燃气管道的流量计算和水力计算公式.docx
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燃气管道的流量计算和水力计算公式
燃气管道的流量计算和水力计算公式
第一节燃气需用工况
城市各类用户的用气情况是不均匀的，是随月、日、时而变化的。
这是城市燃气供应的一个特点。
用气不均匀性可以分为三种，即月不均匀性（或季节不均匀性）、日不均匀性和时不均匀性。
城市燃气需用工况与各类用户的需用工况及这些用户在总用气量中所占的比重有关。
各类用户的用气不均匀性取决于很多因素，如气候条件、居民生活水平及生活习惯机关的作息制度和工业企业的工作班次，建筑物和车间内装置用气设备的情况等，这些因素对不均匀性的影响，从理论上是推算不出来的，只有经过大量地积累资料，并加以科学的整理，才能取得需用工况的可靠数据。
1、月用气工况
影响居民生活及公共建筑用气月不均匀性的主要因素是气候条件。
气温降低则用气量增大，因为在冬季一些月份水温低，故用气量较多，又因为在冬季，人们习惯吃热食，制备食品需用的燃气量增多，需用的热水也较多。
反之，在夏季用气量将会降低。
公共建筑用气的月不均匀规律及影响因素，与各类用户的性质有关，但与居民生活用气的不均匀情况基本相似。
工业企业用气的月不均匀规律主要取决于生产工艺的性质。
连续生产的大工业企业以及工业炉用气比较均匀。
夏季由于室外气温及水温较高，这类用户的用气量也会适当降低。
建筑物供暖的用气工况与城市所在地区的气候有关。
计算时需要知道该地区月平均气温和供暖期的资料。
根据各类用户的年用气量及需用工况，可编制年用气图表。
依照此图表制订供气计划，并确定给缓冲用户供气的能力和所需的储气设施，还可预先制订在用气量低的季节维修燃气管道及设备的计划。
一年中各月的用气不均匀情况用月不均匀系数表示。
根据字面上的意义，它应该是各月的用气量与全年平均月用气量的比值，但这不确切，因为每个月的天数是在28～31天的范围内变化的。
因此月不均匀系数K1值应按下式确定
（3-1）
12个月中平均日用气量最大的月，也即月不均匀系数值最大的月，称为计算月。
并将月最大不均匀系数K1MAX称为月高峰系数。
2、日用气工况
一个月或一周中日用气的波动主要由下列因素决定：
居民生活习惯、工业企业的工作和休息制度、室外气温变化等。
上述第一个因素对于各周，除了包含节日的一些周外，影响几乎是一样的。
工业企业的工作和休息制度，也比较有规律。
惟独第三个因素，在一周中各日气温的变化却没有一定的规律性，气温低的日子，用气量就大。
居民生活和公共建筑用气工况主要取决于居民生活习惯。
平日和节假日用气的规律各不相同。
工业企业用气的日不均匀系数在平日波动较少，而在轮休日及节假日波动较大。
供暖期间，供暖用气的日不均匀系数变化不大。
用日不均匀系数表示一个月（或一周）中日用气量的变化情况，日不均匀系数K：
可按下式计算
（3-2）
该月中日最大不均匀系数K2MAX称为该月的日高峰系数。
3、小时用气工况
城市燃气管网系统的管径及设备，均按计算月小时最大流量计算的。
只有掌握了可靠的小时用气波动的数据，才能确定这个小时最大流量。
一日之中小时用气工况的变化图对燃气管网的运行，以及计算平衡时不均匀性所需储气容积都很重要。
城市中各类用户的小时用气工况均不相同，居民生活和公共建筑用户的用气不均匀性最为显著。
对于供暖用户，若为连续供暖，则小时用气波动小，一般晚间稍高；若为间歇供暖，波动也大。
居民生活用户小时用气工况与居民生活习惯、气化住宅的数量以及居民职业类别等因素有关。
每日有早、午、晚三个用气高峰，早高峰最低。
由于生活习惯和工作休息制度不同等情况，有的城市晚高峰低于午高峰，另一些城市则晚高峰会高于午高峰。
星期六、星期日小时用气的波动与一周中其他各日又不相同，一般仅有午、晚两个高峰。
通常用小时不均匀系数表示一日中小时用气量的变化情况，小时不均匀系数K3，可按下式计算
（3-3）
该日小时不均匀系数的最大值K3MAX称为该日的小时高峰系数。
4、燃气输配系统的供需平衡
城市燃气的需用工况是不均匀的，随月、日、时而变化，但一般燃气气源的供应量是均匀的，不可能完全随需用工况而变化。
为了解决均匀供气与不均匀耗气之间的矛盾，不间断地向用户供应燃气，保证各类燃气用户有足够流量和正常压力的燃气，必须采取合适的方法使燃气输配系统供需平衡。
（1）供需平衡方法
1改变气源的生产能力和设置机动气源
采用改变气源的生产能力和设置机动气源，必须考虑气源运转、停止的难易程度、气源生产负荷变化的可能性和变化的幅度。
同时应考虑供气的安全可靠和技术经济合理性。
2利用缓冲用户和发挥调度的作用
一些大型的工业企业、锅炉房等都可作为城市燃气供应的缓冲用户。
夏季用气低峰时，把余气供给它们燃烧，而冬季高峰时，这些缓冲用户改烧固体燃料或液体燃料。
用此方法平衡季节不均匀用气及一部分日不均匀用气。
可采用调整大型工业企业用户厂休日和作息时间，以平衡部分日不均匀用气。
此外，还采用计划调配用气的方法。
随时掌握各工业企业的实际用气和计划用气量。
对居民生活用户和公共建筑用户则设一些测点，在测点装置燃气总计量表，掌握用气情况。
根据工业企．业、居民生活及公共建筑的用气量和用气工况，制定调度计划，通过调度计划调整供气量。
3利用储气设施
1）地下储气地下储气库储气量大，造价和运行费用省，可用以平衡季节不均匀用气和一部分日不均匀用气。
但不应该用来平衡日不均匀用气及小时不均匀用气，因为急剧增加采气强度，会使储库的投资和运行费用增加，很不经济。
2）液态储存天然气的主要成分甲烷，在1.056MPa、-161℃时即液化，可以储存在储罐中，储罐必须保证绝热良好。
储罐的压力较低，比较安全。
将大量天然气液化后储存于特别的低温储罐或冻穴储气库中，用气高峰时，经气化后供出。
采用低温液态储存，通常储存量都很大，否则经济上是不合算的。
3）管道储气
高压燃气管束储气及长输干管末端储气，是平衡小时不均匀用气的有效办法，高压管束储气是将一组或几组钢管埋在地下，对管内燃气加压，利用燃气的可压缩性及其高压干和理想气体的偏差（在16MPa、15.6℃条件下，天然气比理想气体的体积小22％左右），进行储气。
利用长输干管储气是在夜间用气低峰时，燃气储存在管道中，这时管内压力增高，白天用气高峰时，再将管内储存的燃气送出。
4）储气罐储气
储气罐只能用来平衡日不均匀用气及小时不均匀用气。
储气罐储气与其他储气方式相比，金属耗量和投资都较大。
第四章常用单位换算
一、LinearMeasure长度
1inch英寸=25.4millimetres毫米
1foot英尺=12inches英寸=0.3048metre米
1yard码=3feet英尺=0.9144metre米
1（statute）mile英里=1760yards码=1.609kilometres千米
1nauticalmile海里=1852m.米
二、SquareMeasure面积
1squareinch平方英寸=6.45sq.centimetres平方厘米
1squarefoot平方英尺=144sq.in.平方英寸=9.29sq.decimetres平方分米
1squareyard平方码=9sq.ft.平方英尺=0.836sq.metre平方米
1acre英亩=4840sq.yd.平方码=0.405hectare公顷
1squaremile平方英里=640acres英亩=259hectares公顷
三、CubicMeasure体积
1cubicinch立方英寸=16.4cu.centimetres立方厘米
1cubicfoot立方英尺=1728cu.in.立方英寸=0.0283cu.metre立方米
1cubicyard立方码=27cu.ft.立方英尺=0.765cu.metre立方米
四、CapacityMeasure容积
Britich英制
1pint品脱=20fluidoz.液量盎司=34.68cu.in.立方英寸=0.568litre升
1quart夸脱=2pints品脱=1.136litres升
1gallon加伦=4quarts夸脱=4.546litres升
1peck配克=2gallons加伦=9.092litres升
1bushel蒲式耳=4pecks配克=36.4litres升
1quarter八蒲式耳=8bushels蒲式耳=2.91hectolitres百升
Americandry美制干量
1pint品脱=33.60cu.in.立方英寸=0.550litre升
1quart夸脱=2pints品脱=1.101litres升
1peck配克=8quarts夸脱=8.81litres升
1bushel蒲式耳=4pecks配克=35.3litres升
Americanliquid美制液量
1pint品脱=16fluidoz.液量盎司=28.88cu.in.立方英寸=0.473litre升
1quart夸脱=2pints品脱=0.946litre升
1gallon加伦=4quarts夸脱=3.785litres升
五、重量AvoirdupoisWeight常衡
1grain格令=0.065gram克
1dram打兰=1.772grams克
1ounce盎司=16drams打兰=28.35grams克
1pound磅=16ounces盎司=7000grains谷=0.4536kilogram千克
1stone英石=14pounds磅=6.35kilograms千克
1quarter四分之一英担=2stones英石=12.70kilograms千克
1hundredweight英担=4quarters四分之一英担=50.80kilograms千克
1shortton短吨（美吨）=2000pounds磅=0.907tonne公吨
1（long）ton长吨（英吨）=20hundredweight英担=1.016tonnes公吨
六、energy能量、power功率
1usrt冷吨（美吨）=3024kcal/h=3516w
1kcal/h大卡/时=1.163w瓦
1kcal千卡/1大卡/1000卡路里（kcal）=4.1868千焦（kJ）
1kw千瓦=860kcal/h大卡/时
1btu/h英制热量单位/时=0.293w瓦
七、velocity速度、流量flux
1m/s米/秒=196.85fpm英尺/分钟
1cfm立方呎/分=1.699cmh立方米/时
1gpm加伦（英制）/分=0.27276cmh立方米/时
1gpm加伦（美制）/分=0.2271cmh立方米/时
八、pressure压力
1bar巴=100000pa帕斯卡
1psi磅/平方英寸=0.0703kgf/cm2
1kgf/cm2千克力/平方厘米=98000pa帕
1mmaq.毫米水柱=9.8pa帕
1mmhg毫米汞柱=133.28pa帕
1mH2O米水柱=9800pa帕=0.1kgf/cm2千克力/平方厘米
九、在同等热值情况下，天然气与其他能源的转换公式如下:
1吨柴油（最低热值10200大卡/公斤）=1224立方米天然气（最低热值8600大卡/立方米）
1立方米液化气（最低热值22000大卡/立方米）=3立方米天然气
1吨液化气（1立方米=2.5公斤）=400立方米液化气
1立方米天然气=10度电（1度（kwh）电的热值为860千卡）
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