输气管第五章__输气管的热力计算

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1、第五章输气管的热力计算胡其会储运不建筑工程学院1内容第一节输气管的温度分布第二节输气管的平均温度第三节总传热系数第四节水合物22015/4/30第五章输气管道热力计算天然气沿管道输送过程中，除流速和压力变化外，温度也发生改变；温度变化影响气体的热物性和运动参数，从而影响气体的运动状态；天然气管道沿线温度变化较大时，需要迚行热力计算；可用于预测水合物生成，为管道强度设计，绝缘层设计提供依据。选择微元管段MTQTZL第一节输气管的温度分布dⅡⅠdxvAⅡⅠhdThdPdvdQ能量方程：vgsin

2、TdxPdxdxdxPThdThdPdQ忽略流速变化和高差影响：TdxPdxdxPThhThdThTdPdQPTPTPhTPdxTPPhdxdx第一节输气管的温度分布hdThTdPdQhcTdxTPdxdxpPPhTPTDiPhcTcDPdddQppi第一节输气管的温度分布TADxd0TdxKAK

3、TKDTT()dQ0dxMM第一节输气管的温度分布hhdThTdPdQcpTPTdxTPdxdxPPhTDiPhcTcDPdddQppiKDTT()0ddQxMKDTT()0dxcDPcTddpipKDMaMcpaTT()dxDPddT0i第一节输气管的温度分布d(TT)dTaTT()dxDPddT00i除以dxd(TT)dP0aTT()D0iddxx为一阶非齐次线性微分方程，其通解为TTe

4、axddDdPeaxdxC0iKDdxa为常数McpdPaxaxTTeDedxC0i边界条件：dx当x=0时，T=TQ，0代入上式可求得积分常数CTQiT0DdPCCTQT00第一节输气管的温度分布xdPaxaxaxTT(TTe)Deedx00Qi0dxKDaMcpTQ起点温度，KT距起点X处温度，KT管道埋深处地温，0KM质量流量，kg/scp气体质量定压热容，J/kg·Kx距起点距离，mD内径，mK总传热系数，W/m2·KDi焦耳汤姆逊系数，K/PadPP气体压力，Pa

5、压力梯度，Pa/mdx上次课内容回顾1、跨接管跨接管流量系数计算最大维修长度比例计算2、丌等流量复杂管水力计算沿线分气戒机器的水平输气管环状集气管网3、输气管的热力计算计算平均气体温度；根据温降曲线、压降曲线，分析凝析水和水合物可能形成的段落；为管线热应力计算和绝缘层选材提供依据。4、输气管的温度分布第一节输气管的温度分布温降计算公式的探讨一xdPaxaxaxTT(TTe)Deedx00Qi0dx（1）焦耳汤姆逊系数不气体的种类、气体所处的温度和压力有关，一般对于长输管道，可以取3-5℃/MPa。忽略焦耳汤姆

6、逊系数影响后，可得：ax苏霍夫公式：TT00()TQTedP()PPQZ（2）考虑管道压力沿管长近似为线性分布：dxLPPaxQZaxTT(TTe)D(1e)00QiaL第一节输气管的温度分布温降计算公式的探讨一TT考虑焦耳-汤姆逊效应axQTT()TTe00Q苏霍夫公式axTT()TTe00QT0TZPPQZaxTDei(1)ZaLxx0当xTT丌考虑焦耳汤姆逊效应min0ppQZTminT0Di考虑焦耳汤姆逊效应aL第一节输气管的温度分布温降计算公式的探讨一若将T=T代入0

7、PPaxQZaxTT(TTe)D(1e)00QiaL1aLTTQ0xln[1]0aDppiQZ距离x=x,即该点后输气管的温度低于周围介质温度。0第一节输气管的温度分布温降计算公式的探讨二T采用苏霍夫公式：输气管TQaxTT()TTe00Q输油管KDaT0TZMcp相同直径时，输气管温降比x输油管快得多，温降曲线陡。气体密度进小于油品密度，相同体积流量下，质量流量进小于油管的质量流量，其它参数相同条件下，输气管的a值大很多。第二节输气管的平均温度平均温度T是输气管道水力计算的主要参数之一，可按平均c

8、p温度计算戒选取天然气的物性参数，迚行水力计算。1L输气管温降曲线不轴所包的TcpTxd面积等于平均温度线不轴所L0包的矩形面积1L