《管道水力计算》PPT课件.ppt
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1、,连续性方程:,稳定流动连续性方程:,管道任意截面上的密度与流速成反比,一、连续性方程,3.1 气体一元流动基本方程,基础是质量守恒定律。,稳定流动:连续性方程:,3.1 气体一元流动基本方程,二、运动方程,运动方程以动量定理推导,基础是牛顿第二定律。,3.2 平坦地区输气管道基本公式,平坦地区输气管道,指的是高差为0,或高差不足以影响计算精确性的输气管道(高差小于200m),可以忽略高差影响;用公式描述天然气沿管道输送过程中压力与流量的关系。假定等温输送,忽略温度的影响。,选择微元管段,3.2 平坦地区输气管道基本公式,进一步整理为:,101325Pa,293.15K287.1J/kgKC=
2、0.0384,L,s,x,s,同一坡度的直管段,pQ,PZ,dx,ds,3.3 同坡度输气管道基本公式,高差较大时,地形起伏时;压力较高时,高差引起的能量损失增大;地形高差超过200m时,需要考虑高差影响。,3.3 同坡度输气管道基本公式,3.4 简化的同坡度输气管道基本公式,上式是忽略了流速的变化,考虑了高差的输气管道基本公式,如化为标准状况下的体积流量,则,以上两公式为既考虑了高差的影响,又考虑了沿线地形的影响,即所谓地形起伏地区的输气管道基本方程。,把b值代入,得,3.5 地形起伏地区输气管道的基本公式,是输气管终点与起点高差对输气管输送能力的影响;终点比起点位置越高,则输气能力越低,反
3、之亦然,3.5 地形起伏地区输气管道的基本公式,是考虑线路中间各点相对高程(线路纵断面特征)对输气能力的影响。沿线地形起伏对输气管道输量有影响。,线路纵断面特征,每一项为每一段管路的线路纵断面与通过起点的水平线围成的面积;各项之和为线路纵断面面积代数和;线路纵断面面积代数和 F 较小的输气管有较大的输气能力;输气管道沿线压力变化,密度随之改变,压力大,密度大,压力小,密度小,上坡段的能量损失不能用下坡段的能量补偿。,3.5 地形起伏地区输气管道的基本公式,沿线不同高程的线路方案,3.5 地形起伏地区输气管道的基本公式,一、雷诺数Re,3.6 水力摩阻系数与常用输气公式,天然气的动力粘度,a.s
4、;天然气的运动粘度,m2/s。天然气体积流量,m3/s;空气密度,kg/m3 天然气的相对密度;管道内径,m 管道截面积,m2 天然气流速,m/s,3.6 水力摩阻系数与常用输气公式,(1)威莫斯公式,1912年由威莫斯从生产实践中归纳出;适用于管径小、输量小、天然气净化程度低、管内壁表面不光滑的矿区集气管道;管壁绝对当量粗糙度选为0.0508mm,为常数;D的单位为m。计算干线输气管比实际输气量小10,阻力平方区,3.6 水力摩阻系数与常用输气公式,(2)潘汉德尔A公式,管径从168.3mm-610mm,雷诺数范围为5106-14106的天然气管道。,阻力平方区,(3)潘汉德尔B公式,3.6
5、 水力摩阻系数与常用输气公式,五、常用输气管道计算公式,威莫斯公式:,3.6 水力摩阻系数与常用输气公式,五、常用输气管道计算公式,潘汉德尔A公式:,3.6 水力摩阻系数与常用输气公式,五、常用输气管道计算公式,潘汉德尔B公式:,3.6 水力摩阻系数与常用输气公式,五、常用输气管道计算公式,E:输气管道效率系数=实际流量/设计流量=设计摩阻系数/实测摩阻系数,当天然气中含有水分、特别是含有硫化氢时(造成内腐蚀),管壁绝对当量粗糙度将逐渐增加,使水力摩阻系数增大,输量减小。,输气管道沿线低洼处,凝析液和水分容易积聚,使管道水力摩阻增加。,如果有水合物生成,也会导致水力摩阻增大,输气量下降。,输气
6、效率随使用时间降低,可达15%以上。需要定期测定。,用输气效率系数表示输气管道的状况,管路的脏度。E值越小,说明管路内部沉积物越多,输量越小,我国:,3.7 输气管道压力分布与平均压力,一、沿线压力分布,AB段流量:,BC段流量:,质量流量相同,同为标况,所以:,3.7 输气管道压力分布与平均压力,一、沿线压力分布,3.7 输气管道压力分布与平均压力,一、沿线压力分布,压力 Px与 x 的关系为一抛物线靠近起点压降较慢,距起点越远,压降越快,坡降越陡。前四分之三管段,压力损失约一半;另一半消耗在后四分之一管段上。压力下降,流速加快,摩阻损失增加。高压输气节能,经济性好,终点压力过低经济性较差。
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