天然气管道输送(第三章：输气管道水力计算第二次课)

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1、天然气管道的水力计算天然气管道的水力计算第四节第四节水力摩阻系数与常用计算公式第四节水力摩阻系数与常用计算公式水力摩阻系数与常用计算公式水力摩阻系数计算公式的选用决定着水力计算的准确性，不同的水力摩阻公式得到不同的输气管道实用计算公式。水力摩阻系数与气体在管道中的水力摩阻系数与气体在管道中的流态和管道内壁粗糙度有关。流态和管道内壁粗糙度有关。μν=vDQD4QD4Q4ρQΔ4Ma1雷诺数Re======ρ2νAνπDνπDνπDμπDμρΔ=2流态的判断ρaRe<2000，层流：靠近管壁处有边界层存在，且边界

2、层很厚能够覆盖粗糙凸起，流体与轴线平行流动Re>3000，紊流：流体质点相互混掺，运动无序，运动要素具有随机性其中：3000Re2，，阻力平方区（中压和高压输气管道）阻力平方区（中压和高压输气管道）2014-04-22天然气管道输送1天然气管道的水力计算天然气管道的水力计算3水力摩阻系数计算公式（本质上对于输气和输油无区别）0.1844（1）水力光滑区λ=0.2Re0.20.25⎛1582k⎞⎛68k⎞（2）混合摩擦区λ=0.

3、067⎜+⎟前苏联公式λ=0.11⎜+⎟阿里特苏里公式⎝ReD⎠⎝ReD⎠（3）阻力平方区）阻力平方区（长输天然气管道的流态区域）（长输天然气管道的流态区域）0.0094071）威莫斯公式λ=管径小、输量小和净化程度差的集输管道3D1λ=2）PanhandleA式168.36100.039268.03Re0.4⎛2k⎞4）前苏联早期公式(上课推导)λ=0.383⎜⎟k表示绝对粗糙度⎝D⎠0.2⎛2k⎞5））前苏联近期公式前苏联近期公式λ

4、=0.067⎜⎟⎝D⎠1⎛k2.51⎞（4）紊流区通用公式(电算)=−2lg⎜⎜+⎟⎟λ⎝3.7DReλ⎠2014-04-22天然气管道输送2天然气管道的水力计算天然气管道的水力计算4常用输气管道计算公式(P76)将不同的水力摩阻计算公式代入水力计算公式中，可得到不同的实用公式。公式(3(3-72)—(3-81)-72)—(3-81)公式说明：（1）前苏联近期公式中引入流态修正系数）前苏联近期公式中引入流态修正系数α和垫环修正系数φ；α和垫环修正系数φ；（2）在潘汉德与苏联近期公式中引入了输气管道效率系数E由

5、于在实际中，管道的由于内腐蚀k↑↑、低洼处水的聚集和形成水合物、低洼处水的聚集和形成水合物使得水力摩阻系数逐渐增大，使输气能力降低，因此引入E表示输气管道的实际输气能力偏离理论输气能力的层度。我国规定：DN300～800E=0.8～0.9QλrE==DN>899E=0.91～0.94Qλr2014-04-22天然气管道输送3天然气管道的水力计算天然气管道的水力计算第五节第五节输气管道压力分布与平均压力第五节输气管道压力分布与平均压力输气管道压力分布与平均压力1沿线压力分布用起点压力和终点压力表示任意一点压力。

6、把流量公式写成如下形式221P−P2.50.5Q=K(QZ)0.5K=CD()LλZΔT22P−P22Q=K(Qx)0.5Px−PZ0.5对前段：对后一段Q=K()xL−x同一管道同一节点流量相等，因此有P2−P222P−PQxxZ=xL−x所以222xP=P−(P−P)xQQZL沿线任意点压力2014-04-22天然气管道输送4天然气管道的水力计算天然气管道的水力计算公式分析：11）输气管道沿线压力呈抛物线分布（本质区别），靠近起点压降慢，靠近终）输气管道沿线压力呈抛物线分布（本质区别），靠近起点压降慢，靠

7、近终点压降快，前点压降快，前3/4压力下降一半，而后1/4下降一半(Why?)，因此，输气管道进3/4压力下降一半，而后1/4下降一半(Why?)，因此，输气管道进站压力不能定得太低。222xP=P−(P−P)xQQZL2λvρD222与22））P与x呈直线关系（沿线的压力平方分布是一条直线）(22)5222λ由PQ−PxD有有::Px=PQ−BQ5xQ=CDλZΔTx1其中：B=2ZΔT利用压降曲线可以判断输气管道内部情况（局部堵塞和漏气）C2014-04-22天然气管道输送5天然气管道的水力计算天然气管道

8、的水力计算22平均压力平均压力1L1L222x（1）压力平衡现象（1）压力平衡现象（停输）（停输）P=Pdx=(P−(P−P))dxCP∫x∫QQZL0L0L（2）平均压力（2）平均压力⎛2⎞2PP=⎜P+Z⎟CP⎜Q⎟3P+P⎝QZ⎠（3）平均压力的实际应用（3）平均压力的实际应用P293.151）求管道储气能力1）求管道储气能力（标准状态下）（标准状态下）CPV=VsTPTZ02）计算Z：P2）