第六章_燃气管网的水力计算选编.ppt

第六章 燃气管网的水力计算 ;一、不稳定流动方程式;6.1 管道内燃气流动的基本方程式 ;运动方程的基础是牛顿第二定律，对于微小体积(或称元体积)的流体可写为：微小体积流体动量的改变量等于作用于该流体上所有力的冲量之和，即;; (一) 运动方程： (二) 连续性方程： (三) 气体状态方程： ;从工程观点，运动方程中的惯性项和对流项在大多数情况下均可忽略不计，这是因为惯性项只在管道中燃气流量随时间变化极大时才有意义，而对流项只在燃气流速极大时（接近声速）才有意义。通常管道中燃气流速不大于20-40m/s，且流量变化的程度也不太大。此外，在城市燃气管网中，当标高的差值不太大时，运动方程中的重力项一般也可以忽略不计。;管道内压力越高，则燃气的密度越大，重力项值就越大。在低压管道中，计算压力降很小。当燃气和空气密度相差较大时，附加压头值有时是较大的，在计算高层建筑室内燃气立管时必须考虑。;(四) 简化方程组;二、燃气管道内燃气稳定流方程式 ;所得方程式是燃气在等温流动时，高压和低压燃气管道计算的基本公式。;得到： 高、低压(Pa)燃气管道的基本计算公式 用于低压燃气，上式简化为： 对于低压燃气： 采用习惯采用单位kPa，并考虑城市燃气管道压力一般在1.6MPa以下，Z≈Z0=1，则高、中燃气管道和低压燃气管道计算公式为： ;三、燃气管道的摩擦阻力系数 ;（三）紊流区;谢维列夫公式： ;城市燃气管道水力计算公式和计算图表;（三） 紊流状态(Re3500) ;二、高、中压燃气管道摩擦阻力损失计算公式 ;三、燃气管道摩擦阻力损失计算图表 ;五、燃气管道局部阻力损失和附加压头 ;局部阻力损失也可用当量长度来计算，各种管件折成相同管径管段的当量长度L2可按下式确定： 对于ζ=1时各不同直径管段的当量长度可按下法求得：根据管段内径、燃气流速及运动粘度求出Re，判别流态后采用不同的摩阻系数λ的计算公式，求出λ值，而后可得： 实际工程中通常根据此式，对不同种类的燃气制成图表，见图6-6，可查出不同管径不同流量时的当量长度。 管段的计算长度L可由下式求得 ;（二）附加压头 ;;6.2 建筑燃气系统的水力计算;例题6-1试做六层住宅楼的建筑燃气系统的水力计算，燃气管道的布置见图6-6和图6-7，每家用户装双眼灶一台，额定热负荷4.8×2kW，燃气热值为18MJ/m3，燃气密度ρ=0.45kg/m3，运动黏度ν=25×10-6 m2/s.;室内燃气管道计算方法和步骤;(6) 由燃气密度进行水力计算修正： (7) 计算各管段的附加压头 (8) 求各管段的实际压力损失 (9) 求室内燃气管道的总压力降，核实总压力降与规范要求标准。 (10) 若总压力降与允许的计算压力降相比较，不合适，则可改变个别管段的管径以满足要求。 ;;;从结果可知，系统最大压降值是从用户引入管至用具14，通过计算，各管段的管径均可确定。;课后作业;6.3 燃气分配管网计算流量 ;二、变负荷低压分配管段计算流量;1途泄流量的Q1的确定;按上述假设，途泄流量可确定为：;二、途泻流量的计算;图6-9中A、B、C各小区管道单位长度途泻为： ;（四）求管段途泄流量;例题;变负荷管段的计算流量的确定;;;取不同的n和x所得值列于下表; 对于燃气分配管道，一管段上的分支管数一般不小于5一10个，a值在0.3—1.0的范围内，从上述两表中所得数值可以看出，此时系数。在0.5-0.6之间，水力计算公式中幂指数等于1.75—2.0时，a值的变化并不大，实际计算中均可采用平均值a＝0.55。 故燃气分配管道的计算流量公式为 Q=αQ1+Q2=0.55Q1+Q2 ;变流量分配 计算流量公式：Q=αQ1+Q2=0.55Q1+Q2 由上式可见，燃气分配管道可看作在终端有一集中负荷，流量为Q，则其压力降等于实际上既有转输流量，又有途泄流量的该管段的压力降。因此，途泄流量常可看作相当于两个集中流量值，即在管段始端为0.45Q1，而在终端为0.55Q1。 ;6.3.3节点流量;(1)当α取0.55时，管道始端i、终端j的节点流量分别为： (2)图6-10各节点流量为： ; (3)管段上所接的大型用户为集中流量，也可转化为节点流量。根据集中流量离该管段两端节点的距离，近似地按按比例分配于两端节点上。 ;6.4 管网水力计算 ;（二）枝状管网水力计算计算步骤 ;二、环状管网水力计算;环状管网水力计算原理;（二）环状管网水力计算步骤 ;几个公式;（三）环状管网计算示例; 本章复习要点