第五章 输气管道水力计算.ppt

第五章 输气管道的水力计算 局部摩阻 由于干线输气管道中气体的流态一般总是处于阻力平方区，因此，局部阻力对输气管道流量的影响较大，必须考虑由于焊缝，阀门，弯头，三通，过滤器等引起的局部摩阻。但在实际中，通常不单独计算，而是使水力摩阻系数λ增加5%，作为对局部摩阻的考虑。 常用输气管道计算公式 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。 威莫斯公式(1912年美国总结经验，比实际小10％左右)： 潘汉德尔A式： 潘汉德尔B式（GB50251-2003）： 前苏联早期公式： 前苏联近期公式： (1) 高差小于200m的水平管道 威莫斯公式： 潘汉德尔A式： 潘汉德尔B式： 前苏联早期公式： 前苏联近期公式： (2) 高差大于200m的起伏管道 威莫斯公式： 潘汉德尔A式： 潘汉德尔B式： 前苏联早期公式： 前苏联近期公式： 公式说明： （1）前苏联近期公式中引入流态修正系数和垫环修正系数； （2）公式中引入了输气管道效率系数E 由于在实际中，管道的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。 规范推荐：DN 300～800 E=0.8 ～0.9 DN800 E=0.91 ～0.94 输气管道压力分布与平均压力 沿线压力分布 为了好分析把流量公式写成如下形式 对前段： 对后一段 流量相等，因此有 所以 沿线任意点压力 公式分析： 1）输气管道沿线压力呈抛物线分布，靠近起点压降慢，靠近终点压降快，前3/4压力下降一半，而后1/4下降一半（Why?），因此，输气管道进站压力不能定得太低。 2）P2与x呈直线关系（沿线的压力平方分布是一条直线） 由 有： 其中： 平均压力 （1）压力平衡现象 （2）平均压力 （3）平均压力的实际应用 1）求管道储气能力 2）计算Z 3）设计壁厚 平均压力点前采用等强度管，后采用等壁厚管（实际都按等强度或等承压能力设计）。由任意一点的压力公式，得 当PZ?0 当PZ? PQ ， 而： 所以 即： PZ? PQ 时， 因此可以认为，在压力平衡过程中有： 输气管道的基本参数包括：直径、长度、温度、起终点压力，这些参数对流量的影响各不相同。 1。管径的影响 用前苏联近期公式进行分析 管径增加一倍，流量增加22.6=6.1，因此输气管道向大口径方向发展。 输气管道基本参数对输气能力的影响 2输气管道长度（站间距）的影响 输气管道的流量与计算长度的0.5次方成反比。若长度缩短一半（倍增压缩机站），则 增大41%。 3温度对流量的影响 输气管道的流量与温度的0.5次方成反比，输气管道内气体的温度越低，输气量越大，因此冷却气体可以增大输量，但并不显著 。 一般不采用降温的方法来提高管道的输送能力，但压缩机出口若温度过高，则必须进行冷却。 公式中的T是以绝对温度表示的气体的平均温度，即 T=273+tCP，273是个常数，且数值又大，tCP只是T值中的一个较小的数值。因此，总的讲，冷却气体对输气量的增加并不显著（除非深度冷却或冷至液化、并辅以高压）。 为使流量增加5 %，应使tCP= 50℃的气体冷却到什么温度？ 即需要把气体从50℃冷却到20℃（平均温度）才能使流量增加5％。因此，如要采取冷却气体的措施来提高输气量，必须从经济上证明是合理可行的。 4提高起点压力或降低终点压力对流量的影响 很显然，提高起点压力或降低终点压力都可以使管道输量增加，但效果不一样。 提高起点压力比降低终点压力对流量增加的影响更有效。另外： 可见，即便是保持起、终点压差不变，同时提高起、终点压力也可以使流量显著增加。这就是输气管道日益向高压方向发展的原因。 pQ增加 Pz减小 两式相减 第三节 复杂干线输气管道水力计算 直径不变，流量一致的单一管道称为简单管。 除此之外的其它管道或管道系统称为复杂管。 一切复杂管都可以用简单管公式或将其转