输气管道水力计算相关公式

工况流量qvf=5500m3/s当地大气压Pa=标准参比条件压力Pn=0.101325Mpa操作条件下压力Pf=标准参比条件下温度Tn=293.15K操作条件下温度Tf=参比条件下压缩因子Zn=0.99操作条件下压缩因子Zf=标况流量qvn=67194.605m3/s标况流量与工况流量换算已知工况下的流量计算标况下的流量，设备铭牌上一般显示为工况流量0.1Mpa1Mpa263.15K0.98标况流量与工况流量换算已知工况下的流量计算标况下的流量，设备铭牌上一般显示为工况流量气体密度ρ=0.79kg/m3空气密度ρa=1.206kg/m3相对密度△=0.655058043T=278.15Kμ0=0.0000109Pa•sC=220μT=1.1094E-05Pa•s气体密度ρ=1.206kg/m3相对密度△=0.65χ=6.57460106У=1.372984042C=0.010177397μ=0.010177397根据天然气所处压力、温度条件下的密度和标准状态下的相对密度，可有下面公式计算温度为273K时的气体动力粘度与气体种类有关的无因次系数C值见右表1、不同温度下的气体粘度计算温度为T时的气体动力粘度气体相对密度的计算注：在P0=101.325kPa，T0=273.15K时，ρa=1.293kg/m3；在P0=101.325kPa，T0=293.15K时，ρa=1.206kg/m3；天然气粘度计算气体温度名称C温度范围℃名称C温度范围甲烷16420-250异丁烷36820-120乙烷25220-250正戊烷383122-300丙烷27820-250乙烯22520-250正丁烷37720-120丙烯32120-120气体压力P=2.7MPa（绝）气体温度T=293K气体相对密度△=0.65Z=0.9323013Z=0.943383616Z=0.908328341压缩系数计算美国加利福尼亚天然气协会（CNGA)公式此公式适用于△=0.55～07，P=6.89MPa，T=272.2～333.3K的天然气前苏联其他研究所公式对于干燥天然气对于脱去轻油的伴生气气体流速v=4.04m/s气体运动粘度ν=气体密度ρ=kg/m3气体动力粘度µ=气体相对密度△=0.65管道内径D=空气密度（标况）ρa=1.206kg/m3输气管道流量（标况）Q=输气管道质量流量M=kg/s雷诺数Re=23393704539995.48Re﹤2000光滑区混合摩擦区阻力平方区流态判断管壁的当量粗糙度k=0.00005m1、光滑区λ=0.0085972、混合摩擦区λ=0.012079或0.010796741水力摩阻系数λ的计算Re1﹤Re﹤Re2第二边界雷诺数Re﹥Re2混合摩擦区注：目前美国取k=0.02mm，前苏联取k=0.03mm，我国常取0.05mm流态为紊流计算雷诺数（含推导过程，三个公式可任选一个,其中二式用的是质量流量，三式用的是体积流量）流态划分和边界雷诺数流态为层流3000﹤Re﹤Re1第一边界雷诺数Re﹥3000λ=0.010902威莫斯公式λ=0.009019潘汉德尔A式λ=0.00806潘汉德尔B式注：此公式取k=0.mm，适用于管径小、输量不大、净化程度较差的矿区集气管网注：该式适用于管径从168.3mm到610mm，雷诺数范围从5×106到14×106的天然气管道注：该式适用于管径大于610mm的天然气管道3、阻力平方区m2/s1.1094E-05(N·s)/m2管道内径气体流量0.6424mmm104m3/d32.4074074m3/s642.4280Re1=2557.944Re2=5663710水力摩阻系数λ的计算第二边界雷诺数混合摩擦区注：目前美国取k=0.02mm，前苏联取k=0.03mm，我国常取0.05mm计算雷诺数（含推导过程，三个公式可任选一个,其中二式用的是质量流量，三式用的是体积流量）流态划分和边界雷诺数第一边界雷诺数注：此公式取k=0.mm，适用于管径小、输量不大、净化程度较差的矿区集气管网注：该式适用于管径从168.3mm到610mm，雷诺数范围从5×106到14×106的天然气管道注：该式适用于管径大于610mm的天然气管道管道内径起点压力终点压力管线长度mmMPaMPakm6405.83.51110输气管道质量流量M=kg/s管道内径D=计算段起点压力PQ=5800000Pa计算段终点压力PZ=水力摩阻系数λ=0.0094天然气压缩系数Z=空气气体常数Ra=287.1m2/(s2•K)输气管道计算段长度L=输气管道断面面积A=0.321699m2天然气平均温度T=标准参比压力P0=101325Pa气体相对密度△=天然气气体常数R=428.5075m2/(s2•K)标准参比温度T0=M=109.7884431用A计算C=0.038482169Q=135.7921722m3/s1173.244368常用输气管道计算公式将不同的摩阻系数公式带入带入流量计算公式，可得以下不同形式的输气管道计算公式(下面只列出了平坦地区的部分公式)平坦地区输气管道基本公式平坦地区输气管道质量流量公式常数C平坦地区输气管道体积流量公式（注：工程设计及生产上通常采用的是标况下的体积流量，因此将质量流量进行转换）104m3/d威莫斯公式Q=潘汉德尔A式Q=潘汉德尔B式Q=前苏联早期公式Q=前苏联近期公式Q=x=65000mPx=4587143PaPcp=4748879Pa已知起点、终点压力，计算输气管道平均压力管道的平均压力PCP=(2/3)[PQ+PZ2/(PQ+PZ)]已知起点压力，计算输气管道任一点压力注：α为流态修正系数，当流态处于阻力平方区时α=1；如偏离阻力平方区，则α=1/(1+2.92D2/Q)0.1,其中，D--管道内径，m，Q--输气量，Mm3/d。φ为管道接口的垫环修正系数。无垫环，φ=1；垫环间距12m，φ=0.975；垫环间距6m，φ=0.95。另外，在美国和前苏联的近期公式中，都引入了输气管道效率系数，E=Qr/Q=(λ/λr)0.5,式中，Qr--输气管道实际流量；Q--输气管道设计流量；λr--实测的水力摩阻系数；λ--设计中采用的水力摩阻系数。在美国，一般取E=0.9～0.96。已知起点、终点压力，计算输气管道沿线各点的压力管道上任一点至起点的距离管道沿线任一点压力Px=[PQ2-(PQ2-PZ2)*x/L]0.5C3ED2.53[(PQ2-PZ2)/(Z△0.961TL)]0.51136.449569C4D2.7[(PQ2-PZ2)/(Z△TL)]0.5128.6290579C5αφED2.6[(PQ2-PZ2)/(Z△TL)]0.5128.8599581C1D8/3[(PQ2-PZ2)/(Z△TL)]0.5126.2601499C2ED2.6182[(PQ2-PZ2)/(Z△0.8539TL)]0.5394154.2288288输气管道体积流量Q=19.9m3/s气体相对密度△=计算段起点压力PQ=2300000Pa计算段终点压力PZ=气体温度T=293K天然气压缩系数Z=管道内径D=0.44m输气管道计算段长度L=管道效率E=0.9常数C2=潘汉德A式PZ=1870873Pa潘汉德B式PZ=1842028PaPZ={PQ2-[Q/(C2ED2.53)1/0.51Z△0.961TL]}0.5说明：以长输管道常用的潘汉德A式和潘汉德B式为例进行推导，仅限于阻力平方区，其他的计算可由本表中的H11公式进行推导。PZ={PQ2-[Q/(C2ED2.6182)1/0.5394Z△0.8539TL]}0.5起点温度终点温度℃℃550.64m3510000Pa0.95110000m278.15K0.67293.15K109.8225672用D计算,长距离输气管道，公式进行了简化0.0384C的数值见右表838.0317104m3/d常用输气管道计算公式将不同的摩阻系数公式带入带入流量计算公式，可得以下不同形式的输气管道计算公式(下面只列出了平坦地区的部分公式)平坦地区输气管道基本公式Q=C[(PQ2-PZ2)D5/(λZ△TL)]0.5104m3/dC1=0.39671090.888C2=0.31441332.537C3=0.39311178.924C4=0.41021111.355C5=0.3931113.35E=0.9已知起点、终点压力，计算输气管道平均压力PCP=(2/3)[PQ+PZ2/(PQ+PZ)]已知起点压力，计算输气管道任一点压力注：α为流态修正系数，当流态处于阻力平方区时α=1；如偏离阻力平方区，则α=1/(1+2.92D2/Q)0.1,其中，D--管道内径，m，Q--输气量，Mm3/d。φ为管道接口的垫环修正系数。无垫环，φ=1；垫环间距12m，φ=0.975；垫环间距6m，φ=0.95。另外，在美国和前苏联的近期公式中，都引入了输气管道效率系数，E=Qr/Q=(λ/λr)0.5,式中，Qr--输气管道实际流量；Q--输气管道设计流量；λr--实测的水力摩阻系数；λ--设计中采用的水力摩阻系数。在美国，一般取E=0.9～0.96。已知起点、终点压力，计算输气管道沿线各点的压力Px=[PQ2-(PQ2-PZ2)*x/L]0.5136.449569128.6290579128.8599581126.2601499154.22882880.651850000Pa0.9565000m0.3144C3=0.3931PZ={PQ2-[Q/(C2ED2.53)1/0.51Z△0.961TL]}0.5说明：以长输管道常用的潘汉德A式和潘汉德B式为例进行推导，仅限于阻力平方区，其他的计算可由本表中的H11公式进行推导。PZ={PQ2-[Q/(C2ED2.6182)1/0.5394Z△0.8539TL]}0.5常用输气管道计算公式