第6章 燃气管网水力计算

第一节燃气管网设计计算

水力计算的任务

设计计算：根据计算流量（Q）和允许压力损失（△P）计算管径（D），进而决定管网投资与金属消耗量等校核计算：对已有管道进行流量（Q）和压力损失（△P）的验算，已充分发挥管道的输气能力，或决定是否需要对原有管道进行改造意义：关系到输配系统经济性和可靠性，是城镇燃气规划与设计中的一项重要工作高压、次高压和中压燃气管道单位长度摩擦阻力损失的表达式为：

一、燃气水力计算公式第一节燃气管网设计计算

低压燃气管道单位长度摩擦阻力损失的表达式为：燃气管道摩擦阻力系数（）的计算附录2：我国目前采用这些公式制成的燃气管道水力计算图表第一节燃气管网设计计算一、燃气水力计算公式附加压头当燃气管道始末端存在高程差时，管道中将产生附加压头（或附加阻力），附加压头值由下式确定：局部阻力燃气流经三通、阀门等管件时的压力损失常见管件的局部阻力系数可查表一、燃气水力计算公式第一节燃气管网设计计算局部阻力的计算方法：1）估算法：在进行室外燃气分配管网的水力计算时，一般不详细计算局部阻力，按5%~10%的沿程阻力考虑ΔPz=ΔPL+ΔPj=(1.05~1.1)ΔPL2）建筑物内燃气管道的局部阻力应按实际情况逐一进行计算第一节燃气管网设计计算局部阻力的计算方法：3）当量长度法：厂区燃气管道在计算时可以逐一计算局部阻力，也可将局部阻力折合成相同管径管段的当量长度L2计算。L2

按下式确定:若以表示时的当量长度，则第一节燃气管网设计计算局部阻力的计算方法：当量长度的两种求法计算法：求出Re，用摩擦阻力系数的计算公式求λ，然后代入上式求查表法：用当量长度计算图表（见图6-1），查出不同管径不同流量时的当量长度管段计算长度：第一节燃气管网设计计算二、燃气分配管段计算流量的确定（一）燃气分配管网的供气方式途泄流量：分配管网的管段与大量居民用户、小型商业用户相连。由管段始端进入的燃气在途中供给各个用户的流量Q1称为途泄流量在城镇燃气管网计算中可以认为，途泄流量是沿管段均匀输出的转输流量：流经燃气管段，并转送给后续管段的流量Q2称为转输流量第一节燃气管网设计计算第一节燃气管网设计计算（一）燃气分配管网的供气方式管段沿途不输出燃气，这种管段的燃气流量是不变的

Q1

＝0,Q2≠0由管段始端进入的燃气在途中全部供给各个用户

Q1≠0,Q2＝

0最常见的分配管段供气情况，该管段既有转输流量又有途泄流量

Q1≠0,Q2≠0

（二）途泄流量的计算供应对象：居民和小型商业用户（大多数）

注意：对于用气负荷较大的用户应作为集中流量计算

二、燃气分配管段计算流量的确定

第一节燃气管网设计计算（二）途泄流量的计算计算过程：1）划分小区（A、B、C···）2）计算各小区的居民用户、小型商业和小型工业用户的用气量（负荷），并按用气量的分布情况，布置配气管道3）求各小区管段的单位长度途泄流量q第一节燃气管网设计计算（二）途泄流量的计算4）计算管段的途泄流量：等于该管段的长度乘以其分担的小区管段单位长度途泄流量之和。

如1-2管段的途泄流量为：第一节燃气管网设计计算二、燃气分配管段计算流量的确定（三）管段的计算流量的确定计算流量可按下式计算：

QN=αQ1

+Q2

QN=0.55Q1

+Q2

第一节燃气管网设计计算注意：管段供应总流量为QN=Q1+Q2

，

与计算流量（Q）不同三、枝状管网的水力计算步骤(1)对管网的节点和管段编号(2)根据管线图和用气情况，确定管网各管段的计算流量(3)根据给定的允许压力降及由于高程差而造成的附加压头，确定管线单位长度的允许压力降(4)根据管段的计算流量及单位长度允许压力降选择管径(5)根据所选定的标准管径，求沿程压力降和局部压力降，计算总的压力降(6)检查计算结果。若总的压力降未超过允许值，并趋近允许值，则认为计算合格否则应适当变动管径，直到总压力降小于并尽量趋近允许值为止第一节燃气管网设计计算环状管网的计算特点：三个未知量（管径、压力降、计算流量）三个方程式

（闭合求解）1）每一管段压力降:2）每一节点的流量代数和为零3）每一环的管段压力降代数和为零4）节点压力范围5）经济条件方程：总造价及运行费用最小的目标函数四、

环状管网的水力计算第一节燃气管网设计计算

（

环状管网的计算步骤分为两个阶段1）初步计算—按照管段计算流量初选管径（通常压力降不闭合）2）校核计算—确定每环的校正流量，使压降闭合差趋近零。若未达到经济要求，还需调整管径四、

环状管网的水力计算第一节燃气管网设计计算具体计算步骤如下：1）绘制管网平面示意图。布置管网，并对节点、环网、管道进行编号，标明管长、燃气负荷、气源或调压站位置等

注意：管网布置原则—管网布置应使负荷较为均匀2）计算各管段的途泄流量（见上节的内容）3）拟定环状管网各环路的燃气流动方向原则：气流沿着最短路径从供气点流向零点（不同流向燃气的汇合点）注意：同一环内，必须有两个相反的流向（方便平差计算）4）以为原则，从零点开始，设定流量的分配，计算每一管段的初步计算流量四、

环状管网的水力计算第一节燃气管网设计计算5）选择管径：根据初步计算流量（Q）和单位长度允许压力降（△p/L）求得。（Q，△p/L→管径d）单位长度允许压力降：管网允许压力降除以供气点至零点的管道计算长度6）计算各管段的选用管径下的实际压力降及每环的闭合差每环的闭合差为：7）环网水力平差计算：逐次进行流量校正，使环网闭合差趋于工程允许的误差范围（ε<10%）。8）由管段的压力降推算管网节点的压力：节点压力需满足要求，管道压力降过小而不经济时，需调整管径，重复6）、7）两步计算四、

环状管网的水力计算第一节燃气管网设计计算一、室内燃气管道及燃具的布置(一)燃气用户引入管(二)室内燃气管道(三)燃气计量表的布置(四)燃具的布置第二节室内燃气管道的设计计算(一)燃气用户引入管

引入管的布置燃气用户引入管亦称进户管一般从家庭厨房、楼梯间或走廊等便于修理的非居住房间处引入不应从卧室、浴室，易燃或易爆品仓库、有腐蚀介质的房间、配电间、变电室、电缆沟、烟道和进风道等处引入进户方式：地下引入、地上引入第二节室内燃气管道的设计计算(二)室内燃气管道室内燃气管道的布置不应敷设在易燃易爆的场所或仓库、配电间、变电室、电线沟、烟道和进风道等处当必须敷设在潮湿或有腐蚀介质的场所时，必须采取特别防腐措施高层建筑内的燃气管道应设置自动切断阀门、泄漏警报器和送排风系统等自动切断连锁装置25层以上建筑宜设燃气泄漏集中监视装置和压力控制装置等用气安全设施第二节室内燃气管道的设计计算

(二)室内燃气管道高层建筑的室内燃气管道系统应考虑的四个特殊问题补偿高层建筑的沉降补偿管道自身重量引起的沉降克服高程差引起的附加压头的影响补偿温差产生的变形第二节室内燃气管道的设计计算(三)燃气计量表的布置(1)燃气表宜设置在通风良好的非燃结构上，并满足便于施工、维修、调试和安全使用的要求。住宅内燃气表可安装在厨房内，当有条件时也可设置在户门外(2)居民住宅内燃气表宜明设，高位安装燃气表时，表底距地面不宜小于1.4m；当燃气表装在燃气灶具上方时，燃气表与燃气灶的水平净距不得小于30cm；低位安装时，表底距地面不得小于10cm注：用户燃气计量应根据燃气的工作压力、温度、燃气的最大流量和最小流量以及房间的温度等条件选择相应的计量表(3)工业和商业用户用气的计量装置宜集中布置在单独房间内，当设有调压站时可与调压器同室布置第二节室内燃气管道的设计计算(四)燃具的布置燃气灶应安装在通风良好的厨房内，严禁设置在卧室内，利用套间或走廊作厨房时应设门与卧室隔开燃气灶靠墙设置，与墙的净距不宜小于1cm，与对面墙之间应有不小于1m的通道，灶边与侧墙净距不小于15cm燃气热水器的上方不应有明装电线或电器设备燃气热水器应具有强制排风，自动熄火保护及防倒风装置第二节室内燃气管道的设计计算(四)燃具的布置热水器应安装在通风良好的房间或过道内，不得安装在卧室、浴室、厕所和室外热水器与对面墙壁之间应有不小于1m的通道，侧面离墙的距离应大干10cm设置热水器的房间的净高度应大于2.4m热水器与燃气表、灶及电器设备水平净距不应小于30cm，其上部不应有电力明线、电器设备和易燃物第二节室内燃气管道的设计计算二、室内燃气管道设计计算

在室内燃气管道计算之前，必须选定和布置燃气用具、燃气管道，绘制管道平面图和系统图居民用户室内燃气管道的计算流量，应按同时工作系数法进行计算自引入管到各燃具之间的压降，其最大值为系统的计算压力降第二节室内燃气管道的设计计算二、室内燃气管道设计计算

室内燃气管道的计算步骤：(1)布置燃气管道及燃具，作管道平面及系统图并确定最不利工作点(2)将各管段按顺序编号，由引入口编至最不利工作点，凡是管径变化或流量变化处均应编号(3)确定管段计算流量：

居民用户：同时工作系数法

商业、工业用户：应按所有用气设备的额定流量并根据设备的实际使用情况确定(4)由系统图求得各管段的长度，并根据计算流量、根据规范初步定各管段的管径第二节室内燃气管道的设计计算(5)算出各管段的局部阻力系数，求出其当量长度，可得管段的计算长度(6)计算各管段的单位长度压降值后，乘以管段计算长度，即得该管段的阻力损失(7)计算各管段的附加压头(8)求各管段的实际压力损失(9)求室内燃气管道的总压力降（管段之和）(10)以总压力降与允许的计算压力降相比较：

总压力降≤允许压力降，设计合理

否则，需改变部分管段的管径，从第（5）步重复进行计算，直到符合要求二、室内燃气管道设计计算

室内燃气管道的计算步骤：第二节室内燃气管道的设计计算引入管二、室内燃气管道设计计算

第二节室内燃气管道的设计计算二、室内燃气管道设计计算

平面图

第二节室内燃气管道的设计