2、低压煤层气环状集输管网的管径计算解析.docVIP

低压煤层气环状集输管网的管径计算 中国石油工程设计有限公司华北分公司 李树清 中国石油工程设计有限公司北京分公司 李 轲 摘 要：本文通过对低压煤层气环状集输管网管径计算的基本原理介绍和计算示例，阐述了如何运用这些理论和公式来解决实际问题，提供了如何进行低压煤层气复杂环状集输管网管径计算的方法，以供今后类似工程设计参考借鉴。低压煤层气的集输，采用环状集输管网工艺，在国内属于首创，是一种新的尝试和创新。 关键词： 低压 煤层气 环状 集输 管网 管径 计算 ………………（式2-1）； 式中： P1——管道起点压力kg/cm2（绝）； P2——管道终点压力kg/cm2（绝）； L——管道的计算长度km； Q0——气体的流量Nm3/h； d——管道的内经cm； ?——气体的相对密度； T——气体的温度k； T0——标况下的绝对温度273.15k； λ——摩阻力系数； 2.2 管径计算公式推导 如图2-1，假定： 1）、管道的起、终点地形高差不大于200m。 2）、环形集气管网由同径管组成。 3）、上半环各管段天然气流量为Q1~Qn，它们通过A点、B点、……、I点输至O点。下半环各管段天然气流量为q1~qn，它们通过A点、b点、……、j点输至O点。 4）、A点为上、下两个半环管道的起点（零点），其压力为P1.。O点为上下两个半环管道的汇合点，也就是环网的终点，此点压力为P2。 图2-1. 环形管网计算简图 根据上述假定，我们就可以将环形管网的上、下半环分别按直线支状管网来考虑，这个支状管网的干线是由同径管组成的。见图2-2所示。 图2-2. 同径管计算简图 上、下两个半环的气体按上述方向流动，因此A-B-O和A-b-O管段的压差相等，因起、终点在同一处，压力平方差必然相等。 将（式2-1）变形整理得： ………………（式2-2）； 根据上图2-2.，由（式2-2）可得出各管段的值： 第1段： 第2段：， ……：……， 第i段：， ……：……， 第n段：， 将以上第1段至第n段公式的两边相加得： 整理得：………………（式2-3） 或：………………（式2-4） 式中：P1——管道起点压力kg/cm2（绝）； P2、P3、Pi、Pi+1 、Pn——管道中间节点压力kg/cm2（绝）； Pn+1——管道终点压力kg/cm2（绝）； Li——各管段的计算长度km； Q0i——各管段内气体的流量Nm3/h； d——管道的内经cm； ?——气体的相对密度 T——气体的温度k； T0——标况下的绝对温度273.15k； λi——各管段的摩阻力系数； 2.3 管道流速计算公式推导 1）、流速公式 ………………（式2-5） 式中：Vm——管道平均流速m/s； A——管道的截面积m2； d——管道的内经m； QP——操作状态下管内气体的流量m3/h； 2）、流量计算公式 ………………（式2-6） 式中：Qp——操作状态气体的流量m3/h Qo——标况下气体的流量m3/h R——通用气体常数，8.3145 kPa.m3/kgmol.k； 22.4——标况下每千克摩尔气体的体积m3/kgmol P——操作压力kPa； T——操作温度k； 3）、流速计算公式 将（式2-6）带入（式2-5）并整理得： ………………（式2-7） 式中：Vm——管道平均流速m/s Qo——标况下气体的流量m3/h Z——操作条件下气体的压缩系数 T——操作温度k； d——管道的内经m； P——操作压力kPa； R——通用气体常数，8.3145 kPa.m3/kgmol.k； 22.4——标况下每千克摩尔气体的体积m3/kgmol 2.4 管道雷诺数计算公式推导 1）、诺数公式 （1）、用流速表示时： ………………（式2-8） 式中：Re——管道雷诺数； d——管道的内经m； Vm——管道平均流速m/s； ——操作状态气体的运动粘度，m2/s； （2）、用体积流量表示时： ………………（式2-9） 式中：Re——管道雷诺数； Qp——操作状态气体的流量m3/h d——管道的内经m； ——操作状态气体的运动粘度，m2/s； 3）、用质量流量表示时： 由于：………………（式2-10） 式中：——操作状态气体的运动粘度，m2/s； μ——操作状态气体的动力粘度，kg/m.s； ρ——操作状态气体的密度kg/m3 将（式1-10）代入（式2-9）得：，又因为，代入得： ………………（式2-11） 式中：Re——管道雷诺数； G——气体的质量流量m3/h d——管道的内经m； μ——动力粘度，kg/m.s； 又因为气体的质量： ………………（式2-12） 式中：G——气体的质量流量m3/h； Qo——标况下气体的流量m3/h； ?——气体的相对密度； ——标况下