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关于城镇燃气附加压力的分析探讨 　　 摘要：发展城市燃气要合理利用我国现有气源，选择合理的工艺路线，做到物尽其用，发挥最大效益。本文对燃气立管内任一平面进行受力分析，得出燃 气附加压力的一个全新的解释和计算。 　　 关键词：燃气 立管 附加压力 高程差 密度 浮力 重力 　　1 引言 　　 2006年7月12日发布，2006年11月1日正式实施的《城镇燃气设计规范》GB50028-2006中的第10.2.13条：“计算室内低压燃气管道允许的阻力损失时，对地形高差大或高层建筑立管应考虑因高程差而引起的燃气附加压力，燃气附加压力可按下式计算： 　　 ΔH=9.8×(ρk-ρm) ×h 　　 式中：ΔH：燃气的附加压力 　　 ρk：空气的密度 　　 ρm：燃气的密度 　　 h：燃气管道终、起点的高程差 　　 对于燃气附加压力是怎样形成的呢，下面对燃气附加压力进行分析。 　　2燃气附加压力分析 　　 从《城镇燃气设计规范》GB50028-2006中第10.2.13节的意思来看，燃气附加压力的产生系由地形的高差、高层建筑立管的高程差引起的，从附加压力的计算公式来看，燃气附加压力等于燃气浮力与自身重力的差。即：燃气的附加压力就是由重力和空气的浮力共同作用的合力。 　　 立管内的燃气受地球的引力是没有争议的，立管内的燃气受空气的浮力作用，看似合理，实际上不是很恰当的。 　　 因为燃气立管暴露在空气中，与空气接触，整个立管（含立管内的燃气）受空气的浮力作用，而立管的自重、管道强度远远大于空气对它的浮力作用，立管不会产生任何形变，空气浮力不会对燃气立管产生任何影响。燃气是被束缚在立管内的，燃气与空气是没有接触的，而一种物质受到另外一种物质的浮力作用，首要条件就是必须接触，燃气受到的作用力只是重力和立管对它的束缚力，燃气立管外的空气对管道内的燃气不会作用力。因此立管内的燃气受空气浮力的作用，这种观点是不正确的。而燃气与空气的接触，只是在燃烧器内，火花塞点火，使燃气与空气中的氧气产生化学反应――燃烧。 　　 燃气立管中附加压力是怎么形成的，又该如何计算呢？下面对燃气立管中的燃气进行受力分析，从而得出燃气附加压力的计算公式。 　　3附加压力的意义及计算 　　 我国的燃气主要有三种，天然气、人工煤气、液化石油气。液化石油气主要采用灌装方式，不存在燃气立管，本文不予以讨论。天然气的产地主要分布在川渝地区，气质参数详见表1；人工煤气主要分布在我国的北方地区，大部分以焦炉煤气为主，气质参数详见表2。 　　 　　 天然气中CH4占总体的97.83%，近似地认为是均匀的混合体。 　　 人工煤气中各组分组分差异很大，主要以CH4、CO、H2为主，分别占27%、6%和56%。但考虑到气体分子运动的无规则性，假设燃气中的人工煤气为均匀分布，人工煤气也近似看成均匀的混合体。 　　 城镇燃气中民用气一般是由城市门站，城市燃气管网、庭院管网、调压设施、引入管引入室内，经立管、煤气表进入用气设备。 　　其中居民室内燃气管道安装详见图1：室内燃气管道的安装示意图。 　　 　　 取燃气立管中的任一截面S1，进行受力分析，其受力情况详见图2： 　　 　　 F1：该小段气体下面的力的推力F2：上方气体的压力F4：立管对内部燃气的作用力。 　　 　　 S1截面受截面下的气体向上的推力F1，和截面上端的气体对该截面的压力F2。 　　 F1、F2之间大小相等，方向相反。 　　 F1是由调压设施提供的压力F0、气体流动所产生的阻力损失f、该截面下端气体的重力G1组成，即： 　　 F1=F0- f -G1 (3-1) 　　 F2是由S截面上端气体的重力G2、管顶对气体的束缚力F3组成，即： 　　 F2=G2+F3（3-2） 　　 由于F3是一个未知数，因此我们计算燃气立管上任一截面上的受力时，均按公式3-1进行计算。 　　 F0：调压设施后的供气压力，家用燃气设备的额定工作压力为2KPa，在0.75~1.5倍的额定压力下，用气设备可正常燃烧使用，因此要求燃气立管任一横截面的压力均在1.7KPa~3KPa（考虑了煤气表的局部阻力损失）。 　　 f：调压箱至该截面的沿程阻力损失及局部阻力损失，沿程阻力损失采用《城镇燃气设计规范》GB50028-2006中第6.2.5条的公式进行计算，局部阻力损失取沿程阻力损失的5%~10%。其计算方法本文不作详细说明。 　　 G：燃气立管中从调压设施出口位置到该截面之间燃气立管内天然气的重力引起，应该采用下列公式进行计算： 　　 G=ρgh （3-3） 　　 式中：ρ：天然气的密度； 　　 h：燃气管道终起点的高程差 　　 当燃气管道水平敷设时，其值为0；当燃气立管内起始点高差不大