《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：221max2minmax2P PLCQ-=，此时管末段的储气能力为 0 。
储气能力最大的末段长度为L max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。
线路1线路2起点终点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：()0.5 225Q ZP P DQ Cz TLλ⎡⎤-⎢⎥=∆⎢⎥⎣⎦，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25222'⎪⎭⎫⎝⎛=∆⎪⎪⎭⎫⎝⎛=-CQDTLZCQpp ZQλ令()10:→=δδQZpp, 代入上式中，得：1'22=+⎪⎪⎭⎫⎝⎛δQpCQ若0=Zp，0=δ，maxQQ→，由上式得m ax'QPC=故122max=+⎪⎪⎭⎫⎝⎛δQQ，将maxQQ与δ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Zp在高压范围内的变化对Q影响很大。
（2）终点压力Zp在低压范围内的变化对Q影响不大。
（3）Zp一般保持在Q p21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：()222x Q Q Z xP P P P L=--，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：=322233Z Q Z Q p p p p --=32⎪⎪⎭⎫⎝⎛++Z Q ZQ p p p p 2（2）输气管道上压力为平均压力的点距起点的距离：L p p p p x ZQ pj Q 22220--=当Q pj Z p p p 32,0→→时，得：x 0=5/9L ≈0.55L 当Q Z p p →时，得：()()()()L p p p p p p p p p p p L p p p p x Z Q Z Q ZQ Z Q Z Q Q ZQ pj Q 22222222220949limlim-+++-+=--=根据求极限的洛必达法则，以Z p 为变量求导，得：L L p p p x QZ Q 5.07237236330=--=故Z p 从0变化到Q p , 0x 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：TLZ D P P CQ Z Q ∆-=λ5220)(分析管径、管长、温度对输量的影响。
（10分） 答：（1）管径。
831122Q D Q D ⎛⎫= ⎪⎝⎭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。
0.51221Q L Q L ⎛⎫= ⎪⎝⎭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。
0.5 1221TTQQ⎛⎫= ⎪⎝⎭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=cmP44.91×105Pa临界温度=cmT191.05K(2)对比压力113.191.4450Pr==对比温度456.105.19115.278==Tr(3)查图知：Z1=0.88(4)求气体体积： 输气管体积3221635851000009.0414.34πm L D V =⨯⨯=⨯= 标准状态下气体体积3511011049140705.19188.010132515.2931091.4463585T PZ ZT P m V V =⨯⨯⨯⨯⨯==式中，Z=12、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Q b /Q a 。
L/2QQ a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2L长度的单独管道流量系数为K 。
()()K K K K K LK LL K a 392912911323222222==⨯+⨯=+=()()K K K K K L K LL K b 3534.213722912411322222222==⨯+⨯=+=故7845.033534.2===KKK K Q Q a b a b 3、如图示，已知压气站方程：P P Q 2212722334810=-⨯..，管路方程：P P Q L D Q Z 222521000-=/.。
式中单位：Q − m 3/s; P − Pa; L − m; D − mL a =260km ， L b =145km ，D a =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P za ＝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P za ；b 、若管B 终点压力P zb =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。
解：（1）仅向A 城供气，联立压气站方程和管路方程，P P Q 2212722334810=-⨯..P P Q L D Q Z 222521000-=/. 其中，Q p p =2得到27211048.33.2a Q p ⨯-=2.522/1000D L Q p a Z +代入数据，得：()()1/102601000105.11048.3102.53.232262726⨯⨯+⨯=⨯-⨯⨯a a Q Q求得：s m Q a /92.4503=压气站出口压力()MPa p 424.792.4501048.3102.53.227262=⨯⨯-⨯⨯=（2）①压气站流量s m Q Q a /104.5412.13==总 现在A 城的供气量s m Q Q a A /80.442%2.983== 利用压气站方程P P Q 2212722334810=-⨯..，求得：压气站出口压力()MPa p 211.7104.5411048.3102.53.227262=⨯⨯-⨯⨯=A利用管路方程P P Q L D Q Z 222521000-=/.，求得：管路A 终点压力()MPa p Za 010.11026080.442100010211.73226=⨯⨯⨯-⨯=②B 城供气量s m Q Q Q A B /304.9880.442104.5413=-=-=总 利用管路方程P P Q L D Q Z 222521000-=/.，代入数据，得：()()2.5226261000145304.9810001010211.7D⨯⨯⨯=-⨯ 求得：D=0.5m.（3）已知MPa P 5.7m ax 1= MPa P 1m in 2= 利用管路方程P P Q L D Q Z 222521000-=/.，求得：MPa P 179.2m ax 2= MPa P 397.2m in 1=求max pj P ，min pj PMPa P P P P P pj 327.532max 2max 12max2max 1max=⎪⎪⎭⎫⎝⎛++= 同理，得MPa P pj 794.1min =36200min max24.110245810001459.015.29315.29310132510)794.1327.5(0.5π41πD 41m l TZ T P P P Vs zpj pj =⨯⨯⨯⨯⨯-⨯⨯=-=min 92.186=QbVs4、已知某输气管内P=44×105Pa ，T=278.15K ，气体的容积组成为CH 4=97％,C 2H 6=2％,C 3H 8=0.5％,C 4H 10=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。