居民小区燃气系统设计.doc

居民小区燃气系统设计

中国民航大学本科毕业设计
居民小区燃气系统设计
解腾飞
摘要：设计对象为某小区燃气系统。设计的主要任务为确定室内管道的管径以及室内管道的合理布置；在庭院管网中选择合理的管道管径，以充分利用庭院管网的计算压力降。
室内管道的设计部分。由于室内管道的长度较短，其局部阻力与沿程阻力值在一个数量级上，所以必须逐个计算各个管道的局部阻力损失。以总压力降与允许的计算压力降比较，如不合适，则可改变个别管段的管径。
庭院管道的设计部分的主要问题有两个：管网的平差计算：求每环的校正流量，使所有封闭环网的代数和等于零，或者接近于零，达到工程允许的范围；经济性问题：实际压力降是否充分利用了计算压力降的数值，在一定程度上说明了计算是否达到了经济合理的效果。
关键词：计算压力降 实际压力降 流量 经济性
The Design of Gas Supply System in Residential District
Xie Tengfei
Abstract: The Design object is a gas system for a district. The main tasks of the design is to set the diameter and reasonable layout for the indoor pipeline and choose reasonable pipeline diameters in the yard network so as to make full use of the pressure drop calculations of the courtyard network.
With respect to the design of the indoor pipeline, as the length of the indoor pipeline is short, the local resistance and the resistance along the way value are in the same magnitude, so it should calculate each local resistance pipeline loss case-by-case. Then compare the pressure drop with the allowed calculation of the pressure drop. If it isn’t appropriate, the diameter of individual pipe can be changed.
The design of courtyard pipeline has two main issues. One is the net adjustment: to get the correction flow of each ring, make the algebraic sum of all the closed loop network be zero or close to zero so as to meet the permitted extent of the project. And the other is the economic issues: whether the actual pressure drop makes full advantage of the value of the pressure drop calculation can tell whether the design has reached a reasonable economic effect to some extent.
Key words: the pressure drop calculations; actual pressure drop; flow; economic efficiency.
目　录
引 言 1
第1章　居民小区燃气系统设计主要任务 3
1.1　设计的基本任务 3
1.2　设计的已知条件 3
1.2.1　天然气的物理性质 3
1.2.2　居民小区燃气系统 4
第2章　设计计算部分 5
2.1　天然气的物理性质计算 5
2.1.1　天然气平均分子量计算 5
2.1.2　天然气平均密度计算 5
2.1.3　天然气运动粘度计算 6
2.2　室内燃气管道的水力计算 7
2.2.1　计算管段计算流量 10
2.2.2　确定管段的长度，预选管径 12
2.2.3　确定局部阻力系数 13
2.2.4　确定管段当量长度 14
2.2.5　确定管段计算长度 18
2.2.6　确定管段阻力损失 19
2.2.7　确定管段附加压头 20
2.2.8　确定实际压力损失 21
2.2.9 比较总压力降与允许计算压力降 21
2.2.10 水力计算图表 22
2.3 枝状庭院管道的水力计算 23
2.3.1　进楼管道示意图 23
2.3.2　庭院管道布置图 23
2.3.3　各个管段流量的确定 24
2.3.4　进楼管道管径的初步确定 24
2.3.5　进楼管道阻力损失的计算 25
2.4　环网庭院管道的水力计算 26
2.4.1　环网管道管径的初步计算 26
2.4.2　各管段实际压力降的计算 26
2.4.3　校核流量 28
2.4.4　压力降校核 32
结论 39
参考文献 41
后记 42
附录 43
附录A 外文资料翻译 43
附录B 中文翻译 47
附录C 毕业设计任务书 50
附录D 开题报告 54
附录E 创见性声明 55
附录F 考核纪录 56
附录G 评阅纪录 57

V

引 言
以甲烷为主要成分的天然气是优质的气体燃料和基本的化工原料。天然气在自然界赋存于地壳的岩石圈中、煤层中或以水合物形式藏于地层和海洋深处，是资源量比石油还丰富的化石能源。天然气不是单一的甲烷，常是多组分的，例如CO2、N2以及其他烃类少量组分及其他微量气体。
燃气是指可以作为燃料的气体，它通常是以可燃气体为主要成分的、多组分的混合气体。由于早期的人工燃气是以煤为原料加工生产的，因此，人们习惯将这类混合气体燃料统称为“煤气”。随着社会生产的发展，燃气的来源、生产方式及组分等都有了很大变化，而“煤气”只是众多燃气气源中的一种，“燃气”才具有更广泛的涵义和适用性。
天然气成为城市燃气的主导气源将使城市燃气系统发生量和质的根本变化。首先，城市天然气系统在规模上会大大超过以往其他燃气气源的系统。对原有燃气的城市，城市燃气的供气量可能提高一个数量级；对新建燃气的城市，则将用天然气建立一个覆盖整个城市的完整系统。在总供气量规模变大的同时是用气用户类型的变化。城市燃气不会局限于以居民生活用气为主，而是在居民用气普及率提高的同时，拓展在车辆、采暖、制冷、商业和工业领域的应用。在传统的城市燃气应用范围之外，扩展发电以至作为化工原料的应用，即用气结构发生变化，形成一种广义的燃气分配系统。
城镇现代化的标志，主要是指城镇基础设施的现代化，燃气设施就是其中不可缺少的一部分。燃气的普及率和耗用量已被看作一个国家、一个地区或一座城镇的经济及社会发展水平的重要象征之一。
使用燃气可以改善能源结构、减轻大气污染、保护生态环境，减少固体燃料及废渣的堆放及运输量；使用燃气可改善居民生活条件，缩短家务劳动时间；在某些工业生产中使用燃气，可以明显提高产品的产量及质量，提高生产过程的自动化程度和劳动生产率，进而取得良好的经济效益。由于气体燃料洁净度高、燃烧稳定且完全、火焰容易控制，因此，在使用过程中有电、热和其他燃料无法替代的优势。总之，发展燃气，可以明显地取得节能效益、环保效益和服务效益。
但是，我国城镇燃气事业的发展进程中，还有许多问题需要解决。比如我国城镇燃气的气化率在发达地区比较高，不发达地区比较低；许多地方的燃气管道及设施才刚刚开始建设；天然气等优质燃料与清洁能源在整个能源消费结构中所占比例还很低。长期以来，由于燃气气源供应的不足，也影响了燃气应用技术的发展：民用小型快速燃气热水器是在20世纪80年代才开始较普遍地在城市居民中使用；商业用户燃气的应用也基本限于炊事。
本设计即是在此背景下，对我国城市的重要组成单元——居民小区进行了燃气系统的设计，设计过程中着重以基本概念和原理为基础作计算。
第1章　居民小区燃气系统设计主要任务
近年来,随着我国经济的迅速发展,城镇中新建、改建的各种工业场区、开发园区、居住小区等建设如火如荼。小区管线综合工程作为这些园区的基础设施建设项目之一,逐渐受到了业内的高度重视。小区管线综合设计的合理与否,不仅影响到园区的总图设计,而且影响到基建投资的控制,同时也会影响园区配套功能的实现。本文就此对新建居住小区的管线综合设计进行了详细讨论。
1.1　设计的基本任务
管线综合设计是小区工程规划的一项内容,是衔接城市基础设施与小区配套工程的重要途径。它的基本任务是确定小区规划范围内各室内燃气管线的计算流量、管径、计算长度、压力降后，综合考虑设计为环网的居民小区燃气管道，通过计算流量、管径、压力降等的计算，设计出较为合理的居民小区燃气系统。
1.2　设计的已知条件
1.2.1　天然气的物理性质
本设计中所涉及的天然气物理性质详见表1-1。
表1-1　某些气体的基本性质[273.15K、101325Pa][1]
气体组成
摩尔成分yi　(%)
分子量Mi
密度　(kg/Nm3)
动力粘度 (Pa·s)
CH4
97.3
16.0493
0.7174
10.393
C2H6
0.6
30.0700
1.3553
8.600
C3H8
0.4
44.0970
2.0102
7.502
C4H10
0.4
58.1240
2.7030
6.835
CO2
0.4
44.0098
1.9771
14.023
N2
0.9
28.0134
1.2504
16.671
1.2.2　居民小区燃气系统
做五层住宅楼的室内燃气管道的水力计算，层高2.9m。燃气管道的布置见2.2.1，每家用户装双眼灶和热水器各一台，额定用气量为5.6Nm3/h，其中双眼灶1.4 Nm3/h，热水器4.2 Nm3/h。
庭院燃气管道设计为环网，管道布局见2.3.1，每个节点有四户居民。计算压力降的数值见表2-8。

第2章　设计计算部分
居民小区燃气系统设计的计算部分主要有三个方面：一是天然气物理性质的计算，二是室内燃气管道水力计算，三是庭院燃气管道水力计算。此部分是整个设计的核心部分，需要在已计算得出的天然气的部分物理性质条件下，设计室内燃气管道和庭院燃气管道的长度和管径，并以压力降作为校核标准，适当调整管径，最终得到较为合理的居民小区燃气系统设计结果。
2.1　天然气的物理性质计算
2.1.1　天然气平均分子量计算
天然气平均分子量的计算公式为：
(2-1)
式中　　M——天然气平均分子量；
y1、y2 ……yn——各单一气体容积成分，%；
M1、M2……Mn——各单一气体分子量。
按(2-1)式可求得天然气的平均分子量为：
M＝
＝×(97.3×16.0430＋0.6×30.0700＋0.4×44.0970＋0.4×58.1240＋0.4×44.0098＋0.9×28.0134)
＝16.6273
2.1.2　天然气平均密度计算
天然气的平均密度可根据单一气体密度及容积成分按下式计算：
(2-2)
式中　　1、2……n——标准状态下各单一气体密度，kg/Nm3。
按(2-2)式可求得天然气的平均密度为：
＝
　＝×(97.3×0.7174＋0.6×1.3553＋0.4×2.0102＋0.4×2.7030＋0.4×1.9771＋0.9×1.2504)
　＝0.7442kg/m3
2.1.3　天然气运动粘度计算
天然气的动力粘度可以近似地按下式计算：
(2-3)

式中　　——天然气在0℃时的动力粘度，Pa·s；
　　　　——各组分的质量成分，%；
　　　　——相应各部分在0℃时的动力粘度，Pa·s。
天然气的运动粘度为：
(2-4)
式中　　——天然气的运动粘度，m2/s；
　　　　——相应的动力粘度，Pa·s；
　　　　——天然气的密度，kg/m3。
一、将容积成分换算为质量成分
若以yi和Mi分别表示天然气中i组分的容积成分％和分子量，gi表示天然气中i组分的质量成分％，则换算公式为：
(2-5)

由表1-1查得各组分的分子量，根据已知的各组分的容积成分，通过计算得到：
＝97.3×16.0430＋0.6×30.0700＋0.4×44.0970＋0.4×58.1204＋0.4×44.0098＋0.9×28.0134
　　　＝1662.7303
按换算公式(1-5)，各组分的质量成分为：

二、天然气的动力粘度　
由表1-1查得各组分的动力粘度并代入计算式(2-3)，天然气的动力粘度为

三、天然气的运动粘度

2.2　室内燃气管道的水力计算
水力计算是燃气管网设计计算的重要组成部分。它以燃气设计流量为基础，在燃气设备和管路的布置形式确定后进行的。
设计中所用的室内燃气管道平面图详见图2-1。

(a)

(b)
图2-1　室内燃气管道平面图
在进行室内燃气管道水力计算时，需将各管段按顺序编号，凡是管径变化处或流量变化处均应编号。详见室内燃气管道系统图2-2。

图2-2　室内燃气管道系统图

2.2.1　计算管段计算流量
　　在设计室内燃气管道时，需要用到燃气的计算流量。计算流量的大小，直接关系到燃气输配系统的经济性和可靠性。计算流量偏大，输配系统的金属耗量和基建投资都会增加；计算流量偏小，又会影响用户的正常、可靠用气，因而应合理确定燃气的计算流量。燃气的计算流量应按燃气计算月的高峰日小时最大用气量确定，室内燃气管道采用同时工作系数法。
一、计算各管段的额定流量
计算过程：
0-1管段：该管段只供应一台双眼灶，故其额定流量为1.4Nm3/h；
1-2管段：该管段供应一台双眼灶和一台热水器，故其额定流量为5.6Nm3/h；
2-3管段：该管段供应一户用气，故额定流量为5.6Nm3/h；
3-4管段：该管段供应一户用气，故额定流量为5.6Nm3/h；
4-5管段：该管段供应两户用气，故额定流量为5.6×2=11.2Nm3/h；
5-6管段：该管段供应三户用气，故额定流量为5.6×3=16.8Nm3/h；
6-7管段：该管段供应五户用气，故额定流量为5.6×5=28.0Nm3/h；
7-8管段：该管段供应八户用气，故额定流量为5.6×8=44.8Nm3/h；
8-9管段：该管段供应九户用气，故额定流量为5.6×9=50.4Nm3/h；
9-10管段：该管段供应十户用气，故额定流量为5.6×10=56Nm3/h；
15-14管段：该管段只供应一台双眼灶，故其额定流量为1.4Nm3/h；
14-13管段：该管段供应一台双眼灶和一台热水器，故其额定流量为5.6Nm3/h；
13-12管段：该管段供应一户用气，故额定流量为5.6Nm3/h；
12-11管段：该管段供应一户用气，故额定流量为5.6Nm3/h；
11-6管段：该管段供应两户用气，故额定流量为5.6×2=11.2Nm3/h。
二、确定同时工作系数
同时工作系数反映燃气用具集中使用的程度，它与用户的生活规律、燃气用具的种类、数量等因素有关。
根据各管段的用具数及表2-1，可查得同时工作系数值，详见表2-2。

表2-1　居民生活用双眼灶和热水器同时工作系数K0[1]
设备类型
户　　数
1
2
3
4
5
一个双眼灶和一个热水器
0.8
0.55
0.47
0.42
0.39
设备类型
户　　数
6
7
8
9
10
一个双眼灶和一个热水器
0.36
0.33
0.31
0.29
0.27
三、计算各管段的计算流量
计算公式为：
(2-6)
式中　　Q——燃气管道的计算流量，Nm3/h；
　　　　Kt——不同类型用户的同时工作系数，当缺乏资料时，可取Kt＝1；
　　　　K0——燃具的同时工作系数，居民生活用燃具可按表2-1确定；
　　　　N——同一类型燃具的数目；
　　　　Qn——同一类型燃具的额定流量，Nm3/h。
计算过程：
0-1管段：Q＝1.4×1.0＝1.4Nm3/h；
1-2管段：Q＝5.6×0.8＝4.48Nm3/h；
2-3管段：Q＝5.6×0.8＝4.48Nm3/h；
3-4管段：Q＝5.6×0.8＝4.48Nm3/h；
4-5管段：Q＝11.2×0.55＝6.16Nm3/h；
5-6管段：Q＝16.8×0.47＝7.90Nm3/h；
6-7管段：Q＝28.0×0.39＝10.92Nm3/h；
7-8管段：Q＝44.8×0.31＝13.89Nm3/h；
8-9管段：Q＝50.4×0.29＝14.62Nm3/h；
9-10管段：Q＝56.0×0.27＝15.12Nm3/h；
15-14管段：Q＝1.4×1.0＝1.4Nm3/h；
14-13管段：Q＝5.6×0.8＝4.48Nm3/h；
13-12管段：Q＝5.6×0.8＝4.48Nm3/h；
12-11管段：Q＝5.6×0.8＝4.48Nm3/h；
11-6管段：Q＝11.2×0.55＝6.16Nm3/h；
综合以上计算，可得各管段计算流量计算表2-2：
表2-2　计算流量计算表
管段号
额定流量 (Nm3/h)
同时工作系数
计算流量 (Nm3/h)
0-1
1.4
1.0
1.4
1-2
5.6
0.8
4.48
2-3
5.6
0.8
4.48
3-4
5.6
0.8
4.48
4-5
11.2
0.55
6.16
5-6
16.8
0.47
7.90
6-7
28.0
0.39
10.92
7-8
44.8
0.31
13.89
8-9
50.4
0.29
14.62
9-10
56.0
0.27
15.12
15-14
1.4
1.0
1.4
14-13
5.6
0.8
4.48
13-12
5.6
0.8
4.48
12-11
5.6
0.8
4.48
11-6
11.2
0.55
6.16
2.2.2　确定管段的长度，预选管径
室内燃气管道为低压管道，各管段的长度可由图2-2室内管道系统图得出，管径的预选结果详见表2-3。
表2-3　管径的确定
管段号
管段长度L1 (m)
管径d (mm)
0-1
1.2
15
1-2
0.9
25
2-3
0.8
25
3-4
2.9
32
4-5
2.9
32
5-6
2.3
32
6-7
4.4
32
7-8
0.6
32
8-9
2.1
32
9-10
11.0
40
15-14
1.2
15
14-13
0.9
25
13-12
0.8
25
12-11
2.9
32
11-6
0.6
32
2.2.3　确定局部阻力系数
燃气在管道中流动除产生沿程摩擦阻力损失外，在弯头、阀门与三通等处产生局部阻力损失。室内燃气管道中局部阻力损失占有较大比例，因此在设计时应逐个计算。燃气管网中一些常用管件的局部阻力系数见表2-4。
表2-4　局部阻力系数值[6]
局部阻力名称

局部阻力名称
不同管径(mm)的值
15
20
25
32
40
≥50
管径相差一级的
骤缩变径管
三通直流
三通分流
四通直流
四通分流
煨制的90°弯头

0.35
1.0
1.5
2.0
3.0
0.3
90°直角弯头
2.2
2.1
2
1.8
1.6
1.1
旋塞
4
2
2
2
2
2
截止阀
11
7
6
6
6
5
闸板阀
d＝50~100
d＝175~200
d≥300
0.5
0.25
0.15
对于管径较小的管段。
对于燃气流量较小的管段。
各管段的局部阻力系数的计算过程如下：
0-1管段：90°直角弯头＝1×2.2＝2.2；三通分流＝1.5；旋塞＝4；则＝7.7。
1-2管段：90°直角弯头＝3×2.0＝6.0；则＝6.0。
2-3管段：90°直角弯头＝2×2.0＝4.0；旋塞＝2；则=6.0。
3-4管段：三通直流＝1.0；则＝1.0。
4-5管段：三通直流＝1.0；则＝1.0。
5-6管段：三通分流＝1.5；则＝1.5。
6-7管段：90°直角弯头＝4×1.8＝7.2；三通分流＝1.5；则＝8.7。
7-8管段：三通直流＝1.0；则＝1.0。
8-9管段：三通分流＝1.5；则＝1.5。
9-10管段：90°直角弯头＝5×1.6＝8.0；旋塞＝2；则＝10.0。
15-14管段：同0-1管段：＝7.7。
14-13管段：同1-2管段：＝6.0。
13-12管段：同2-3管段：＝6.0。
12-11管段：同3-4管段：＝1.0。
11-6管段：三通分流＝1.5；则＝1.5。
2.2.4　确定管段当量长度
局部阻力损失的计算可采用当量长度法。管段的当量长度L2 可按下式确定：
(2-7)
式中　　L2——管段的当量长度，m；
——计算管段中局部阻力系数之和；
　　　　——摩阻系数。
计算过程：
0-1管段：
∵2100＜Re＜3500　
∴燃气处于临界状态
摩阻系数
当量长度
1-2管段：
∵Re＞3500
∴燃气处于紊流状态
摩阻系数
当量长度：
2-3管段：
∵Re＞3500
∴燃气处于紊流状态
摩阻系数
当量长度：
3-4管段：
∵Re＞3500
∴燃气处于紊流状态
摩阻系数
当量长度：
4-5管段：
∵Re＞3500
∴燃气处于紊流状态
摩阻系数
当量长度：
5-6管段：
∵Re＞3500
∴燃气处于紊流状态
摩阻系数
当量长度：
6-7管段：
∵Re＞3500
∴燃气处于紊流状态
摩阻系数
当量长度：
7-8管段：
∵Re＞3500
∴燃气处于紊流状态
摩阻系数
当量长度：
8-9管段：
∵Re＞3500
∴燃气处于紊流状态
摩阻系数
当量长度：
9-10管段：
∵Re＞3500
∴燃气处于紊流状态
摩阻系数
当量长度：
15-14管段：
∵2100＜Re＜3500　
∴燃气处于临界状态
摩阻系数
当量长度
14-13管段：
∵Re＞3500
∴燃气处于紊流状态
摩阻系数
当量长度：
13-12管段：
∵Re＞3500
∴燃气处于紊流状态
摩阻系数
当量长度：
12-11管段：
∵Re＞3500
∴燃气处于紊流状态
摩阻系数
当量长度：
11-6管段：
∵Re＞3500
∴燃气处于紊流状态
摩阻系数
当量长度：

2.2.5　确定管段计算长度
管段的计算长度L的计算公式为：
(2-8)
式中　　L——管段的计算长度，m；
L1——管段的实际长度，m；
L2——当＝1时管段的当量长度，m。
计算过程：
0-1管段：；
1-2管段：；
2-3管段：；
3-4管段：
4-5管段：
5-6管段：
6-7管段：
7-8管段：
8-9管段：
9-10管段：
15-14管段：
14-13管段：
13-12管段：
12-11管段：
11-6管段：
2.2.6　确定管段阻力损失
在室内燃气管道的设计过程中，可依据不同种类燃气在不同情况下的管道水力计算图表进行管道阻力损失的计算。由于本文中所用的燃气密度为＝0.7361 kg/Nm3，故在使用水力计算图2-3时，需进行修正，即
(2-9)
得到修正后的管段单位长度的压降值后，乘以管段计算长度，即得该管段的阻力损失。详见表2-5。
表2-5　阻力损失计算表
管段号
单位长度压力损失 (Pa/m)
　(Pa)
原始数据
修正数据
0-1
4.5
3.35
15.04
1-2
3.8
2.83
12.71
2-3
3.8
2.83
12.42
3-4
0.9
0.67
2.44
4-5
1.9
1.41
5.20
5-6
3.2
2.38
8.43
6-7
5.4
4.02
48.12
7-8
8.5
6.33
9.50
8-9
9.1
6.77
23.42
9-10
5.2
3.87
86.22
15-14
4.5
3.35
15.04
14-13
3.8
2.83
12.71
13-12
3.8
2.83
12.42
12-11
0.9
0.67
2.44
11-6
1.9
1.41
2.51
2.2.7　确定管段附加压头
管道始末端标高差变化大时，如地形起伏、室内管等场合在水力计算中应考虑附加压头的影响，其由下式计算：
(2-10)
式中　　——附加压头，Pa；
　　　　——空气密度，kg/Nm3；
　　　　——燃气密度，kg/Nm3；
　　　　——管段始末端标高差，m。
当附加压头为正值时，其为燃气流动的动力；为负值时，其为燃气流动的阻力。
每米管段的附加压头值等于

每米管段的附加压头值乘以该管段终端及始端的标高差，可得该管段的附加压头值。计算时应注意其正负号。详见表2-6。

表2-6　附加压头计算表
管段号
管段终端始端标高差 (m)
附加压头　(Pa)
0-1
-1.2
-6.46
1-2
--
--
2-3
--
--
3-4
+2.9
15.60
4-5
+2.9
15.60
5-6
+2.3
12.37
6-7
--
--
7-8
+0.6
3.23
8-9
+2.1
11.30
9-10
+3.4
18.29
15-14
-1.2
-6.46
14-13
--
--
13-12
--
--
12-11
-2.9
-15.60
11-6
-0.6
-3.23
2.2.8　确定实际压力损失
各管段的实际压力损失为，详细计算结果见表2-7：
表2-7　实际压力计算表
管段号
0-1
1-2
2-3
3-4
4-5
管段实际压力损失　(Pa)
21.50
12.71
12.42
-13.16
-10.40
管段号
5-6
6-7
7-8
8-9
9-10
管段实际压力损失　(Pa)
-3.94
48.12
6.27
12.12
67.93
管段号
15-14
14-13
13-12
12-11
11-6
管段实际压力损失　(Pa)
21.50
12.71
12.42
18.04
5.74
则管道0-1-2-3-4-5-6-7-8-9-10总压力降为：；
管道15-14-13-12-11-6-7-8-9-10总压力降为：。
2.2.9 比较总压力降与允许计算压力降
将室内燃气管道的总压力降与允许的压力降进行比较，从表2-8可以得出，在所设计管径下计算得出的总压力降小于350Pa，符合要求，即所选管径是合适的。
表2-8　低压燃气管道允许总压降分配
燃气种类及灶具额定压力
允许总压降(Pa)
街区
单层建筑
多层建筑
庭院
室内
庭院
室内
人工燃气
800 Pa
750
400
200
150
100
250
1000 Pa
900
550
200
150
100
250
天然气2000 Pa
1650
1050
350
250
250
350

2.2.10 水力计算图表

图2-3 水力计算表
2.3 枝状庭院管道的水力计算
2.3.1　进楼管道示意图

图2-4　进楼管道示意图
200m
100m
2.3.2　庭院管道布置图

图2-5　庭院管道布置图
2.3.3　各个管段流量的确定
根据表2-2以及图2-4、图2-5可知Q=30.24
近似的规定管网各节点流量等于该节点所连接的各个管段的途泄流量之和的一半
如图2-5：

2.3.4　进楼管道管径的初步确定
根据流量的初步分配以及单位长度平均压力降选择各个管段的管径。
一、如图2-5进气点至零点的平均距离L1-2-3-4 =400m，L1-2-5-4=400m，L1-6-5-4=400m， 所以L平均=400m。
如图2-4 进楼管道的距离La-d=La-c+ Lc-d=10+30=40m
根据表2-8，由于本例为天然气的多层庭院管道，可知。

由于本题所用燃气Nm3，故在查图2-3的水力计算表时，需进行修正，即

选定管径后，又图2-3查得管段的 值，求出

根据已只条件=0.77,查图2-3得：
ac段的管径
cd段的管径
2.3.5　进楼管道阻力损失的计算
一、进楼管道局部阻力损失的计算
由于a-d管段长度短所以局部阻力损失与沿程阻力损失相差不大，应该逐个计算：
ac段主要局部阻力名称：直角弯管（2个） 闸阀（1个）
ad段主要局部阻力名称：分流三通（1个）

根据局部阻力损失的公式：
(2-11)
式中　　—— 局部阻力的压力损失，Pa；
——计算管段中局部阻力系数的总和；
W——管段中燃气的流速，m/s；
——燃气的密度，kg/m3。

二、进楼管道沿程阻力损失的计算

总压力降：
2.4　环网庭院管道的水力计算
2.4.1　环网管道管径的初步计算
例：管段5-4 已知，=0.77，查图2-3得。
其它管段均可由此法查得：
表2-10 环网初选管径
管段号
1-2
2-3
3-4
1-6
6-5
5-4
2-5
管径　(mm)
125
100
80
100
80
80
80
2.4.2　各管段实际压力降的计算
小区的燃气管道属于低压燃气管道，实际压力降（流态在紊流状态下）应用如下公式进行计算：

(2-12)

式中　　——燃气管道的摩擦阻力损失，Pa；
——燃气管道的计算长度，m；
——燃气管道的计算流量，Nm3/h；
——管段内表面的当量绝对粗糙度，mm；钢管一般取0.1~0.2mm，本题取0.15mm；
——管道内径，mm；
——燃气运动粘度，m/s；
T——燃气绝对温度，本题取283K；
T0——273K。
1-2管段： ，

>3500 处于紊流状态，所以：

2-3管段：，

>3500 处于紊流状态，所以：

3-4管段：，

>3500 处于紊流状态，所以：

因为管段5-4与管段3-4管径和流量都相同固值也相同，为0.15。
2-5管段：，

>3500 处于紊流状态，所以：

=
=0.34Pa/m
因为管段2-5与管段6-5管径和流量都相同固值也相同，为0.15。
1-6管段：，

>3500 处于紊流状态，所以：

=
=0.43Pa/m
表2-11 环网水力初步计算
管段号
环号
管段长度　(m)
管段流量 (Nm3/h)
管径 (mm)
单位压力降(Pa/m)
管段压力降　(Pa)

1-2

100
-68.04
125
0.23
-23
0.34
1-6
200
52.92
100
0.43
86
1.63
6-5
100
22.68
80
0.34
34
1.59
2-5
200
-22.68
80
0.34
-68
2.99

29
6.46
2-5

200
22.68
80
0.34
68
2.99
5-4
100
15.12
80
0.15
15
2.12
3-4
200
-15.12
80
0.15
-30
1.98
2-3
100
-45.36
100
0.32
-32
0.33

21
7.42
2.4.3　校核流量
所有封闭环网压力降的代数和等于或者接近于零，达到工程允许的误差范围。首先必须计算各个管网的闭合差（已在表2-11中计算得出）以及闭合差精度：
环的闭合差精度：
环的闭合差精度：
两个环的闭合差都大于10%。所以必须对两个环的流量进行校核。

(2-13)

(2-14)

式中　　——邻环校正流量的第一个近似值；
——与邻环公用管道的值。
环网流量的校正值为
(2-15)
校正流量的计算顺序如下：首先找出各个环的，然后找出各个环的。令，以此校正每环各个管段的计算流量。若校正后闭合差仍未达到精度要求，则需要再一次计算校正流量，，，使闭合差达到允许的精度要求为止。

流量改变后（改变后的流量在表2-12中列出），各个管段的的计算过程如下：
1-2管段：，

>3500 处于紊流状态，所以：

1-6管段：，

>3500 处于紊流状态，所以：

3-4管段：，

>3500 处于紊流状态，所以：

5-4管段：，

>3500 处于紊流状态，所以：

=
=0.10 Pa/m
2-5管段：，

>3500 处于紊流状态，所以：

6-5管段：，

>3500 处于紊流状态，所以：

2-3管段：，

>3500 处于紊流状态，所以：

表2-12　校正计算表
管段号
管段校正流量
管段长度
管径
校正后流量

管段压力降
考虑局部阻力损失后的压力损失
1-2
-3.32
100
125
-71.36
0.25
-25
35
1-6
-3.32
200
100
49.6
0.38
76
106.4
6-5
-3.32
100
80
19.36
0.21
21
29.4
2-5
-0.66
200
80
-26
0.34
-68
95.2

4

2-5
0.66
200
80
26
0.34