/1.05x37503.2.4计算干线各段允许的压力降干线各段允许的压力降计算公式为:式中Ap1管段的沿程压力降,1.iT管段的长度，mo将数据代入公式得：bp=0.254×1.iTPa；(3.6)p1.2=0.254×1.i,2=0.254×700=177.8Pa“27=254×1.2.3=0.254×900=228.6Pap3.4=0.254×1.3_4=0.254×850=215.9Pap4-5=0.254×1.4_5=0.254×720=152.4Pap5-6=0.254×1.5-6=0.254×730=177.8Pa各段计算结果见表3.3。表3.3干线各段允许的压力降管段压降，Pa1-2177.82-3228.63-4215.94-5152.45-6177.8总压降：Z"=9525Pa3.2.5 计算干线各条管段管径根据干线各条管段的计算流量和干线允许的单位长度压力降，通过水力计算，确定干线各条管段的管径，由于是低压管道气体在管内流动，状态不同其水力计算的公式也就不相同，因而可以用试算法求管径，具体步骤为：(1)假设一个管径(2)计算雷诺数Re,根据公式：(3.7)Re=竺皿11D式中一一气体的相对密度；Pu一一标准状态下空气的密度，取4=1.2051/11?；一一气体的动力粘度，m2s;Q管道的计算流量，m3/h；D输气管内径，m；(3)判断流态；1. Re<2100,流态为层流。2. 2100<Re3500,流态为临界区。3. Re>35OO,流态为紊流。-19-选择水力计算公式；层流选择水力计算公式如下:(3.8)=i3×°,o4(3.9)临界状态选择水力计算公式如下:人。3+a一当65Re-1()5(3.10)AP一=1.9×1061+1.11.8Q-7×104D'Q2T232-105Dl>""(3.11)紊流状态选择水力计算公式如下:2=0.11(3./.0.25，=6.9×106f+192.21纥工(3.13)1.DQ)D5Tq式中一一天然气管道的沿程压力降或是摩擦阻力损失，Pa；1.管道的计算长度，m；Q一一管道的计算流量，m3h;一一管道的摩阻系数；D管道内径，m；P一天然气的密度，kg/m3；T设计中所用的天然气的温度，K；To标准状态下的天然气温度，K；Re雷诺数；U天然气的运动粘度，m2/s；k一一管内壁的绝对当量粗糙度；把管径。代入公式，分别计算等式左边和右边，若左边和右边的值近似相等,则所假设的管径正确，否则，改变管径，按以上步骤重新计算，直到左边和右边的值近似相等为止。以管段1-2为例，假设管径为430mm,将A=0.83,pd=1.205kgm3,=25×106m2s,0=2960.5m3h,D=O.43m代入公式（3.7）得Re=97465,流态属于紊流。选择公式（3.12）,（3.13）,将数据代入公式（3.13）,等式左右差距较大。故重新选取管径0=0.47m,重复上述计算，等式左右近似相等，再取。，。=0.476m时等式左右最为相似。所以计算得管段1-2管径为0.476m。其他管段计算方法同上。计算结果见表3.4o表3.4各条管段的管径管段管径，mm1-24762-34623-44194-54165-6320选择标准管径，见表3.5。表3.5各条管段的标准管径管段管径，mm1-2480×92-3480×93-4426X94-5426×95-6325×73.2.6 计算干线上的实际单位长度压力降根据所选的标准管径和管段的标准流量，依据公式（3.14）计算雷诺数，由雷诺数,判断流态；用相应的水力计算公式，求出实际的单位长度压力降。(3.14)R”皿2