LZ市某区域低压管网水力计算.docx

本科毕业设计（论文）论文题目：1.Z市某区域低压管网水力计算此为WOrd版本，下载后可直接复制粘贴，需要的可以放心下载摘要低压配气管网是城市配气管网的重要组成部分，其中，枝状配气管网在较小的城市或企业内部应用较为广泛。本文就低压枝状配气管网的水力计算进行阐述和分析。本文以1.Z市某区域输送燃气为天然气的低压枝状管网为例，介绍了管路中气体流动的基本方程和城市天然气管道的基本方程，以及输配气管道的压力降的计算公式和确定天然气分配管道计算流量公式的适用情况和使用方法，通过总结归纳，选择出适用于1.Z市某区域低压管网的水力计算的方法和步骤。根据对管网管线图和原始参数数据的分析，计算出管网中各管段符合设计要求的计算流量、压力降、管径以及节点压力。根据经济性原则，对各管段进行经济技术计算，对管径进行优化，选择出技术上可行，在运行中安全可靠，经济上节约成本的管径，并对优化结果进行分析。关键词：城市配气；天然气管网；水力计算论文类型：工程设计Abstract1.ow-pressuredistributionnetworkisanimportantpartofurbandistributionnetwork,amongwhichdendriticdistributionnetworkiswidelyusedinsmallercitiesorenterprises.Thispaperexpoundsandanalyzesthehydrauliccalculationoflowpressuredendriticdistributionnetwork.Inthispaper,thelow-pressurebranchpipenetworkofaregiontransportinggasasnaturalgasin1.Zcityistakenasanexampletointroducethebasicequationofgasflowinthepipelineandthebasicequationofurbannaturalgaspipeline,aswellasthecalculationformulaofpressuredropofgastransmissionanddistributionpipelineandtheapplicationandapplicationmethodofdeterminingthecalculationformulaofflowofnaturalgasdistributionpipeline.Throughsummary,Thehydrauliccalculationmethodandproceduresuitableforthelow-pressurepipenetworkinacertainareaof1.ZCityareselected.Basedontheanalysisofthepipelinediagramandtheoriginalparameterdata,thecalculatedflow,pressuredrop,pipediameterandnodepressureofeachpipesegmentinthepipenetworkmeetthedesignrequirementsarecalculated.Accordingtotheprincipleofeconomy,theeconomicandtechnicalcalculationofeachpipesectioniscarriedout,thepipediameterisoptimized,andthepipediameterthatistechnicallyfeasible,safeandreliableinoperationandeconomicallycostsavingisselected,andtheoptimizationresultsareanalyzed.KeyWords：Urbangasdistribution;Naturalgaspipelinenetwork;HydrauliccalculationPaperType:EngineeringDesign目录摘要IAbstractII1绪论1U研究的目的和意义11.2 国内研究现状11.3 国外研究现状22输配气管网水力计算方法32.1 输配气管道水力计算基本公式32.2 摩擦阻力系数52.2.1 雷诺数52.2.2 管壁粗糙度62.2.3 流态划分和边界雷诺数62.2.4 摩擦阻力系数的计算公式72.3 输酉已气管道的压力降102.3.1 管道沿程压力降的计算102.3.2 管道局部压力降的计算112.4 用涂泄流量和输转流量确定天然气输配管道的计算流量122.4.1 途泄流量的计算122.4.2 输转流量的计算122.4.3 天然气分配管道的计算流量122.5 本章小结1331.Z市某区域低压管网水力计算143.1 计算参数143.1.1 计算原始数据143.1.2 计算内容143.2 水力计算153.2.1 计算各管段的途泄流量153.2.2 计算各条管段的计算流量163.2.3 计算干线的允许单位长度压力降173.2.4 计算干线各段允许的压力降173.2.5 计算干线各条管段管径183.2.6 计算干线上的实际单位长度压力降203.2.7 计算干线各条管段实际压力降223.2.8 计算干线各节点压力223.2.9 计算各支线管段允许的单位长度压力降和压力降233.2.10 计算支线管段的管径243.2.11 计算支线各管段的实际单位长度压力降和实际压力降243.2.12 计算支线末端的实际压力243.3 本章小结254技术经济计算264.1 技术经济计算方法264.2 辅助计算274.3 节点校正压力计算284.4 经济优化304.5 本章小结30结论32参考文献33致谢34附录35附录A:低压天然气管道水力计算图表35附录B:水力计算结果图361绪论1.1 研究的目的和意义人类从工业兴起大规模使用煤炭到现在，已经进入了油气时代。燃气作为一种能源,其所占的比重，与人民的生活水平、生活质量和社会发展的进程有着密切的联系。天然气是一种高效、清洁、使用方便的优质燃气。它对防止大气污染，改善城市环境，提高人民生活水平，提高生产效率，都有很大的作用。据有关专家预测，21世纪世界上将以天然气为主要能源。我国天然气资源十分丰富，在未来一段时间内，它将成为国家经济发展的一个主要因素。同时，也将成为我国油气产业发展的新的增长点。我国开始了对天然气资源的进一步开发与利用。气田的开发，西气东输和城市气化，以及天然气的深加工等工作正在进行。天然气区域、天然气管线沿线的城镇气化工程也在筹划、规划中，现已启动了大规模的城镇气化工程。在现代城镇中，天然气是一种重要的能源，也是人们日常生活及工业生产所需的重要能源。随着天然气资源的不断开发，它在化学工业中的重要作用日益凸显。用天然气作为城市燃气，能够节省能源，减少城市污染，改善人们的生活品质，还能够推动工业生产，提升产品品质，具有明显的社会综合经济效益。城市配气的发展，是建设现代化城市的必要条件，是加快向物质、精神文明高度发展的现代化城市的必然要求。1.2 国内研究现状当前,我国城镇天然气产业的各项经营活动还处在迅速发展的成长期。近几年来，随着上游输送管线的延长，下游对天然气的需求也在不断上升，以及国家政策的鼓励发展，我国的城市燃气行业规模不断扩大。现在，我们所用的城市燃气有天然气，液化石油气，人造天然气等。天然气成为城市燃气最主要的组成部分，贡献行业主要增量。2012-2020年，我国城市天然气用气人口持续增长。据统计，我国城市天然气管道长度从2012年的34.28万公里增长至2020年的85.06万公里叫城市化和家庭小型化是我国城镇天然气消费量不断增长的主要驱动力。中国正处于城市化的高速发展时期，城市人口迅速增长，天然气消费人群规模也随之增大。此外，当前我国城市中的管道燃气使用率大约只有30%左右，与发达国家80%90%的管道燃气使用率相比，还有很大的提高空间。另外，“双碳”政策的落实也将为该行业的发展提供新的契机。尽管我国城镇天然气市场呈现出良好的发展态势，但是仍然存在着许多问题，制约着该产业的发展。比如，到2021年为止，全国城市天然气管网已经达到了105万公里，其中20多年以上的城市老式天然气管网超过了7万公里，天然气管网的风险在不断增加”!未找到引用。1.3 国外研究现状从全球角度来看，天然气是一种主要能源，它在全球一次能源结构中所占的比重正在逐渐提高，从1980年的18%逐步提升到2018年的24%,而石油在全球一次能源结构中所占的比重则从46%下降到了34%,煤炭在全球一次能源结构中所占的比重稳定的保持在27%,未来天然气有希望赶超石油和煤炭成为第一大能源。就以美国为例：在美国的能源结构当中，天然气的占比同样在不断的提升当中，由26%逐步提升至31%。而石油和煤炭的占比在不断下降，石油的占比从46%下降至40%,煤炭的占比从21%下降至14%；美国天然气管网基础设施的现状：据统计，截至2018年底，美国已经成为全球最大的天然气消费国和生产国，天然气供应的能力超过8318亿立方米，天然气消费总量达到8171亿立方米，其共计修建了长达55万千米的输气管道，管道总长度位居全球第一，也是全球管道技术最为先进的国家。2输配气管网水力计算方法城市配气管网的水力计算方法就是通过管路中气体流动的基本方程和城市天然气管道的基本方程，以及输配气管道的压力降的计算公式和天然气分配管道计算流量公式,来进行枝状管网的水力计算。2.1输配气管道水力计算基本公式在设计城市天然气管道时，气体在管道内的流动按稳定流动设计。稳定流动方程组见式(2.1)ov=c(2.1)P=ZgPRT式中Z沿管长方向的位移，m；2水力摩阻系数；D管道内径，m；V气体的流速，m/s；p气体的密度，kgm3;Z压缩性系数；g重力加速度；T温度，K；P管道中气体的压力，Pa；在运动方程中有3个未知数：压力、密度、流速，而密度、流速又是压力的函数,要求解这个方程，必须联立连续性方程和气体状态方程共同求解。由连续性方程：M=pvF=p0v0F=PoQ)(2.2)式中M气体的质量流量；Q0天然气管道的计算流量。所以，由上式有:Fv=AGo.PF由此有:pv2=Q呼色尸2P又由气体的状态方程，可得：Pa=Po比PPEZO则:2=QoPo.尸p"Z°将Py代入运动方程，并将方程两边同乘以公，经整理可得:£poPRZ-PdP=."-dx2DF1T0ZqTrr）2管道横截面积尸可表示为：F=4(2.3)-。dP=筹噜矍出等式两边分别积分：-加啰噜等Ph-Pk=l622-p0p0y-1.式（2.4）就是输气管道水力计算基本公式。式中PH一一管道始端天然气的绝对压力，Pa:PK一一管道末端天然气的绝对压力，Pa;Pfi标准大气压，p0=101.3×IO3Pa；1.管段长度，m；Q0天然气管道的计算流量，m3h;D管道内径，m；(2.4)