第五章燃?xì)夤芫W(wǎng)水力計算第一節(jié)管道內(nèi)燃?xì)饬鲃踊痉匠淌降诙?jié)燃?xì)夤艿浪τ嬎愎胶蛨D表第三節(jié)燃?xì)夥峙涔芫W(wǎng)計算流量第四節(jié)管網(wǎng)水力計算級油氣儲運城市燃?xì)馀渌?/13/20241第1頁一、不穩(wěn)定流動方程式二、穩(wěn)定流動方程式三、燃?xì)夤艿滥Σ磷枇ο禂?shù)第一節(jié)管道內(nèi)燃?xì)饬鲃踊痉匠淌?/13/20242第2頁方程組由運動方程（4-3）、連續(xù)性方程（4-6）和狀態(tài)方程（4-7）組成方程組可用來求得在燃?xì)夤艿乐腥我粩嗝鎥和任一時間τ氣流參數(shù)P、ρ和W。這一方程組為4/13/20243第3頁式4-84/13/20244第4頁簡化后方程組在進行燃?xì)夥峙湎到y(tǒng)不穩(wěn)定流工況計算時，可采取簡化后方程組：4/13/20245第5頁⑷公式應(yīng)用上述方程組在進行線性化處理后，加上起始條件和邊界條件，可采取有限元法，也可采取差分法，求得管道內(nèi)燃?xì)膺\動參數(shù)與坐標(biāo)x和時間τ關(guān)系P（x,τ）、ρ（x,τ）和W（x,τ）。4/13/20246第6頁二、穩(wěn)定流動方程式

除單位時間內(nèi)輸量波動大超高壓天然氣長輸管線，要用不穩(wěn)定流進行計算外，在大多數(shù)情況下，設(shè)計城市然燃?xì)夤艿罆r燃?xì)饬鲃硬环€(wěn)定性可不予考慮。實際計算中計算流量，是按計算月中最大小時計算流量進行，所以，能夠按穩(wěn)定流進行計算。

4/13/20247第7頁1.穩(wěn)定流計算中能夠忽略問題穩(wěn)定流計算中，將某一時間段，管內(nèi)燃?xì)饬髁靠醋鞣€(wěn)定流，即參數(shù)不隨時間而改變，即4/13/20248第8頁2.穩(wěn)定流基本方程組進行簡化后，可得穩(wěn)定流基本方程組4-104/13/20249第9頁3.對方程進行預(yù)處理由連續(xù)性方程得式4-11式中M—質(zhì)量流量；Q0—標(biāo)準(zhǔn)情況下體積流量4/13/202410第10頁將式4-11改寫由此得式4-12：4/13/202411第11頁由狀態(tài)方程可得式4-134/13/202412第12頁將和代入4/13/202413第13頁可得式4-144/13/202414第14頁對上式進行積分：4/13/202415第15頁得：4.燃?xì)夤艿阑居嬎愎?/13/202416第16頁符號意義：P1—管道起點燃?xì)饨^對壓力，Pa；P2—管道終點燃?xì)饨^對壓力，Pa;P0—標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，P0=101325Pa；λ—燃?xì)夤艿浪ψ柘禂?shù)；Q0—燃?xì)夤艿烙嬎懔髁浚琋m3/s；d—燃?xì)夤艿纼?nèi)徑，m；4/13/202417第17頁ρ0—標(biāo)準(zhǔn)情況下燃?xì)夤艿烂芏龋琸g/Nm3；T—燃?xì)饨^對溫度，K；T0—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)絕對溫度，T0=273.15K；Z—燃?xì)鈮嚎s因子；Z0—標(biāo)準(zhǔn)情況下燃?xì)鈮嚎s因子；Z0=1L—燃?xì)夤艿烙嬎汩L度，m。4/13/202418第18頁用于計算低壓燃?xì)夤艿罆r式4-15可給予簡化。4/13/202419第19頁對于低壓燃?xì)夤艿溃J(rèn)為Pm=P0,

代入4-15,可得5.低壓燃?xì)夤艿阑居嬎愎剑?/13/202420第20頁6.高、中壓管道基本計算公式考慮城市燃?xì)夤艿缐毫ζ胀ǘ荚?.6MPa以下，Z≈Z0=1,則中高壓管道計算公式變?yōu)椋?/p>

4/13/202421第21頁P1—管道起點燃?xì)饨^對壓力，kPa；P2—管道終點燃?xì)饨^對壓力，kPa;λ—燃?xì)夤艿浪ψ柘禂?shù)；Q0—燃?xì)夤艿烙嬎懔髁浚琋m3/h；d—燃?xì)夤艿纼?nèi)徑，mm；ρ0—標(biāo)準(zhǔn)情況下燃?xì)夤艿烂芏龋琸g/Nm3；T—燃?xì)饨^對溫度，K；T0—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)絕對溫度，T0=273.15K；Z—燃?xì)鈮嚎s因子；L—燃?xì)夤艿烙嬎汩L度，km。4/13/202422第22頁7.低壓管道基本計算公式4-184/13/202423第23頁符號意義ΔP—管道起點燃?xì)饨^對壓力，Pa；λ—燃?xì)夤艿浪ψ柘禂?shù)；Q0—燃?xì)夤艿烙嬎懔髁浚琋m3/h；d—燃?xì)夤艿纼?nèi)徑，m；ρ0—標(biāo)準(zhǔn)情況下燃?xì)夤艿烂芏龋琸g/Nm3；T—燃?xì)饨^對溫度，K；T0—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)絕對溫度，T0=273.15K；L—燃?xì)夤艿烙嬎汩L度，m。4/13/202424第24頁三、燃?xì)夤艿浪δψ柘禂?shù)摩擦阻力系數(shù)λ是反應(yīng)管內(nèi)燃?xì)饬鲃幽Σ磷枇σ粋€無因次系數(shù)；其數(shù)值與燃?xì)庠诠軆?nèi)流動情況、燃?xì)庑再|(zhì)、管道材質(zhì)（管道內(nèi)壁粗糙度）及連接方法、安裝質(zhì)量相關(guān)。是雷諾數(shù)Re和相對粗糙度函數(shù)

4/13/202425第25頁雷諾數(shù)4/13/202426第26頁管壁粗糙度因為制管及焊接及安裝過程中種種原因，管內(nèi)壁難免是凹凸不平普通用絕對當(dāng)量粗糙度和相對當(dāng)量粗糙度來描述管壁粗糙度絕對當(dāng)量粗糙度是指管內(nèi)壁凸起高度統(tǒng)計平均值。相對當(dāng)量粗糙度是絕對當(dāng)量粗糙度與管道內(nèi)半徑之比。4/13/202427第27頁流態(tài)劃分與邊界雷諾數(shù)流體在管路中流態(tài)劃分為兩大類：層流和紊流。4/13/202428第28頁流態(tài)劃分與邊界雷諾數(shù)流體在管路中流態(tài)劃分為兩大類：層流和紊流。4/13/202429第29頁1.層流區(qū)在層流區(qū)（Re≤2100）,摩阻系數(shù)λ值僅與雷諾數(shù)相關(guān)，可用式4-19計算：

式中Re—雷諾數(shù)，；d—管道內(nèi)徑，m；w—燃?xì)饬鲃訑嗝嫫骄魉伲琺/s；ν—運動粘度，m/s2

4/13/202430第30頁2.臨界區(qū)當(dāng)2100<Re≤3500時，稱為臨界區(qū)。臨界區(qū)摩阻系數(shù)，采取式（4-20）扎依琴科公式計算

4/13/202431第31頁3.紊流區(qū)當(dāng)Re>3500時則為紊流區(qū)。紊流區(qū)包含水力光滑區(qū)、紊流過渡區(qū)（混合摩擦區(qū)）和阻力平方區(qū)。紊流區(qū)情況復(fù)雜，公式含有各種多樣，可分為通用公式和專用公式。4/13/202432第32頁3.紊流區(qū)—⑴通用公式①柯列勃洛克公式式（4-21）4/13/202433第33頁3.紊流區(qū)—⑴通用公式②阿里特蘇里公式式4-22是柯列勃洛克公式一個簡化形式。式中d—管道內(nèi)徑，mm；

Δ—管道內(nèi)壁粗糙度，mm。鋼管普通取Δ=0.1~0.2mm，塑料管普通取Δ=0.01mm。

4/13/202434第34頁3.紊流區(qū)—⑴通用公式

③謝維列夫公式

它是適合用于新鑄鐵管紊流區(qū)綜合公式

式中m—系數(shù)，當(dāng)鑄鐵管為正常規(guī)格長度時，m=0.284。則上式可寫成4/13/202435第35頁3.紊流區(qū)—⑴通用公式公式中d—管道內(nèi)徑，m。4/13/202436第36頁3.紊流區(qū)—⑵專用公式①水力光滑區(qū)A.尼古拉茲公式當(dāng)時，其摩阻系數(shù)為式4-254/13/202437第37頁3.紊流區(qū)—⑵專用公式當(dāng)時，摩阻系數(shù)半經(jīng)驗公式為式4-26

4/13/202438第38頁3.紊流區(qū)—⑵專用公式B.謝維列夫公式對于新鋼管采取式4-274/13/202439第39頁3.紊流區(qū)—⑵專用公式對于新鑄鐵管，當(dāng)時采取式4-284/13/202440第40頁3.紊流區(qū)—⑵專用公式②過渡區(qū)A.謝維列夫公式對于新鋼管，當(dāng)時采取4-29式：4/13/202441第41頁3.紊流區(qū)—⑵專用公式對于新鑄鐵管，當(dāng)時采取式4-304/13/202442第42頁3.紊流區(qū)—⑵專用公式③尼古拉茲公式

當(dāng)時，采取4-314/13/202443第43頁3.紊流區(qū)—⑵專用公式B.謝維列夫公式對于新鋼管，當(dāng)時采取式4-324/13/202444第44頁3.紊流區(qū)—⑵專用公式對于新鑄鐵管，當(dāng)時采取4-33式4/13/202445