1、心 g油氣儲(chǔ)運(yùn)工程專(zhuān)業(yè)長(zhǎng)輸管道設(shè)計(jì)課程報(bào)告課程設(shè)計(jì)名稱(chēng)：西氣東輸管道總體工藝方案設(shè)計(jì)班 級(jí)組 號(hào)姓 名 風(fēng)一樣的男子同組成員XXX XXX學(xué) 號(hào) 1234567指導(dǎo)老師2015年3月油氣儲(chǔ)運(yùn)工程專(zhuān)業(yè)X指導(dǎo)教師：XX題目：西氣東輸管道總體工藝方案設(shè)計(jì)一、基本設(shè)計(jì)條件1）年工作天數(shù)：350天2）氣體標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)：壓力101325 Pa，溫度20C。3）設(shè)計(jì)輸量：（100+kx10） x108Nm3/a，其中k為每位學(xué)生所在小組的組 號(hào)4）管道長(zhǎng)度：3894 km5）設(shè)計(jì)壓力10MPa （絕）6）管材等級(jí)：X707）管外徑：1016mm8）管壁粗糙度：采用涂層，管壁粗糙度取10Rm。9）設(shè)計(jì)地溫由于管道

2、線(xiàn)路距離比較長(zhǎng)，沿線(xiàn)氣象及地溫情況變化大，以沿線(xiàn)線(xiàn)路走向 近處的氣象站點(diǎn)提供的-1.6m處土壤年平均地溫作為設(shè)計(jì)地溫，根據(jù)變化幅度 將全線(xiàn)共分為六段，詳見(jiàn)表1。表1西氣東輸管道沿線(xiàn)設(shè)計(jì)地溫（C）地名里程 (km)間距 (km)夏季 平均地溫夏季最熱月 平均地溫年 平均地溫冬季 平均地溫輪南首站050324.525.217.08.8鄯哈界50317020.421.112.54.6湖東工區(qū)673135217.117.610.73.9甘塘鎮(zhèn)202518515.415.910.44.7大水坑221067419.920.513.97.7界2884101021.922.615.89.6上海末站389410

3、）沿線(xiàn)總傳熱系數(shù)K值將全線(xiàn)大致分為四段，分別取不同的總傳熱系數(shù)。輪南一紅柳段（0 - 1055 km）,取 1.27 W/ （m2.C）；紅柳段 （1055-1839 km）,取 1.53 W/ （m2C）；淮陽(yáng)段（1839 - 3274 km）,取 1.18 W/ （m2.C。）;淮陽(yáng)一上海段（3274 - 3894 km）,取 2.16 W/ （m2- C）。11）壓縮機(jī)（不包括首站壓縮機(jī)）的壓比推薦值為1.45。12）站壓降每座壓氣站站壓降取0.2MPa，其中壓縮機(jī)入口段壓降取0.15MPa，出口段壓降取0.05MPa。13）壓氣站出站溫度：考慮壓縮機(jī)出口氣體冷卻，統(tǒng)一取50C。14）氣

4、源供氣條件：輪南供氣壓力6.5 MPa （絕），供氣溫度20 C。15）所輸天然氣的相對(duì)密度為0.6。16）所輸天然氣的平均壓縮因子為0.9。17）管段輸氣效率為0.95。18）管道終點(diǎn)的允許最低壓力為4.5MPao19）全線(xiàn)均按一類(lèi)地區(qū)考慮。20）假設(shè)沒(méi)有支線(xiàn)。21）壓縮機(jī)的效率取85%o22）燃?xì)廨啓C(jī)的效率取30%o23）天然氣熱值取34 MJ/m3。二、設(shè)計(jì)任務(wù)1）自主開(kāi)發(fā)一個(gè)無(wú)分支輸氣管道的總體工藝方案設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)軟件。2）針對(duì)上述基本設(shè)計(jì)條件，利用所開(kāi)發(fā)的軟件進(jìn)行總體工藝方案設(shè)計(jì)。3）繪制首站（配置2套燃?xì)廨啓C(jī)一離心壓縮機(jī)組）的原理工藝流程圖。4）針對(duì)你的設(shè)計(jì)方案，試討論如何進(jìn)行西氣

5、東輸管道總體工藝方案設(shè)計(jì)的 優(yōu)化？（選作）可嘗試比選三組管徑1016 mm, 01219 mm, 0914 mm ；假設(shè)X70管材的價(jià)格是8000元/噸，每個(gè)壓氣站投資取5億元，自耗氣 價(jià)格取1.6元/m3。三、基本設(shè)計(jì)要求1）采用Colebrook公式計(jì)算管段的水力摩阻系數(shù)。2）管段水力、熱力計(jì)算按一定的空間步長(zhǎng)分段進(jìn)行。3）熱力計(jì)算時(shí)要考慮節(jié)流效應(yīng)，氣體比熱和節(jié)流效應(yīng)系數(shù)可取近似值。4）末段儲(chǔ)氣能力盡可能大。5）總體工藝設(shè)計(jì)方案必須包括管徑、管壁厚度、管材等級(jí)、設(shè)計(jì)壓力、壓 氣站位置、壓比、進(jìn)/出站壓力、進(jìn)/出站溫度、壓氣站的耗氣量、末段儲(chǔ)氣能力四、課程設(shè)計(jì)報(bào)告的容及形式要求1）必須詳細(xì)寫(xiě)

6、出所采用的設(shè)計(jì)方法和步驟，描述方式要便于理解。2）必須包括所編制的工藝方案設(shè)計(jì)軟件的源程序（打印版）。3）必須包括軟件的直接輸出結(jié)果（即工藝設(shè)計(jì)方案）并要求打印，輸出格 式要便于理解并盡可能美觀。4）必須包括首站工藝流程圖?？捎糜?jì)算機(jī)繪制，也可手工繪制，但必須規(guī), 不允許徒手繪制。5）應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果、設(shè)計(jì)方法和軟件編制方法進(jìn)行必要的討論。6）必須有計(jì)算機(jī)打印的報(bào)告封面，封面格式可自行設(shè)計(jì)，但必須包括設(shè)計(jì) 題目、班級(jí)、學(xué)號(hào)、學(xué)生姓名、組號(hào)，同組同學(xué)姓名、指導(dǎo)教師姓名、完成時(shí)間 等信息，并盡可能美觀大方。7）報(bào)告裝訂次序：封面，設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，設(shè)計(jì)方法和步驟，源程序，輸出結(jié) 果，分析與討論，工藝流程圖。

7、五、參考書(shū)目玉星，光鎮(zhèn).輸氣管道設(shè)計(jì)與管理.中國(guó)石油大學(xué)出版社，2008輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)（GB50251-2003）長(zhǎng)輸管道工藝課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、時(shí)間計(jì)劃第九組任務(wù)時(shí)間分配日期任務(wù)3月10日討論設(shè)計(jì)思路與設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，明確任務(wù)分配3月11日學(xué)習(xí)新的布站方法，即基于站間管道分段水力熱力計(jì)算的正向推移法，為后續(xù)編程理論準(zhǔn)備3月12日利用已知參數(shù)，編程利用迭代法計(jì)算水力摩阻系數(shù)3月13日編程計(jì)算壁厚、管道徑、壓氣站進(jìn)出站壓力3月14日編程實(shí)現(xiàn)最優(yōu)末端長(zhǎng)度的計(jì)算，開(kāi)始布站的計(jì)算3月15日利用周末時(shí)間完成布站計(jì)算及實(shí)現(xiàn)程序，確定站址3月16日計(jì)算各壓氣站自耗氣，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析3月17日對(duì)前面工作匯總，

8、進(jìn)行總體工藝方案設(shè)計(jì)，并對(duì)三種不同管徑 的管子技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定最優(yōu)管徑3月18日繪制首站的原理工藝流程圖，同時(shí)進(jìn)行課程設(shè)計(jì)報(bào)告3月19日3月19日各自整理課程設(shè)計(jì)報(bào)告，排版，打印。3月20日制作PPT，準(zhǔn)備答辯二、設(shè)計(jì)方法和步驟根據(jù)設(shè)計(jì)要求，繪制了計(jì)算流程圖如下：開(kāi)始一 , 一計(jì)算壁厚6，內(nèi)徑d和初始進(jìn)站壓力PZ計(jì)算設(shè)計(jì)流量Q0對(duì)應(yīng)的水力摩阻系數(shù)入0初算最優(yōu)末段長(zhǎng)度L h.z，bj，壓氣站點(diǎn)n=1) C計(jì)算第n站的耗氣量，得到第n段管道的輸氣量Qn J計(jì)算對(duì)應(yīng)Qn的水力摩阻系數(shù)&廠(chǎng)迪行水力熱力計(jì)算得到第n站與第n+1站的間增加 | 減小 卜距和第n+1站的進(jìn)站溫度TZL一一一一一 NN Y

9、v二-第n+1站超出末站位置一一一二二.計(jì)算對(duì)應(yīng)Qn和人n的最優(yōu)末段長(zhǎng)度L z,bjV L，-Lpj、 一二 L-Lp L 二AI結(jié)束三、具體計(jì)算步驟3.1計(jì)算管壁厚度按照我國(guó)輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)(GB 502511994)，輸氣管道直管段管壁厚度按下式計(jì)算：父 PD o =2b。FTS式中：P-壓力，MPa,取10MPa;D 外徑，mm，取 1016mm;bS -屈服應(yīng)力，MPa,取483MPa;8-焊縫系數(shù)，取1；F 設(shè)計(jì)系數(shù)，一類(lèi)地區(qū)取0.72;T 溫度折減系數(shù)，取1。計(jì)算步驟：1）將各個(gè)已知量代入（1）式，得到理論厚度。父 PD10 MPa x1016 mmo = 14.61mm2b 8

10、FT 2 x 483MPa x 1 x 0.72 x 1 S2）API 5L標(biāo)準(zhǔn)向上取圓整，得到實(shí)際厚度。全線(xiàn)選用外徑為1016mm的涂層鋼管，按照API SPEC 5L規(guī)，對(duì)應(yīng)于該管徑的管壁厚度系列為 7.9，8.7，9.5，10.3，11.1，11.9，12.7，14.3，15.9，17.5，19.1， 20.6mm，根據(jù)計(jì)算得的壁厚14.61mm，向上圓整得：0 = 15.9mm。3.2計(jì)算管道徑由圓管幾何關(guān)系得到：d = D 2 x0（2）式中：D 外徑， mm0 壁厚，mmd 內(nèi)徑，mm計(jì)算步驟：將外徑、壁厚代入（2）式，得到徑。d = D 2 x0 = 1016mm 2 x 15.

11、9mm = 984.2mm3.3計(jì)算中間站進(jìn)出站壓力計(jì)算公式及步驟：1）確定壓氣站出站壓力。根據(jù)設(shè)計(jì)壓力10MPa確定，壓氣站出站壓力等于設(shè)計(jì)壓力為10MPa，即下 式中的PQ =10 MPa。2）確定壓氣站進(jìn)站壓力。0.15MP30.05MPS巳%壓縮機(jī)出口壓力PC= Pq+ 0.05， MPa。壓縮機(jī)入口壓力P = P，MPa。J 進(jìn)站壓力 P = P + 0.15， MPa。其中 Pq= 10 MPa。首站進(jìn)站壓力和壓比首站輪南供氣壓力6.5MPa（絕），即首站進(jìn)站壓力與=6.MPa。 壓縮機(jī)出口壓力 PC1 = Pq+ 0.05 = 10 + 0.05=10.05MPa。壓縮機(jī)入口壓力

12、 P = P 0.15 = 6.5 0.15 = 6.35MPa。,P 10 05首站壓比 1 =式=E30 = 1.5827 j 1其他壓氣站進(jìn)站壓力和壓比 根據(jù)壓縮機(jī)壓比推薦值1.45，確定壓氣站壓比 =1.45。壓縮機(jī)出 口壓力 Pc = Pq + 0.05 = 10 + 0.05=10.05MPa。壓縮機(jī)入口壓力P = P = 霽 =6.931MPa。Ji 1.45進(jìn)站壓力 P = Pj + 0.15 = 6.931 + 0.15 = 7.081MPa。3.4利用Colebrook公式計(jì)算管段的水力摩阻系數(shù)計(jì)算公式:11 K 2.51= -2lg IeF* 3.7d Re pLRe =

13、 1.536 竺 d p式中：水力摩阻系數(shù)；K -當(dāng)量粗糙度，mm； d 一管道內(nèi)徑，mm； Re -雷諾數(shù)；Q -流量，皿人；A* -天然氣相對(duì)密度，取0.6； p-天然氣動(dòng)力粘度，取1*10-5Pa - s； E -管段輸氣效率，取0.95； 人-實(shí)際水力摩阻系數(shù)。步驟:1）利用（4）式計(jì)算出Re代入式;2）取初值0.01，代入（3）式等號(hào)右邊，進(jìn)行迭代，直至先后算出的兩個(gè)、的 差值小于10-5；乙3）利用（5）式計(jì)算出實(shí)際水力摩阻系數(shù)。3.5計(jì)算最優(yōu)末段長(zhǎng)度計(jì)算公式:P2maxl =暮-駕Z,bj 2P2maxl =暮-駕Z,bj 2CQ 20C =人氣A*C 2d50一 5 一 7 一

14、T =T+Tp 0 12 Q 12 0P 21max* Z 丁。j L Q 2C 2 d 5z，切0(10)T = T +(T _ T )1 *匕奶Dmax _ max(10)p, j+i0 q 0 aLi aL1 -(e_a.)A制 1 -(e_a.)A制 e z ,haLz ,bj(11)z ,bjP末段起點(diǎn)壓力最高值，Pa，取106Pa；imaxP2min 末端終點(diǎn)壓力最低值,Pa,取4.5x106Pa；Z 壓縮因子，取0.9；七第j次計(jì)算所得末端平均溫度，K；C 常數(shù)，取0.03848（m2 - s K12 kg-1）；T 出站溫度，K，取323.15K；T 土壤溫度，K，取295.7

15、5X（上海末站夏季最熱平均地溫22.6oC）；P2max 末段終點(diǎn)壓力最高值，Pa；TmaX （j+1）次計(jì)算所得末端平均溫度，K；p, j+1D 節(jié)流系數(shù)，取 2.5 x 10-6 K / Pa；a 參數(shù)；K -總傳熱系數(shù)，陽(yáng)（m2 K）；D 外徑，m；M 質(zhì)量流量，kgf s ；c -定壓比熱容,J（kg K），取2500。布站合適性判斷式:T .廣 T 0.1計(jì)算步驟：1）將TQ= 323.15k 和 T0 = 295.75k 代入（8）式，得氣=307.17，即平均溫 度的初始值；2）將Tp0代入（7）式，得系數(shù)C ；3）將C代入（6）式，得lzb0；4）將lzb0代入式，得max ；

16、5）用傳熱系數(shù)K，定壓比熱容Cp等參數(shù)代入（10）式，計(jì)算得參數(shù)a ；6）將。和L代入（11 ）式，得T 1 ；7）將T和T代入判斷式T -T 0.1 ,判斷是否成立。若成立則令p,lp, 0p,j+1pjl =lZ,b lz,bj,若否，則令Tpj = Tpj+1，j = j +1并從步驟2）開(kāi)始重新計(jì)算，直到滿(mǎn)足 判斷式。3.6計(jì)算壓氣站耗氣量計(jì)算公式： TOC o 1-5 h z h =kZRT （ 了-1）（12）ad ,i k 11,ivW aid, i G（13）i 門(mén)壓 i（14）q -工門(mén)燃九（14）式中：kv -容積絕熱指數(shù)；R -取478.38 J （kg - K）；h -

17、第i站的絕熱壓頭,Jkg；ad ,iT -第i站進(jìn)站天然氣溫度，K；1,i門(mén)壓-壓縮機(jī)效率，取85%；G -第i站質(zhì)量流量，kg/s；W -第i站壓縮機(jī)總功率，J / s； i門(mén)燃-燃?xì)廨啓C(jī)效率,取30%；H -天然氣熱值，取34*106J / m3；q -第i站燃?xì)廨啓C(jī)耗氣量，皿3/s。計(jì)算步驟：按照（12）（13）（14）的順序分別計(jì)算第i站的絕熱壓頭、壓縮機(jī)總功率以 及耗氣量。注意每站的.,G是不同的。3.7確定壓氣站位置計(jì)算公式： TOC o 1-5 h z p = p2 人Z、？T方 AxQ2(15)i, J V i，J-1C 2 d 5i0T = TT + (T TT )e一g D

18、 P，J1 P，J (1 e-爪)(16)i，J0i, j10ia 軟式中：p第i段翁步距的終點(diǎn)壓力，P00為首站出站壓力，MPa；T .-第，段第；步距的終點(diǎn)溫度，T 0為首站出站溫度M；Q第i站的輸氣量，m3/s；Ax -步距，取1燦；TT地溫，取夏季最熱月平均低溫，k。計(jì)算步驟:1）將設(shè)計(jì)流量Q0轉(zhuǎn)化成氣,與首站進(jìn)站溫度 =293.75 K代入1.6步驟, 進(jìn)行耗氣量的計(jì)算，然后Q0減去首站耗氣量q0得到首站出站時(shí)的流量。2）將P, j 尹00=10MPa 和TJ1=T）0 = 323.15k 代入（15）式，計(jì)算出 p】。3）將Tj1=T）0 = 323.15k和TT=298.35k，

19、以及疽?guī)X。代入（16）式，計(jì)算出T。0,14）將所計(jì)算的T,口 p0弋入（15）式，計(jì)算出p02。5）將所計(jì)算p 、p和T代入（16）式，計(jì)算出T。0,20 ,10 , 10,26）按照前面所示步驟計(jì)算，直至p j = pz （進(jìn)站壓力，由1.3步驟中計(jì)算）。此 時(shí)j值即為第一段站間距的公里數(shù)。7）然后i+1，返回第1）步，利用Q, = Qi1-q,獲得下一站的出站流量Q1。 并將Q代入1.4步驟得到人。將新的Q和人代入下一段。11118）按照前面所示步驟計(jì)算出每一段的公里數(shù)，直至倒數(shù)第二站。而末站的 位置由末段長(zhǎng)度確定：總長(zhǎng)3894km減去最優(yōu)末段長(zhǎng)度得到末站的位置。設(shè)末站距首站的距離為，則

20、正向布站的距離最大也為，當(dāng)?shù)箶?shù)第二 站距首站的距離l超過(guò)時(shí)跳出循環(huán)，結(jié)束正向布站，顯示初步布站結(jié)果。3.8調(diào)整壓氣站位置L- L AL式中：L -倒數(shù)第二站與末站之間的距離，kmL -從首站到倒數(shù)第二站的站間平均距離，kmAL -參數(shù)，取1km利用判斷式判斷，若符合則布站結(jié)束。若不符合，則適當(dāng)調(diào)節(jié)各站壓比（同 時(shí)根據(jù)新的壓比求出新的進(jìn)站壓力），使得符合判斷式。3.9計(jì)算末端儲(chǔ)氣能力計(jì)算公式：V =2 Pp max - Ci minS max4 P ZT（17）P= 2（ P +P2max2一）pj max 3 1max P + P（18）P = 2（P +一）pj min 3 1min P +

21、 P（19）P= , P 2 + CL 01min2min z（20）Cmax=：Pmax- 0（21）式中：Q標(biāo)準(zhǔn)狀況下的流量,Nm3 /s；匕密-末段起點(diǎn)壓力最高值，Pa；P1-末端終點(diǎn)壓力最低值,Pa；Z -壓縮因子，取0.9；C -常數(shù)，取0.03848(m2-s K12-kg-i)；T -標(biāo)況溫度，取293.15知 0P -標(biāo)況壓力，取1.01325Pa；0T -末端平均溫度，k；d 一內(nèi)徑，m；Z -壓縮因子；人-水力摩阻系數(shù)；-相對(duì)密度，取0.6。計(jì)算步驟：利用(18) (21 )式計(jì)算得Pg和Pjmin將Pg和Pjmin帶入(17)式得到最終實(shí)際的末端儲(chǔ)氣能力。主函數(shù)：%主函數(shù)

22、clc;clear all;global D Z CO Cp Di delta%定義常量d=0.9842;%徑D=1.016;%外徑Z=0.9;%壓縮因子delta=0.6;%相對(duì)密度C0=0.03848;%常數(shù)Cp=2500;%定壓比熱容取2500Di=3.0;%節(jié)流效應(yīng)系數(shù)Cp=2500;%定壓比熱容取2500Di=3.0;%節(jié)流效應(yīng)系數(shù)Qa = 190*10八8;%設(shè)計(jì)年輸量QS=Qa/(350*24*3600);%設(shè)計(jì)輸量ZC=3894e3;%管道總長(zhǎng)ZC=3894e3;%管道總長(zhǎng)Step=1000;%計(jì)算步長(zhǎng)Step=1000;%計(jì)算步長(zhǎng)%初始化Q(1)=QS;%站間體積流量Q(1)

23、=QS;%站間體積流量m八3/s，首站進(jìn)站流量為QLb=round(ZC-computLZ(QS)/1000)*1000;%倒數(shù)第二站至首站距離，取整T1(1)=293.15;%首站進(jìn)站溫度T1(1)=293.15;%首站進(jìn)站溫度P1(1)=6.5e6;%首站進(jìn)站壓力XZYB二P1(1)=6.5e6;%首站進(jìn)站壓力XZYB二zeros(1,100);%壓比增加量for n=1:10000L=0;%L為計(jì)算點(diǎn)至首站長(zhǎng)度f(wàn)or i=1:100L=0;%L為計(jì)算點(diǎn)至首站長(zhǎng)度f(wàn)or i=1:100%壓氣站站點(diǎn)distance(i)=0;position(i)=0;P(i,1)=10e6; %第i站出站

24、壓力T(i,1)=50+293.15; %第 i 站出站溫度Q(i + 1)=Q(i)-computGU(Q(i),T1(i),computYB(i)+XZYB(i);%i站出站流量，即為i和i+1站間管段for j = 1:1000%站間計(jì)算段C=computlamda(Q(i + 1)*Z*T(i,j)*delta/(C0A2*dA5);P(i,j + 1)=(P(i,j)A2-C*1000*Q(i + 1)A2)A0.5;distance(i)=distance(i)+1000;L=L+1000;position(i)=L/1000;a二computK(L)*pi*D/(Q(i+1)*0

25、.6*1.206*Cp);T(i,j + 1)=computT0(L)+(T(i,j)-computT0(L)*exp(-a*1000)- .Di/1e6/a/1000*(P(i,j)-P(i,j+1)*(1-exp(-a*1000);%判斷是否布站if (P(i,j+1) = Lb)break;endend%計(jì)算LPJ二L-distance(NN-l);%倒數(shù)第二站到首站的距離LPJ二LPJ/(NN-2);%首站至倒數(shù)第二站的平均長(zhǎng)度LYP=Lb-(L-distance(NN-1); %倒數(shù)第二站與末站間的距離%判斷末站位置是否合適if abs(LPJ-LYP)1e3break;end%改變

26、壓比if (LPJ-LYP=0&L=503000&L=673000&L=2025000&L=2210000&L=2884000)T0=13.9+273.15;elseT0=15.8+273.15;endend%計(jì)算末端儲(chǔ)氣能力function V = computMDCQNL( Q )global D Z C0 Cp delta Did=0.9842;%徑TQ=323.15;%出站溫度T0=295.75;%土壤溫度K=2.16;%傳熱系數(shù)P1max=10e6;%設(shè)計(jì)壓力P2min=4.5e6;%末站進(jìn)站最小壓力Tp0=5/12*TQ+7/12*T0;%迭代初始值C=computlamda(Q)

27、*Z*Tp0*delta/(C0A2*dA5);LZ=(P1maxA2-P2minA2)/(2*C*QA2);P2max=(P1maxA2-C*LZ*QA2)A0.5;M=Q*0.6*1.206;a=2.16*pi*D/(M*Cp);%定壓比熱熔取 2500Tp1=T0+(TQ-T0)*(1-exp(-a*LZ)/(a*LZ)-Di*(P1max/1.0e6-P2max/1.0e6)* .(1-(1-exp(-a*LZ)/(a*LZ);for i = 1:1000if abs(Tp1-Tp0)0.1break;endTp0=Tp1;C二computlamda(Q)*Z*Tp0*delta/(C

28、0A2*dA5);LZ=(P1maxA2-P2minA2)/(2*C*QA2);P2max=(P1maxA2-C*LZ*QA2)A0.5;Tp1=T0+(TQ-T0)*(1-exp(-a*LZ)/(a*LZ)-Di*(P1max/1.0e6-P2max/1.0e6)* .(1-(1-exp(-a*LZ)/(a*LZ);endPpjmax=2.0*(P1max+(P2max*P2max)/(P1max+P2max)/3.0;Plmin二sqrt(P2min*P2min+C*LZ*Q*Q);Ppjmin=2*(P1min+(P2min*P2min)/(P1min+P2min)/3.0;V=pi/4

29、.0*d*d*LZ*293.15/Z/Tp1*(Ppjmax-Ppjmin)/101325.0;end%計(jì)算最優(yōu)末段長(zhǎng)度f(wàn)unction LZ = computLZ( Q )global D Z C0 Cp delta Did=0.9842;%徑TQ=323.15;%出站溫度T0=295.75;%土壤溫度K=2.16;%傳熱系數(shù)P1max=10e6;%設(shè)計(jì)壓力P2min=4.5e6;%末站進(jìn)站最小壓力Tp0=5/12*TQ+7/12*T0;%迭代初始值C=computlamda(Q)*Z*Tp0*delta/(C0A2*dA5);LZ=(P1maxA2-P2minA2)/(2*C*QA2);P

30、2max=(P1maxA2-C*LZ*QA2)A0.5;M=Q*0.6*1.206;a=2.16*pi*D/(M*Cp);%定壓比熱熔取 2500Tp1=T0+(TQ-T0)*(1-exp(-a*LZ)/(a*LZ)-Di*(P1max/1.0e6-P2max/1.0e6)* .(1-(1-exp(-a*LZ)/(a*LZ);if abs(Tp1-Tp0)0.1break;endTp0=Tp1;C=computlamda(Q)*Z*Tp0*delta/(C0A2*dA5);LZ=(P1maxA2-P2minA2)/(2*C*QA2);P2max=(P1maxA2-C*LZ*QA2)A0.5;T

31、p1=T0+(TQ-T0)*(1-exp(-a*LZ)/(a*LZ)-Di*(P1max/1.0e6-P2max/1.0e6)* .(1-(1-exp(-a*LZ)/(a*LZ);end end%計(jì)算水力摩阻系數(shù)function lamda = computlamda( Q )d=0.9842;%徑delta=0.6;%相對(duì)密度miu = 1.0/10A5;%動(dòng)力粘度K=1/10A6*1.05;%求當(dāng)量粗糙度Re=1.536*Q*delta/(d*miu);%雷諾數(shù)for i = 1:1000lamda2=1/(-2*log10(K/(3.7*d)+2.51/(Re*lamda1)八2;if

32、abs(lamda1-lamda2)1/10A5break;endlamda1=lamda2;endlamda=lamda2;end%計(jì)算總傳熱系數(shù)function K = computK( L )if (L = 1055e3&L = 1839e3&L3274e3)K=1.18;elseK=2.16;endend%計(jì)算耗氣量function GU = computGU( Q,T,YB)global ZRg=478.38;%氣體狀態(tài)常數(shù)kv=1.4;%容積絕熱指數(shù)ny=0.85;%壓縮機(jī)效率nr=0.3;%燃?xì)廨啓C(jī)效率HG=34e6; %天然氣熱值M=Q*0.6*1.206;h=kv/(kv-1

33、)*Z*Rg*T*(YBA(kv-1)/kv)-1);W=h*M/ny;GU=W/(nr*HG);End五、輸出結(jié)果由程序計(jì)算得到總體工藝設(shè)計(jì)方案。其中：管外徑為1016mm,管徑為984.2mm,管壁厚度為15.9mm、管材等級(jí)為X70、設(shè)計(jì)壓力為10MPa、末段儲(chǔ)氣能力為 2.334x106m3o壓氣站位置、壓比、進(jìn)/出站壓力、進(jìn)/出站溫度、壓氣站的耗氣量如下表所示:壓氣站 點(diǎn)壓氣站位置 (km)壓比進(jìn)站壓 力(MPa)出站壓 力(MPa)進(jìn)站溫 度(K)出站溫 度(K)耗氣量 (mA3)101.5836.5010.00293.15343.153.24721101.3337.0710.00

34、318.55343.152.14343331.3337.0510.00318.18343.152.12654451.3337.0710.00318.20343.152.11965581.3337.0710.00317.19343.152.10576721.3337.0710.00316.33343.152.09287871.3337.0610.00315.53343.152.08099031.3337.0610.00315.33343.152.1010191.3337.0810.00315.33343.152.0641111371.3337.0510.00312.88343.152.04112

35、12561.3337.0610.00311.77343.152.0271313751.3337.0810.00311.77343.152.0201414951.3337.0710.00311.55343.152.0121516161.3337.0710.00311.34343.152.0041617381.3337.0610.00311.13343.151.9961718611.3337.0610.00311.59343.151.9921819831.3337.0810.00315.27343.152.0091921061.3337.0810.00315.01343.152.001202230

36、1.3337.0710.00315.03343.151.9942123551.3337.0610.00315.84343.151.9922224811.3337.0510.00315.66343.151.9842326071.3337.0810.00315.67343.151.9782427341.3337.0710.00315.49343.151.9702528621.3337.0710.00315.31343.151.9622629911.3337.0610.00315.74343.151.9582731211.3337.0610.00315.66343.151.9512832511.33

37、37.0810.00315.67343.151.9442933841.3337.0710.00306.83343.151.8843035191.3337.0710.00304.98343.151.8663136551.3337.0610.00304.79343.151.8593237821.3337.3010.00306.44343.151.863末站38940.0007.677.67309.39309.390.00032211.3337.0610.00318.36343.152.135沿線(xiàn)布站圖，溫度分布圖，壓力分布圖如下圖所示：管道沿線(xiàn)溫度分布圖管道沿線(xiàn)溫度分布圖300 TOC o 1-5 h z 01000200030004000管長(zhǎng)(km)管道沿線(xiàn)壓力分布圖10.0-1I|5-15-17 701000200030004000管長(zhǎng)(km)4000-3500-3000-2500-2000-1500-1000-500-0510253001520壓氣站35六、分析與討論本