燃气工程庭院户内水力计算重庆市川东燃气工程设计研究院齐海鸥2010.01= 6.26 ⨯10λ 5ρ dv 0.25 Q 2) Q d 1一、水力计算基础知识水力计算的目的：树立“成本意识”，合理的确定管网的管径、流量、压力 （压力降）。

由于项目公司所做设计多为小区内的燃气管道，因此这里主要介绍小区庭 院燃气管道水力计算、户内燃气管道水力计算、商业用户燃气管道水力计算。

1、水力计算步骤（1）选择一条最不利管路（离已知压力点最远的一条管路），标好节点及 管道长度；（2）确定节点流量；（3）初选管径，再进行校核并修改；（4）完善水力计算图（标管径，压力降，节点压力）。

2 、水力计算的基本公式（1）总压力降=局部压力降+沿程压力降（简化计算：总压力降=1.05~1.1 倍沿程压力降） （2）压力降计算公式： A 、低压管道计算公式∆P l 7 Q 2d TT 0B 、中压管道计算公式P 2 - P 22L = 1.4 ⨯109 ( Kd + 192.2 5ρ T T 0C 、速度控制低压管道流速控制在 5m-8m （经济流速为 6m ）,中压管道流速控制在 10- 16m 。

3、燃气小时计算流量的确定燃气管道及设备的通过能力都应按燃气计算月的小时最大流量进行计算。

小时计算流量的确定，关系着燃气输配系统的经济性和可靠性。

确定燃气小时 计算流量的方法有两种：不均匀系数法和同时工作系数法。

（1）不均匀系数法适用于城镇燃气分配管道计算流量，对于整个城市管网的水力计算一般用此方法。

计算公式如下：Q h＝（1／n）·Q a式中：Q h—燃气小时计算流量（m3／h）；Q a—年燃气用量（m3／a）；n—燃气最大负荷利用小时数（h）；其值n＝（365×24）／K m K d K hK m—月高峰系数。

计算月的日平均用气量和年的日平均用气量之比；K d—日高峰系数。

计算月中的日最大用气量和该月日平均用气量之比；K h—小时高峰系数。

计算月中最大用气量日的小时最大用气量和该日小时平均用气量之比；居民生活和商业用户用气的高峰系数，应根据该城镇各类用户燃气用量（或燃料用量）的变化情况，编制成月、日、小时用气负荷资料，经分析研究确定。

当缺乏用气量的实际统计资料时，结合当地具体情况，可按下列范围选用。

月高峰系数取1.1～1.3；日高峰系数取1.05～1.2；小时高峰系数取2.2～3.2。

工业企业和燃气汽车用户燃气小时计算流量，宜按每个独立用户生产的特点和燃气用量（或燃料用量）的变化情况，编制成月、日、小时用气负荷资料确定。

采暖通风和空调所需燃气小时计算流量。

可按国家现行的标准《城市热力网设计规范》CJJ34有关热负荷规定并考虑燃气采暖通风和空调的热效率折算确定。

（2）同时工作系数法在设计庭院燃气支管和室内燃气管道时，燃气的小时计算流量，应根据所有燃具的额定流量及其同时工作系数确定。

计算公式如下：Q h＝K t（∑KNQ n）（公式1）式中Q h—燃气管道的计算流量（m3／h）；K t—不同类型用户的同时工作系数；当缺乏资料时，可取Kt＝1；K—燃具同时工作系数，居民生活用燃具可按表1确定，商业和工业用燃具可按加热工艺要求确定；N—同一类型燃具的数目；Q n—燃具的额定流量（m3／h）。

居民生活用燃具的同时工作系数K表1＝6.26×107λ 5 ρ 紊流状态（Re>3500）：钢管λ = 0.11 ⎪铸铁管λ = 0.102236 + 5158 ⎪ ⎭二、庭院燃气管道水力计算1、低压燃气管道的基本计算公式（单位长度的摩擦阻力损失）低压燃气管道单位长度的摩擦阻力损失应按下式计算：∆P L Q 2d T T 0（公式 2）式中△P ——燃气管道摩擦阻力损失（Pa ）；λ——燃气管道摩擦阻力系数；计算方法如下公式 3-公式 6 计算。

L ——燃气管道的计算长度（m ）； Q ——燃气管道的计算流量（m 3/h ）； d ——管道内径（mm ）； ρ——燃气的密度（kg/m 3）；T ——设计中所采用的燃气温度（K ），本设计中取燃气温度为 15℃；T 0——273.15（K ）； 不同流态下，摩擦阻力系数 λ 值不同，计算公式如下：层流状态（Re<2100）： λ = 64Re （公式3）临界状态（Re=2100~3500）： λ = 0.03 + Re - 210065Re -105 （公式 4）⎛ ∆ ⎝ d + 68 ⎫ Re ⎭0.25（公式5）⎛ 1 ⎝ d d v ⎫ Q ⎪ 0.284（公式6）式中 λ——燃气管道摩擦阻力系数；此一般取λ = 0.11 ⎪＝6.9×106 ⎪ d ⎭Re ——雷诺数， Re = dwv，d 为管道内径（m ）， w 为管道断面的平均流速（m/s ），d ——管道内径（mm ）；Q ——燃气管道的计算流量（m 3/h ）；v ——燃气的运动粘度（m 2/s ）；△——管壁内表面的当量绝对粗糙度，对钢管：输送天然气和气态液化石油气时取 0.1；输送人工煤气时取 0.15。

对于庭院燃气管道，燃气在管道中的运动状态绝大多数在紊流过渡区，因⎛ ∆ ⎝ d + 68 ⎫ Re ⎭0.25，相应的单位长度的摩擦阻力损失计算公式为：∆P L ⎛ ∆ ⎝ d + 192.2 d v ⎫ Q ⎪ 0.25Q 2 5 ρ TT 0（公式 7）2、低压燃气管网压降及压降分配（1）城镇低压燃气管道从调压柜到最远端燃具的管道允许阻力损失城市燃气管网与用户的连接有两种方法：一、通过用户调压器与燃具连接， 这样管网中压力的波动不影响用户处的压力，燃气具就能在恒定压力下工作； 二、用户直接与低压管网相接，这样，随着管网中流量的变化和压力的波动， 燃具前的压力也随之变化。

为了满足燃具燃烧的稳定性和良好的运行工况，应 控制燃具前的压力波动范围。

在计算工况下，管网的计算压力降就等于燃具压力的最大波动范围： ∆P = P max - P min = (K 1 - K 2 )P n一般民用燃具的正常工作可允许其压力在±50%范围内波动，但考虑到高峰期一部分燃具不宜在过低的负荷下工作，因此，取最小压力系数 K 2=0.75， 最大压力系数 K 1=1.50。

这样，低压燃气管网（包括庭院和室内管）总的计算压力降可确定为： ∆P = 0.75P n （不包括煤气表）按最不利情况即当用气量最小时，靠近调压柜的最近用户处有可能达到压力的最大值，但由调压柜到此用户之间最小仍有约 150Pa 的阻力（包括煤气表 阻力和干支管阻力），故低压燃气管道（含室内和庭院管）总的计算压力降最少还可以加大 150Pa 。

则燃气低压管道从调压柜到最远燃具的管道允许阻力损失，低压燃气管道允许总压降表 2低压燃气管道允许总压力降的分配按《城镇燃气设计规范》（GB50028-低压燃气管道允许总压力降的分配表 3 如果调压箱出口压力调到 3000Pa ，则庭院的最大压力降为 3000-1500- 可按下式计算： ∆P = 0.75P n + 150式中 ∆P ——从调压柜到最远燃具的管道允许阻力损失（Pa ）；P n ——低压燃具的额定压力（Pa ）。

注： ∆P 含室内燃气管道允许阻力损失。

根据上式，推算出低压燃气管道允许总压降如下表 2 所示。

2006）（281 页）的推荐值，如下表 3：400=1100Pa ；庭院的额定压力降为 3000-2000-400=600Pa 。

即：庭院压力降范围ΔP=600Pa~1100Pa 。

室内管道压力损失 300-400Pa ，假定调压柜出口 3000（2800）Pa ，灶具额 定压力 2000Pa 。

庭院总压力损失 3000（2800）-2000-300（400）=700（400） Pa 。

因此，总压力损失在 400-700 之间是合理的，大于 700，管径偏小，小于 400，管径偏大。

以总压降与允许的计算压力降比较，如不合适需要改变个别管 段的管径。

7公共建筑和工业企业专用调压站出口最大压力由燃烧器具工艺而定。

当由小区内直接调压时，燃气管道允许的阻力损失应保证最不利点（包括最近端和最远端及特殊点）处的燃具在其最低和最高使用压力之间正常工作。

2、节点流量的计算在枝状管网中节点流量即从该节点流出的燃气流量，节点流量等于该节点后管段的计算流量，即：Q n=Q n~n+1。

详细算法详见例题。

3、节点压力的计算节点压力即为沿燃气流动方向上该节点上一节点与该节点前管段压降之差。

详细算法详见例题1。

例题1：图1庭院燃气管道水利计算图下面以图1为例详细说明一下庭院燃气管道水力计算的做法，主要包括管段压力降的计算、节点流量的计算和节点压力的计算。

1、管段压力降的计算）0.255ρ计算可按下述步骤进行：（1）首先选取最不利管路（一般选最长的管路），将各管段按顺序编号，凡是管径变化或流量变化处均应编号。

（2）求出各管段的额定流量Q n，由Q n及各管段供气的用具同时工作系数值K可求得各管段的计算流量值Q。

庭院燃气管道燃气小时计算流量采用同时工作系数法，计算公式用公式1。

（3）根据各管段的计算流量Q以及预选的管径d确定单位长度的摩擦阻力损失。

低压燃气管道单位长度的摩擦阻力损失应按公式2—公式7计算。

（4）根据已知管段长度和步骤（3）所计算的单位长度的摩擦阻力损失可求得管段压力降∆P=∆PLL。

结合上述步骤，以管段1-2为例计算管段流量，管段1-2所带用户数为216户。

每户燃具的额定用气量为：燃气灶取1.0Nm3/h·台，家用燃气热水器取1.1 Nm3/h·台，即Q n=1.0+1.1=2.1Nm3/h·台。

由表1线性插值查得，216户用户燃气双眼灶和快速热水器同时工作系数为K=0.158，将Q n、K带入公式1得：Q1-2＝K t（∑KNQ n）=1.0×0.158×216×2.1=71.67Nm3/h 管段1-2是预选管径dn63SDR11系列PE100材质的聚乙烯管，则管道内径为：d=dn-2×dnSDR =63-2×6311=51.5mm本例题中取ρ=0.75kg/m3；ν=14.02×10-6m2/s，将其带入公式7，则该管段单位长度的摩擦阻力损失为：∆P1- 2 L ＝6.9×106（Kd+192.2×dvQ1-2Q2dTT0）0.25 5 ρ51.5 庭院燃气管道水利计算表表 4=6.9×106×（ 0.1 51.5 +192.2× 51.5 ⨯ 14.02 ⨯ 10-6 71.67 ）0.25× 71.67 251.55×0.75×288.15273.15=19.31Pa/m根据上面的计算 ∆P 1- 2 L=19.31Pa/m ，已知管段 1-2 的长度 L=2m ，则：∆P 1-2 = ∆P1- 2 LL=19.31×2=36.63Pa对于管段 2-3，所带用户数为 44+58+42+12+20=176 户，由表 1 线性插值查得 176 户同时工作系数为 K=0.162，将 Q n 、K 带入公式 1，得：Q 2-3＝K t （∑KNQ n ）=1.0×0.162×176×2.1=59.88Nm 3/h管段 2-3 同管段 1-2 是预选管径 dn63 SDR11 系列 PE100 材质的聚乙烯管， 管道内径 d=51.5mm ，则：∆P 2 - 3 L ＝6.9×106（ K d +192.2× dv Q 2-3Q 2d T T 0=6.9×106×（ 0.1 51.5 +192.2× 51.5 ⨯ 14.02 ⨯ 10-6 59.88 ）0.25× 59.882 5×0.75× 288.15 273.15=13.80Pa/m已知管段 2-3 的长度 L=6m ，则：∆P 2-3 =∆P 2 - 3LL=13.80×6=82.80Pa将其列入表 4 中。