发布时间 : 星期一 文章输气管道工艺设计论文毕业论文-输气管道工艺设计答辩更新完毕开始阅读
计算的结果（压气站间距和压气站数）偏大偏多（与上述两式的计算结果相比），究
Re?0.0392，计算的水力摩阻系数偏其原因，按潘汉德尔修正式（即B式）：??0.01471小。
当然，上述初步结论有待进一步验证。
3.4 天然气在输气管计算段中的平均温度tcp
天然气在输气管道计算段中的平均温度tcp与许多参数有关：起点温度tH、地温t0、计算段长度l，总传热系数K、定压比热Cp、节流效应（或焦—汤效应）系数Di。在初算阶段，还未完全具备所必需的原始资料和数据的条件下，加之tcp与压气站间距l又互为未知数，故只能根据经验，分析和推测，近似地估算tcp值，待具备了完整的原始资料和数据时，就可通过较为精确的计算，再加以修正。
分析推测的依据主要是计算段起点的天然气温度（或压气站出口的天然气温度）tH。天然气压缩后必须用空冷器进行冷却，因此，压气站出口的天然气温度tH应为经空冷器冷却后的温度。从理论上讲，冷却温度越低越好，因为低温输送是提高输气管通过能力，降低单位费用指标的主要途径之一，是当前天然气管输工艺方面的一大研究方向。但这在目前有一个合理性和可能性的问题。在现阶段，根据俄罗斯的经验，天然气经空冷器冷却后的年平均温度应保持在14~27℃之间。
另根据“标准”规定：天然气最优年平均冷却温度应比室外年平均计算气温高10~15℃，而
[年平均计算气温=年平均气温+δt]
式中δt—对气候数据可变性的修正量，δt=2℃。
从以上所述可知，计算段起点的天然气温度tH是已知的，可根据俄罗斯的经验，从14~27℃之间取值，或根据“标准”规定取值，如“土库曼—中国”输气管道中国境内段沿线的年平均气温为10.4℃按上述公式，压气站出口的天然气温度可设定为：
tH =10.4+2+(10~15)，℃ （3-12）
如取低值，从输气工艺讲有利，但空冷器就多。
根据天然气的出站温度tH（天然气经空冷器冷却后的温度）、输气管沿线年平均地温t0，按文献[1]第二章公式（2-3）计算输气管计算段中天然气的平均温度tcp：
如不计节流效应（焦—汤效应），按下式计算：
tcp?t0?如考虑节流效应，则按下式计算： tcpt?tP?P2?t0?H01?e?a2l?Di1a2l2a2lPcp
tH?t0 （3-13） （1?e?2a2l）a2l??22?1?a2l?1?1?e?? （3-14） ?a2l??? 33
a2l?0.225?106?KcpDHlq?Cp106
式中t0—输气管轴线埋深处的土壤温度,做输气工艺方案计算时，取年平均值，℃；
tH—计算段起点的天然气温度，即天然气的出站温度，℃； P1—计算段起点压力（绝），MPa； P2—计算段终点压力（绝），MPa； Pcp—计算段中气体的平均压力，MPa；
P22?2? Pcp??P? （3-15） 1?3?P1?P2?l—计算段长度，km；
Di—平均焦—汤系数，℃/MPa； DH—输气管外径，m；
△—天然气相对密度；
Cp—天然气定压比热，kJ/（kg·℃)； Kcp—总传热系数，W/（m2·℃）； q—输气管通过能力，106m3/d。
公式中的定压比热Cp，和焦—汤系数Di均与所要计算的平均温度tcp有关。因此，在近似计算中可根据出站温度tH和年平均地温t0推测设定平均温度tcp然后根据已知的平均压力Pcp和设定的平均温度tcp计算Di和Cp。
用上面的公式计算平均温度tcp时，还必须知道计算段长l，而这是未知数，因此在近似计算中可根据设计压力、流量和管径来推测设定计算段的长度l。一般只要设定的值与计算结果大致相近即可；如果相差太大，需重新设定。
3.5 输气管末段长度lk
3.5.1 输气管末段工况的特点
输气管末段是指最后一个压气站与城市配气站之间的输气管段，其特点是除了输气功能之外（这一点与其前面各站间管段的功能相同），还具有较大的储气能力，因此输气管末段通常用作解决城市昼夜用气不均衡性的储气容器。末段储气是解决城市昼夜用气不均衡性（即解决昼夜“调峰”）的主要方法之一。
输气管末段的工况与其前面的各站间管段的工况有较大区别：对于各站间管段来说，其起点流量与终点流量是相同的；但对输气管来说，其终点流量和终点压力随城市的昼夜用气量的变化而变化。根据输气管的基本理论，输气管末段的终点压力可在较大范围内变化而不致对整条输气管的输量有明显的影响，因此可认为，末段的起点流量也和其它各站间管段一样保持不变，而其终点流量却是变化的并等于城市的用气
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量（见图3-1）：当城市用气处于低峰时（相应于图3-1的AB阶段），城市用气量（也即末段的终点流量）小于末段恒定的起点流量（等于昼夜平均用气量的4.17%），多余的气体（相应于图3-1的面积ADBA）就积存在末段管路中，我们称AB阶段为储气阶段；当用气处于高峰时（白天，相应于图3-1的BC阶段），末段的终点流量大于起点流量，如输气管末段作为储气容器，则不足的气体（相应于图3-1的面积BECB）就由积存在末段管路中的气体来补充，我们称相应于BC的阶段为补气阶段。
8用气量（%昼夜用气量）E6A42D0 4 8 12 16 20 24终点B（平均流量）C(A)
图3-1 城市昼夜用气随时间的变化
随着末段终点流量的变化，对整条输气管的输量并没有什么影响，但对压气站（实际上主要只对最后一个压气站）的出站压力和进站压力有影响。因此，输气管末段的终点流量、终点压力、以及末段的起点压力在不同的钟点都是不同的（图3-2）。
PP1BP1AABP2Al
A—储气阶段开始时；B—储气阶段终了时. 图3-2 输气管末段中气体压力的变化
PcpBPcpAP2B输气管末段中气体的流动属于不稳定流动，但在工程计算中通常还是近似地按稳定流动的计算方法来计算。
3.5.2 满足昼夜“调峰要求”的末段长度
如在输气管道一开始设计时就考虑把输气管末段储气作为解决昼夜“调峰”问题
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（全部满足或部分满足昼夜“调峰”要求）的一种措施，可采用下列近似计算方法来计算末段的长度。
末段近似计算方法的核心是压比?的函数关系式?（?），后者是由输气管平均压力公式的变换形式和输气管基本公式的变换形式演绎而来：
平均压力的变换形式：
22P221 Pcp?(P?)?P(??) （3-16） 123P?P3??1123Pcp水平输气管的变换形式：
?2???1?P2() （3-17） 2??1222q?BP1?P2?BP2??1 （3-18）
q?P2?2?1 （3-19） B1B?105.113D2.5()2 （3-20）
Δ?ZTl由（3-17）式和（3-19）式得出如下压比?的函数关系式?（?）：
?(?)??2???1(??1)??12?3PcpB2q （3-21）
为了计算方便，根据上式制成了?（?）函数表，见附录D中表D1，只要算出 的函数值，就可从表D1中查出压比?，然后就可根据查得的?，按公式（3-18）?（?）
算出末段的终点压力P2，接着就可算出末段的起点压力P1??P2。
末段近似计算法的计算步骤如下： (1) 初定末段的长度lk；
(2) 设定城市配气管网的最低允许压力P2Amin和最后一个压气站的最大允许工作压力P1Bmax；
(3) 计算储气阶段开始时的BA：
BA?105.113D2.5(1)0.5 （3-22）
??ZATl式中ZA—储气阶段开始时的天然气平均压缩性系数；
(4) 按公式（3-19）计算储气阶段开始时末段的起点压力P1A（见图3-1和图3-2，A点，此时输气管末段起点和终点的流量相等）：
PP22A?(1A?q2) （3-23） BA 36