水力计算教材(3)

2019-08-02 01:36

Q3= Q3-4=46.29Nm3/h Q4= Q4-5=26.88Nm3/h Q5= Q5-6=12.63Nm3/h Q6= 1.0×0.188×32×2.1=12.63Nm3/h

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,调压箱位置的节点压力已知,在本例题中,调压箱出口压力为2800Pa,即节点1的节点压力为2800Pa,则节点2的节点压力为节点1的节点压力与管段1-2的管段压降之差,节点3的节点压力为节点2的节点压力与管段2-3的管段压降之差以此类推:

P1=3000Pa

P2=P1-△P1-2=2800-38.63=2761.37Pa P3=P2-△P2-3=2761.37-82.80=2678.57Pa P4=P3-△P3-4=2678.57-46.05=2632.52Pa P5=P4-△P4-5=2632.52-50.09=2582.43Pa P6=P5-△P5-6=2582.43-12.51=2569.92Pa

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三、户内燃气管道水力计算

1、计算方法:

户内燃气管道压力降ΔP = 管段压力降 + 燃气表压力降 — 附加压力

管段压力降 = 沿程压力降 + 局部阻力

2、管段压力降计算

? 方法一:计算局部阻力损失法

当燃气流经三通、弯头、变径管、阀门等管道附件时,由于几何边界的急剧改变,燃气流线的变化,必然产生额外的压力损失,称之为局部阻力损失。

在进行城市燃气管网水力计算时,管网的局部阻力损失一般不逐项计算,可按燃气管道摩擦阻力损失的5%-10%进行估算。

对于街坊内庭院管道和室内管道,由于管道附件较多,压力损失主要消耗在局部阻力损失,常需要按下式逐一计算。

W2△Pj=??ρ

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(公式8)

式中 △Pj——局部阻力的压力损失(Pa);

(局部阻力系数可由表5查得); ??——计算管段中局部阻力系数的总和W——管段中燃气流速(m/s); ρ0——燃气的容重(kg/Nm3)。

管段压力降△P=△Pl+△Pj(△Pl—沿程压力降,计算方法如公式2)

? 方法二:当量长度计算法

局部阻力损失一般用当量长度来计算,各种管件折成相同管径管段的当量长度L2。

则管段的计算长度L等于管段实际长度L1与局部阻力系数的当量长度L2之和。局部阻力系数对应的当量长度可根据下式计算:

L2=

式中 d——管道内径(m);

λ——燃气管道的摩擦阻力系数,计算公式同公式3、4、5、6;

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???d (公式9)

?计算长度L=L1+ L2,单位长度摩擦阻力损失同公式2。

3、附加压力计算

由于燃气与空气的密度不同,当管段始末端存在标高差值时,在燃气管道中将产生附加压头。因此,计算室内燃气管道及地面标高变化相当大的室外或厂区的低压燃气管道时,应考虑因高程差而引起的燃气附加压力。燃气的附加压力可按下式计算:

?P附=g(ρk -ρm)·△H =9.81×(1.293-0.75)×△H (公式10) 式中 ?P附 —沿燃气流动方向管段终端及始端的标高差,计算时注意正负号(Pa);

ρk — 空气的密度(kg/m3),一般取1.293;

ρm — 燃气的密度(kg/m3),为方便计算,这里统一取0.75; △H — 燃气管道终、起点的高程差(m)。 例如:

P2=P1+△H 对天然气:P2≥P1

P1max=3000Pa,如果P2>P1,P2点压力大于3000Pa,将产生脱火。 为了避免高层最高点用户用气压力过高,调压器出口压力一般要设定小于3000Pa,一般视情况设定为2600-2800Pa。

4、燃气表压力降

表的压损一般取150Pa。

5、各管段的实际压力损失

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为管段压力降与附加压头之差:?P实= ?P-?P附

6、例题

表5 管件局部阻力系数直流三通分流三通90°弯头DN1590°弯头DN25变径球阀旋塞DN151.001.502.202.100.354.004.00

户内燃气管道水利计算步骤如下:

(1)将个管段顺序编号,凡是管径变化或流量变化处均应编号,如图4、

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图5所示。

(2)根据同时工作系数,求各管段的计算流量,计算方法同庭院计算流量的计算。

(3)算出各管段的局部阻力系数,各管件的局部阻力系数可由表5查得,并求出局部阻力系数的当量长度L2。当量长度按公式9进行计算。

(4)计算管段的压力损失,求得管段单位长度摩擦阻力损失后,乘以管段的计算长度,即得该管段的压力损失。

室内燃气管道单位长度摩擦阻力损失同公式2。 管段压力损失:

?P=

??LL

(5)计算各管段的附加压头,用公式10。

(6)求得各管段的实际压力损失,为管段压力与附加压头之差。 (7)求室内燃气管道的总压降。

结合上述步骤,以图4所示系统为例计算户内燃气管道的水力计算: 管段0-1所带的用户数为1户,每户的额定用气量为2.1Nm3/h(燃气灶取1.0Nm3/h,家用燃气热水器取1.1 Nm3/h),由表1查得1台燃气双眼灶和快速热水器的同时工作系数为1.00,则管段1-2的计算流量为:

Q=1.0×1.00×1×2.1=2.1 Nm3/h

同理可求出其他管段的计算流量,并将其列入表7中。 管段0-1中燃气的流速?:

4Q4?2.1??3.30m/s

3600?d23600?3.14?0.0152d?0.015?3.30??3534 则 Re?v14.02?10?6??Re>3500,处于紊流状态,则:

?0.168???0.11????153536??0.25?0.044

各管件局部阻力系数可由表5查得,管段0-1的局部阻力系数如下表6所示:

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