输气管道设计与管理.doc

《输气管道设计与管理》综合复习资料

一、填空题
1、天然气是一种混合气体，混合气体的物理性质决定于天然气组成和各组分气体的性质。天然气的组成有三种表示方法：即容积组成、摩尔组成和质量组成。
2、对于长距离输气管线，当Q、D、P1max、P2min一定时，输气管末段的最大长度为：，此时管末段的储气能力为 0 。储气能力最大的末段长度为Lmax的 0.5 倍。
8、对下图所示的两条简单管路，如果起点压力相同，在任一长度x处，线路1的各点流速（小于） 线路2的流速，线路1的终点压力（大于）线路2的终点压力。这主要是由于气体的 可压缩性 造成的。

3、为离心压气机配管时常有出、入口相连的回流管路，其目的是避免压气机产生 湍振 。
4、北美、西欧有关的管道标准已规定，20英寸以上的气管应加内涂层，长距离输气管内壁一般涂敷有机树脂涂层的主要优点有：提高管线输气量、增强防腐性能。
5、工程上用压缩因子来表示真实气体与理想气体PVT特性之间的差别，该值偏离1愈远，表明气体的PVT性质偏离理想气体性质愈远。
6、天然气的相对密度是指同一压力和温度下气体密度与空气密度之比，无量纲。
7、单位体积干天然气中所含水蒸汽的质量称 含水量，它与天然气的 压力 、 温度 有关。当天然气被水饱和时，其温度也称为 露点 。
8、管输天然气最主要的三项质量指标为： 热值 、 含水量 、 H2S 和 CO2含量 。
9、沿线地形激烈起伏对输气管输量有影响，当线路纵断面图与通过管路起点水平线所围面积为正时，其输量 减小 ；面积为负时，输量 增大 。这是由于气体 密度 沿管长变化所致。
10、输气管内能否形成水合物主要取决于：
(1) 压力和温度 ；
(2) 足够的水分 。密度 大 的天然气易形成水合物。
11、输气管内产生水合物堵塞事故时，采用 降压 方法最简便，可迅速使水合物分解，管路畅通。
12、首站入口压力一定的多压气站输气干线，若某站停运，则停运站号愈 小 ，输量下降愈 大 。与正常运行相比，停运站上游各站压力均 上升 ，停运站下游各站压力均 下降 ，愈靠近停运站，压力变化幅度 大 。
13、为防止未经深度加工天然气输送管道中出现水化物，工业上常用 甲醇 和 乙二醇 作为防冻剂。

二、分析题
1、已知输气管流量基本公式为：，分析管路的终点压力对流量的影响。
答：根据流量计算公式，得
令, 代入上式中，
得：
若，，，由上式得
故，将与看作变量，上式为圆方程，如图所示：

由图可以看出：
（1） 终点压力在高压范围内的变化对Q影响很大。
（2） 终点压力在低压范围内的变化对Q影响不大
（3） 一般保持在左右，这样不但节省功率，降低输气成本，还能降低能耗。
2、已知输气管压力分布方程为：，推导平均压力计算公式以及平均压力点距起点的距离在0.5L附近变化的依据。
答：（1）输气管停止输气时，全线最终达到某一压力，即平均压力。根据管内平衡前后质量守恒可得平均压力：

==
（2）输气管道上压力为平均压力的点距起点的距离：

当时，得：x0=5/9L≈0.55L
当时，得：
根据求极限的洛必达法则，以为变量求导，得：

故从0变化到, 从0.55L变化到0.5L。
三、问答题
1、 输气系统的组成及特点有哪些？
答：整个输气系统是由矿场集气管网、干线输气管道（网）、城市配气管网和与这些管网相匹配的站、场装置组成。
特点：1. 从生产到使用各环节紧密相连。
主要有采气、净气（除尘、脱水、脱硫等）、输气、储气、供配气5个环节。
2.气体可压缩性对输气和储气的影响。
（1）上下站输量不等时，压力变化较为平缓。
（2）输气管中体积流量沿着管长而改变，起始流量小，终点流量大。
（3）输气管末端储气。
3.可充分利用地层压力输气。
2、输气管的流量基本公式为：

分析管径、管长、温度对输量的影响10分）
答：（1）管径。

输气管的通过能力与管径的2.67次方成正比。管径越大，输气量越大。直径增大1倍，流量增大6.4倍。故加大直径是增加输气管流量的好办法。
（2）管长。

流量与长度的0.5次方成反比。长度越短，输气能力越大。长度减小1半，流量增加41.4%。
（3）温度。

流量与输气温度的0.5次方成反比。输气温度越低，输气能力越大。
四、计算题
1、已知输气管长100公里，内径900mm，平均压力为5MPa，平均温度为5℃，输送介质为甲烷，其临界压力为44.91×105Pa，临界温度为191.05K，求工程标准状态下输气管内气体的体积。

解：(1)气体临界压力44.91×105Pa
临界温度191.05K
(2)对比压力
对比温度
(3)查图知：Z1=0.88
(4)求气体体积：
输气管体积
标准状态下气体体积

式中，Z=1
2、图示两组管系起、终点压力相同，管径、管长等参数相同，求下述不同连接方式的输量比Qb/Qa。

解：由于两组管系起终点压力相同，管径管长等参数相同，故输气量之比就是流量系数之比,设长度的单独管道流量系数为K。

故
3、如图示，已知压气站方程：，管路方程：。式中单位：Q ¾ m3/s; P ¾ Pa; L ¾ m; D ¾ m
La=260km， Lb=145km，Da=1m，T＝293K，Z＝0.9，压气站入口压力保持不变，为5.2MPa。
(1) 压气站仅向A城供气，当管A终点压力Pza＝1.5MPa时，求压气站出口压力和城市A的供气量Qa。
(2) 管线B建成后，压气站同时向城市A和城市B供气，站流量增大为原流量的1.2倍，A城的供气量减少为原流量的98.2％。a、求管路A终点压力Pza；b、若管B终点压力Pzb=1MPa，求B城供气量和管B的直径。
(3) 若运行最高出站压力为7.5MPa，B管尾端最低压力为1MPa，求不影响城市B用户用气的最长检修时间。

A
B
P1
Db
Da

解：（1）仅向A城供气，联立压气站方程和管路方程，

其中，
得到=
代入数据，得：
求得：
压气站出口压力
（2）①压气站流量
现在A城的供气量
利用压气站方程，求得：
压气站出口压力
利用管路方程，求得：
管路A终点压力
②B城供气量
利用管路方程，代入数据，得：

求得：D=0.5m.
（3）已知
利用管路方程，求得：

求，

同理，得

4、已知某输气管内P=44×105Pa，T=278.15K，气体的容积组成为CH4=97％,C2H6=2％,C3H8=0.5％,C4H10=0.5％，计算该天然气的平均分子量、工程标准条件下天然气的密度和相对密度。（10分）
解：平均相对分子质量
工程标准条件下天然气的密度

相对密度