第六章燃?xì)夤芫W(wǎng)水力計(jì)算第一節(jié)燃?xì)夤芫W(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算第二節(jié)室內(nèi)燃?xì)夤艿赖脑O(shè)計(jì)計(jì)算燃?xì)夤艿浪τ?jì)算的任務(wù)：一是根據(jù)計(jì)算流量和規(guī)定的壓力損失來(lái)計(jì)算管徑，進(jìn)而決定管道投資與金屬消耗；二是對(duì)已有管道進(jìn)行流量和壓力損失的驗(yàn)算，以充分發(fā)揮管道的輸氣能力，或決定是否需要對(duì)原有管道進(jìn)行改造。第一節(jié)燃?xì)夤芫W(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算第一節(jié)燃?xì)夤芫W(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算一、燃?xì)馑τ?jì)算公式二、燃?xì)夥峙涔芏斡?jì)算流量的確定三、管網(wǎng)計(jì)算0102燃?xì)庠趫A管中穩(wěn)定流動(dòng)方程式附加壓頭與局部阻力損失一、燃?xì)馑τ?jì)算公式(一)燃?xì)庠趫A管中穩(wěn)定流動(dòng)方程式?jīng)Q定燃?xì)饬鲃?dòng)狀況的參數(shù)為：壓力P、密度ρ和流速ω。為了求得P、ρ和ω必須有三個(gè)獨(dú)立方程，對(duì)于穩(wěn)定流動(dòng)的燃?xì)夤艿溃衫貌环€(wěn)定流動(dòng)方程、連續(xù)性方程及氣體狀態(tài)方程組成如下方程組：由此為基準(zhǔn)可推導(dǎo)出高壓、次高壓和中壓燃?xì)夤艿绬挝婚L(zhǎng)度摩擦阻力損失的表達(dá)式:燃?xì)庠趫A管中穩(wěn)定流動(dòng)方程式(一)燃?xì)庠趫A管中穩(wěn)定流動(dòng)方程式考慮到實(shí)際情況，我國(guó)目前工程上一般采用由上述公式制成的水力計(jì)算表，見(jiàn)附錄2。(二)附加壓頭與局部阻力損失附加壓頭：由于燃?xì)獾拿芏扰c空氣的密度不同，當(dāng)燃?xì)夤艿朗寄┒舜嬖诟叱滩顣r(shí)，管道中特產(chǎn)生附加壓頭(或附加阻力)、附加壓頭值由下式確定：(二)附加壓頭與局部阻力損失局部阻力：可用下式求得：在進(jìn)行燃?xì)夥峙涔芫W(wǎng)的水力計(jì)算時(shí)，一般不詳細(xì)計(jì)算局部阻力，而按增加燃?xì)夤芏伍L(zhǎng)度的5%-10%作為計(jì)算長(zhǎng)度進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于街坊內(nèi)庭院管道和室內(nèi)管道的局部阻力應(yīng)逐一進(jìn)行計(jì)算，廠(chǎng)區(qū)內(nèi)燃?xì)夤艿涝谒τ?jì)算時(shí)也要計(jì)算局部阻力。也可以將局部阻力折算成相同管徑管段的當(dāng)量長(zhǎng)度L2計(jì)算。(二)附加壓頭與局部阻力損失(二)附加壓頭與局部阻力損失(二)附加壓頭與局部阻力損失燃?xì)夥峙涔芫W(wǎng)供氣方式燃?xì)夥峙涔芏瓮拘沽髁康拇_定燃?xì)夥峙涔芏斡?jì)算流量確定節(jié)點(diǎn)流量二、燃?xì)夥峙涔芏斡?jì)算流量的確定(一)燃?xì)夥峙涔芫W(wǎng)供氣方式燃?xì)夥峙涔芫W(wǎng)的各管段根據(jù)連接用戶(hù)的情況，可分為三種：管段沿途不輸出燃?xì)?，這種管段的燃?xì)饬髁渴遣蛔兊?。Q2稱(chēng)為轉(zhuǎn)輸流量。(一)燃?xì)夥峙涔芫W(wǎng)供氣方式分配管網(wǎng)的管段與大量居民用戶(hù)、小型商業(yè)用戶(hù)相連。由管段始端進(jìn)入的燃?xì)庠谕局腥抗┙o各個(gè)用戶(hù)。Q1稱(chēng)為途泄流量。(一)燃?xì)夥峙涔芫W(wǎng)供氣方式最常見(jiàn)的分配管段供氣情況。(二)燃?xì)夥峙涔芏瓮拘沽髁康拇_定在城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)計(jì)算中可以認(rèn)為，途泄流量是沿管段均勻輸出的。管段單位長(zhǎng)度途泄流量為：管段途泄流量計(jì)算計(jì)算管段途泄流量1-2管段1-6管段燃?xì)夥峙涔芏斡?jì)算流量確定管段上既有途泄流量又有轉(zhuǎn)輸流量的變負(fù)荷管段，其計(jì)算流量可按下式求得：在燃?xì)夤芫W(wǎng)計(jì)算時(shí)，特別是在用計(jì)算機(jī)進(jìn)行燃?xì)猸h(huán)網(wǎng)水力計(jì)算時(shí)，常把途泄流量改用節(jié)點(diǎn)流量來(lái)表示。從式6-13可知，途泄流量Q1可分為兩個(gè)部分：一部分0.55Q1是從管段終端流出，另一部分0.45Q1是在始端流出。12(四)節(jié)點(diǎn)流量(四)節(jié)點(diǎn)流量由于環(huán)狀管網(wǎng)的各管段相互連接，故各節(jié)點(diǎn)流量等于流入節(jié)點(diǎn)所有管段途泄流量的0.55Q1、流出節(jié)點(diǎn)所有管段途泄流量的0.45Q1，以及與該節(jié)點(diǎn)的集中流量三者之和。(四)節(jié)點(diǎn)流量枝狀管網(wǎng)的水力計(jì)算環(huán)狀管網(wǎng)的水力計(jì)算01環(huán)狀管網(wǎng)的計(jì)算特點(diǎn)02環(huán)狀管網(wǎng)的計(jì)算步驟03三、管網(wǎng)計(jì)算根據(jù)給定的允許壓力降及由于高程差而造成的附加壓頭，確定管線(xiàn)單位長(zhǎng)度的允許壓力降。對(duì)管網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)和管段編號(hào)。根據(jù)管線(xiàn)圖和用氣情況，確定管網(wǎng)各管段的計(jì)算流量。(一)枝狀管網(wǎng)的水力計(jì)算根據(jù)管段的計(jì)算流量及單位長(zhǎng)度允許壓力降選擇管徑。根據(jù)所選定的標(biāo)準(zhǔn)管徑，求沿程壓力降和局部壓力降，計(jì)算總的壓力降。檢查計(jì)算結(jié)果。若總的壓力降未超過(guò)允許值，并趨近允許值，則認(rèn)為計(jì)算合格否則應(yīng)適當(dāng)變動(dòng)管徑，直到總壓力降小于并盡量趨近允許值為止。(一)枝狀管網(wǎng)的水力計(jì)算01環(huán)狀管網(wǎng)的計(jì)算特點(diǎn)02環(huán)狀管網(wǎng)的計(jì)算步驟(二)環(huán)狀管網(wǎng)的水力計(jì)算(1)環(huán)狀管網(wǎng)的計(jì)算特點(diǎn)繪制管網(wǎng)平面示意圖，管網(wǎng)布置應(yīng)使管道負(fù)荷較為均勻。然后對(duì)節(jié)點(diǎn)、環(huán)網(wǎng)、管段進(jìn)行編號(hào)，標(biāo)明管道長(zhǎng)度、燃?xì)庳?fù)荷、氣源或調(diào)用站位置等。計(jì)算各管段的途泄流量。12(2)環(huán)狀管網(wǎng)的計(jì)算步驟按氣流沿著最短路徑從供氣點(diǎn)流向零點(diǎn)(零點(diǎn)是指各環(huán)中燃?xì)庋仨槙r(shí)針流動(dòng)與逆時(shí)針流動(dòng)的交匯點(diǎn)，此點(diǎn)為各環(huán)壓力的最低點(diǎn))的原則，擬定環(huán)狀管網(wǎng)燃?xì)饬鲃?dòng)方向。但在同一環(huán)內(nèi)，必須有兩個(gè)相反的流向。根據(jù)擬定的氣流方向，以∑Qi=0為條件，從零點(diǎn)開(kāi)始，設(shè)定流量的分配，逐一推算每一根管道的初步計(jì)算流量。環(huán)狀管網(wǎng)的計(jì)算步驟環(huán)狀管網(wǎng)的計(jì)算步驟根據(jù)管網(wǎng)允許壓力降和供氣點(diǎn)至零點(diǎn)的管道計(jì)算長(zhǎng)度(局部阻力通常取沿程損失的5%-10%)，求得單位長(zhǎng)度允許壓力降，根據(jù)流量和單位長(zhǎng)度允許壓力降查附圖即可選擇管徑。在人工計(jì)算中，平差計(jì)算是逐次進(jìn)行流量校正，使環(huán)網(wǎng)閉合差漸趨工程允許的誤差范圍的過(guò)程。由選定的管徑，計(jì)算各管道的實(shí)際壓力降以及每環(huán)的閉合差，通常初步計(jì)算結(jié)果管網(wǎng)各環(huán)的壓力降是不閉合的(手工計(jì)算閉合差超過(guò)10％，電算閉合差超過(guò)5％)，這就必須進(jìn)行環(huán)網(wǎng)的水力平差計(jì)算。010201環(huán)狀管網(wǎng)的計(jì)算步驟由管段的壓力降推算管網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)的壓力。一旦節(jié)點(diǎn)壓力未滿(mǎn)足要求，或者管道壓降過(guò)小而不夠經(jīng)濟(jì)時(shí)，還需調(diào)整管徑，重新進(jìn)行前述6)、7)兩步計(jì)算。繪制水力計(jì)算簡(jiǎn)圖，圖中標(biāo)明管段的長(zhǎng)度、管徑、計(jì)算流量、壓力降和節(jié)點(diǎn)的流量、壓力等。環(huán)狀管網(wǎng)的計(jì)算步驟水力平差計(jì)算低壓管網(wǎng)水力平差計(jì)算高、次高、中壓管網(wǎng)首先計(jì)算各環(huán)的，進(jìn)而才能求出考慮鄰環(huán)影響的，令，以此校正每環(huán)各根管段的計(jì)算流量。若校正后閉合差仍未達(dá)到精度要求，則需再一次計(jì)算校正流量，及，再作流量校正、使之逐次逼近并達(dá)到允許的精度要求為止。水力平差計(jì)算水力平差計(jì)算壓力閉合差的精度要求高、次高、中壓管網(wǎng)低壓管網(wǎng)例題[6-1]計(jì)算各環(huán)的單位長(zhǎng)度途泄流量，為此按管網(wǎng)布置將供氣區(qū)域分為三個(gè)小區(qū)；求出各環(huán)內(nèi)的最大小時(shí)用氣量∴例題解析(3)計(jì)算供氣環(huán)周邊的總長(zhǎng)(4)求單位長(zhǎng)度的途泄流量∴2、根據(jù)計(jì)算簡(jiǎn)圖，求出管網(wǎng)中每一管段的計(jì)算流量，列表于6-3。將管網(wǎng)的各管段依次編號(hào)，在距供氣點(diǎn)(調(diào)壓站)最遠(yuǎn)處，假定零點(diǎn)位置(3，5，8)，同時(shí)決定氣流方向。計(jì)算各管段的途泄流量：對(duì)于Ⅰ環(huán)：1234501同理，對(duì)于Ⅱ環(huán)：02對(duì)于Ⅲ環(huán)：(3)計(jì)算轉(zhuǎn)輸流量(3)計(jì)算轉(zhuǎn)輸流量(3)計(jì)算轉(zhuǎn)輸流量(4)求計(jì)算流量對(duì)于Ⅰ環(huán)：(4)求計(jì)算流量對(duì)于Ⅱ環(huán)：(4)求計(jì)算流量對(duì)于Ⅲ環(huán)：調(diào)壓站由1-2，1-4，1-6管段輸出的燃?xì)饬繛椋?1兩值相符。02各環(huán)供氣量及集中負(fù)荷為：03校驗(yàn)轉(zhuǎn)輸流量總值3、根據(jù)初步流量分配及單位長(zhǎng)度平均壓力降選擇各管段管徑。局部阻力選沿程阻力的10%。先預(yù)定單位長(zhǎng)度計(jì)算壓降，由供氣點(diǎn)到零點(diǎn)的平均距離為：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度的計(jì)算壓降為，∵本題中而在查附圖時(shí)則需要修正由Q，查附錄2附圖1，可選定管徑，根據(jù)所選定管徑再查的值，再根據(jù)求順時(shí)針?lè)较颍?49+120=369逆時(shí)針?lè)较颍?06+30=336則閉合差值為369-336=33(33/369+33/336)/2=9.3%從表的初步計(jì)算可見(jiàn)，兩個(gè)環(huán)的閉合差均大于10%，一個(gè)環(huán)的閉合差小于10%，應(yīng)該對(duì)全部的環(huán)網(wǎng)進(jìn)行校核計(jì)算，否則由于鄰環(huán)的校正流量值的影響，反而會(huì)使該環(huán)的閉合差增大，有超過(guò)10%的可能。因此，先求各環(huán)的，再求各環(huán)的124、校核計(jì)算各環(huán)的校正流量為共用管段的校正流量=本環(huán)的校正流量-鄰環(huán)的校正流量如1-2，為Ⅰ與Ⅲ共用的管段，對(duì)于Ⅰ環(huán)：1-2，其校正流量為-5.5-(-11.0)=+5.5。對(duì)于Ⅲ環(huán)：1-2，其校正流量為-11.0-(-5.5)=-5.5經(jīng)過(guò)計(jì)算，各環(huán)的誤差值均在10%以?xún)?nèi)，因此計(jì)算合格。5、經(jīng)過(guò)校正流量的計(jì)算，使管網(wǎng)中的燃?xì)饬髁窟M(jìn)行重新分配1因而集中負(fù)荷的預(yù)分配量有所調(diào)整，并使零點(diǎn)的位置有了移動(dòng)。3由2-3管段供氣50-5.5=45.5m3/h。2點(diǎn)3的工廠(chǎng)集中負(fù)荷由4-3管段供氣50+5.5=55.5m3/h，管段6-5的計(jì)算流量由119m3/h減至103.9m3/h，因而零點(diǎn)向6方向移動(dòng)了△L6。管段7-8的計(jì)算流量由62m3/h減至51m3/h，因而零點(diǎn)向點(diǎn)7方向移動(dòng)了新的零點(diǎn)位置用記號(hào)“x”表示在圖6-6上，這些點(diǎn)是環(huán)網(wǎng)在計(jì)算工況下的壓力最低。126、校核從供氣點(diǎn)至零點(diǎn)的壓力降此壓力降充分利用了計(jì)算壓力降的數(shù)值，說(shuō)明了計(jì)算達(dá)到了經(jīng)濟(jì)合理的效果。01室內(nèi)燃?xì)夤艿兰叭季叩牟贾?2室內(nèi)燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)計(jì)算第二節(jié)室內(nèi)燃?xì)夤艿赖脑O(shè)計(jì)計(jì)算燃?xì)庥脩?hù)引入管室內(nèi)燃?xì)夤艿廊細(xì)庥?jì)量表的布置家庭炊事燃具的布置家用熱水器的布置一、室內(nèi)燃?xì)夤艿兰叭季叩牟贾萌細(xì)庥脩?hù)引入管亦稱(chēng)進(jìn)戶(hù)管，一般從家庭廚房、樓梯間或走廊等便于修理的非居住房間處引入，不應(yīng)從臥室、浴室，易燃或易爆品倉(cāng)庫(kù)、有腐蝕介質(zhì)的房間、配電間、變電室、電纜溝、煙道和進(jìn)風(fēng)道等處引入。進(jìn)戶(hù)方式有地下引入和地上引入兩種。(一)燃?xì)庥脩?hù)引入管(二)室內(nèi)燃?xì)夤艿朗覂?nèi)燃?xì)夤艿啦粦?yīng)敷設(shè)在易燃易爆的場(chǎng)所或倉(cāng)庫(kù)、配電間、變電室、電線(xiàn)溝、煙道和進(jìn)風(fēng)道等處。當(dāng)必須敷設(shè)在潮濕或有腐蝕介質(zhì)的場(chǎng)所時(shí)，必須采取特別防腐措施。(二)室內(nèi)燃?xì)夤艿栏邔咏ㄖ?nèi)的燃?xì)夤艿缿?yīng)設(shè)置自動(dòng)切斷閥門(mén)、泄漏警報(bào)器和送排風(fēng)系統(tǒng)等自動(dòng)切斷連鎖裝置。25層以上建筑宜設(shè)燃?xì)庑孤┘斜O(jiān)視裝置和壓力控制裝置等用氣安全設(shè)施。補(bǔ)償高層建筑的沉降。01克服高程差引起的附加壓頭的影響。02補(bǔ)償溫差產(chǎn)生的變形。03對(duì)于高層建筑的室內(nèi)燃?xì)夤艿老到y(tǒng)還應(yīng)考慮三個(gè)特殊的問(wèn)題。(二)室內(nèi)燃?xì)夤艿廊細(xì)獗硪嗽O(shè)置在通風(fēng)良好的非燃結(jié)構(gòu)上，并滿(mǎn)足便于施工、維修、調(diào)試和安全使用的要求。居民住宅內(nèi)燃?xì)獗硪嗣髟O(shè)，高鎖表時(shí)，表底距地面不小于1.4m，表側(cè)面與燃?xì)庠顑艟嗖恍∮?0cm，表背面距墻面不小于1cm；采用低鎖表時(shí)，表底距地面不小于5cm。工業(yè)和商業(yè)用戶(hù)用氣的計(jì)量裝置宜集中布置在單獨(dú)房間內(nèi)，當(dāng)設(shè)有調(diào)壓站時(shí)可與調(diào)壓器同室布置。321(三)燃?xì)庥?jì)量表的布置燃?xì)庠顟?yīng)安裝在通風(fēng)良好的廚房?jī)?nèi)，嚴(yán)禁設(shè)置在臥室內(nèi)，利用套間或走廊作廚房時(shí)應(yīng)設(shè)門(mén)與臥室隔開(kāi)。1燃?xì)庠羁繅υO(shè)置，與墻的凈距不宜小于1cm，與對(duì)面墻之間應(yīng)有不小于1m的通道，灶邊與側(cè)墻凈距不小于15cm。2燃?xì)鉄崴鞯纳戏讲粦?yīng)有明裝電線(xiàn)或電器設(shè)備。3(四)家庭炊事燃具的布置熱水器應(yīng)安裝在通風(fēng)良好的房間或過(guò)道內(nèi)，不得安裝在臥室、浴室、廁所和室外。燃?xì)鉄崴鲬?yīng)具有強(qiáng)制排風(fēng)，自動(dòng)熄火保護(hù)及防倒風(fēng)裝置。熱水器與對(duì)面墻壁之間應(yīng)有不小于1m的通道，側(cè)面離墻的距離應(yīng)大干10cm。設(shè)置熱水器的房間的凈高度應(yīng)大于2.4m。熱水器與燃?xì)獗?、灶及電器設(shè)備水平凈距不應(yīng)小于30cm，其上部不應(yīng)有電力明線(xiàn)、電器設(shè)備和易燃物。(五)家用熱水器的布置231在室內(nèi)燃?xì)夤艿烙?jì)算之前，必須選定和布置用戶(hù)燃?xì)庥镁?，并?huà)出管道系統(tǒng)圖。居民用戶(hù)室內(nèi)燃?xì)夤艿赖挠?jì)算流量，應(yīng)按同時(shí)工作系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算。自引入管到各燃具之間的壓降，其最大值為系統(tǒng)的壓力降。計(jì)算可按下述十個(gè)步驟進(jìn)行。二、室內(nèi)燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)計(jì)算布置燃?xì)夤艿兰叭季?，作管道平面及系統(tǒng)圖并確定最不利工作點(diǎn)。將各管段按順序編號(hào)，由引入口編至最不利工作點(diǎn)，凡是管徑變化或流量變化處均應(yīng)編號(hào)。計(jì)算步驟求出各管段的額定流量，根據(jù)各管段供氣的用具數(shù)查表3-5得同時(shí)工作系數(shù)值，可求得各管段的計(jì)算流量。由系統(tǒng)圖求得各管段的長(zhǎng)度，并根據(jù)計(jì)算流量初步定各管段的管徑。算出各管段的局部阻力系數(shù)，求出其當(dāng)量長(zhǎng)度，可得管段的計(jì)算長(zhǎng)度。計(jì)算步驟求室內(nèi)燃?xì)?/p>