气体输配管网水力计算

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1、第2章气体输配管网水力特征与水力计算2.1气体管流水力特征2.1.1气体重力管流水力特征竖管内的重力流例1：如右图示管内气体由1流向2断面，能量方程为：<流体输配管网>其中：Pj1=0，Pj2=0，v1=0，上式变为：2.1气体管流水力特征*结论：流动损失的压力来源于进出口之间的位压。位压动力大小取决于管道进出口高差和内外气体密度差当密度小于室外空气密度，流动向上；当密度大于室外空气密度，流动向下。<流体输配管网>U形管内的重力流例2：如右图示，假设管内气体由1流向2断面，断面1和D间能量方程为：<流体输配管网>以上两式相加得：断面D和2之间的能量方程为

2、：*结论：U型管道内的气体流动动力取决于两竖直管段内的气体密度差（ρ1－ρ2）和管道高度（H2—H1）之积。密度相对较大的竖管内气体下流，相对较小的竖管内气体上流。<流体输配管网>闭式环型管内的重力流例3：如把例2图变为右图，形成封闭循环管道，其能量方程为：<流体输配管网>返回继续*结论：无机械动力的闭式管道中，流动动力取决于两竖直管段内的气体密度差（ρ1－ρ2）和管道高度（H2—H1）之积。密度相对较大的竖管内气体下流，相对较小的竖管内气体上流。<流体输配管网>2.1.2气体压力管流水力特征当管道内部、管道内外不存在密度差，或是水平管网，则有：g（ρa

3、-ρ）（H2-H1）=0即位压为零，则式：<流体输配管网>变为：即：结论1：位压为0的管道中，两断面之间的流动阻力等于两断面间的全压差。<流体输配管网>对公式：变为：*结论：当管段中没有外界动力输入时，下游断面的全压总是低于上游断面的全压；当下游断面的静压低于上游断面的静压；当两断面的静压相等当下游断面的静压大于上游断面的静压<流体输配管网>2.1.3压力和重力综合作用下的气体管流水力特征由<流体输配管网>得：12H2H1压力作用重力作用<流体输配管网>结论：第一项两断面之间的全压差反映压力作用；第2项位压反映重力的作用；二者综合作用，克服流动阻力ΔP1

4、~2，维持管内流动。二者的综合作用并非总是相互加强的。若压力驱动的流动方向与位压一致，则二者淙合作用加强管内气体流动，若驱动方向相反，则由绝对值大者决定管流方向；绝对值小者实际上成为另加流动阻力。2.2流体输配管网水力计算的基本原理和方法<流体输配管网>流体输配管网水力计算的目的：根据要求的流量分配确定管网的管径或阻力；求得管网特性曲线，为匹配管网动力设备准备条件，进而确定动力设备或者根据已定的动力设备，确定管道尺寸。<流体输配管网>*流体输配管网水力计算的理论依据：流体力学一元流体流动连续性方程和能量方程及串、并联管路流动规律。动力设备提供的压力等于管

5、网总阻力，串联管路总阻力等于各段管路阻力之和。管段中的流动阻力包括沿程阻力和局部阻力。2.1.1摩擦阻力的计算<流体输配管网>其中：λ为摩阻系数，l为管长，d为管径或流速当量直径（4Rs，Rs=f/x），Rm为单位长度摩擦阻力。对高中压燃气管网（P＞10KPa）由动量方程、气体状态方程和连续方程得：（2-2-1）<流体输配管网>λ摩阻系数的确定：1、层流区Re＜20002、临界区Re=2000-40003、紊流区Re＞4000对低压燃气管网（P≤10KPa）式2-2-1可简化为：谢维列夫公式1、新管公式新钢管公式新铸铁管公式综合公式2、旧管公式旧钢管公式

6、旧铸铁管公式综合公式2.2.2局部阻力计算<流体输配管网>2.2.3常用的水力计算方法*1、假定流速法(按照技术经济比较确定推荐的风道流速（经济流速），然后根据风道内的风量来确定风道断面尺寸和阻力损失)*2、压损平均法(风管系统的风机压头已知或对分支管进行阻力平衡)*3、静压复得法(特别适合于多条主风道，而每条主风道又有很多分支道，出风口或末端装置均有相同的静压)水力计算步骤（假定流速法）计算前，完成管网布置，确定流量分配绘草图，编号确定流速确定管径计算各管段阻力平衡并联管路计算总阻力，计算管网特性曲线根据管网特性曲线，选择动力设备水力计算步骤（平均压损

7、法）计算前，完成管网布置，确定流量分配绘系统图，编号，标管段L和Q，定最不利环路。根据资用动力，计算其平均Rm。根据Rm和各管段Q，确定其各管段管径。确定各并联支路的资用动力，计算其Rm。根据各并联支路Rm和各管段Q，确定其管径。水力计算步骤（静压复得法）计算前，完成管网布置确定管道上各孔口的出流速度。计算各孔口处的管内静压Pj和流量。顺流向定第一孔口处管内流速、全压和管道尺寸。计算第一孔口到第二孔口的阻力P1·2。计算第二孔口处的动压Pd2。计算第二孔口处的管内流速，确定该处的管道尺寸。以此类推，直到确定最后一个孔口处的管道断面尺寸。2.3气体输配管网

8、的水力计算2.3.1开式枝状气体输配管网的水力计算首先完成管道布置、设备和各排送