1、1输气管道设计与管理综合复习资料一、填空题1、天然气是一种混合气体，混合气体的物理性质决定于天然气组成和各组分气体的性质。天然气的组成有三种表示方法：即容积组成、摩尔组成和质量组成。2、对于长距离输气管线，当 Q、D、P 1max、P 2min一定时，输气管末段的最大长度为： ，此时管末段的储气能力为 0 。储气能力21maxinaPLC最大的末段长度为 Lmax的 0.5 倍。8、对下图所示的两条简单管路，如果起点压力相同，在任一长度 x 处，线路 1 的各点流速（小于） 线路 2 的流速，线路 1 的终点压力（大于）线路 2 的终点压力。这主要是由于气体的 可压缩性 造成的。线 路 1 线
2、 路 2 起 点 终 点 3、为离心压气机配管时，常有出、入口相连的回流管路，其目的是避免压气机产生 湍振 。4、北美、西欧有关的管道标准已规定，20 英寸以上的气管应加内涂层，长距离输气管内壁一般涂敷有机树脂涂层的主要优点有：提高管线输气量、增强防腐性能。25、工程上用压缩因子来表示真实气体与理想气体 PVT 特性之间的差别，该值偏离 1 愈远，表明气体的 PVT 性质偏离理想气体性质愈远。6、天然气的相对密度是指同一压力和温度下气体密度与空气密度之比，无量纲。7、单位体积干天然气中所含水蒸汽的质量称 含水量，它与天然气的 压力 、 温度 有关。当天然气被水饱和时，其温度也称为 露点 。8、
3、管输天然气最主要的三项质量指标为： 热值 、 含水量 、 H2S 和 CO2 含量 。9、沿线地形激烈起伏对输气管输量有影响，当线路纵断面图与通过管路起点水平线所围面积为正时，其输量 减小 ；面积为负时，输量 增大 。这是由于气体 密度 沿管长变化所致。10、输气管内能否形成水合物主要取决于：(1) 压力和温度 ；(2) 足够的水分 。密度 大 的天然气易形成水合物。11、输气管内产生水合物堵塞事故时，采用 降压 方法最简便，可迅速使水合物分解，管路畅通。12、首站入口压力一定的多压气站输气干线，若某站停运，则停运站号愈 小 ，输量下降愈 大 。与正常运行相比，停运站上游各站压力均 上升 ，停
4、运站下游各站压力均 下降 ，愈靠近停运站，压力变化幅度 大 。13、为防止未经深度加工天然气输送管道中出现水化物，工业上常用 甲醇 和 乙二醇 作为防冻剂。3二、分析题1、已知输气管流量基本公式为： ，分析管路的终点压0.52QZPDCzTL力对流量的影响。答：根据流量计算公式，得2522CDZpZQ令 , 代入上式中，10:QZp得： 2C若 ， ， ，由上式得0Zpmaxmax0QPC故 ，将 与 看作变量，上式为圆方程，如图所示：12maxQaxQ由图可以看出：（1） 终点压力 在高压范围内的变化对 Q 影响很大。Zp（2） 终点压力 在低压范围内的变化对 Q 影响不大。（3） 一般保持
5、在 左右，这样不但节省功率，降低输气成本，ZQ21还能降低能耗。42、已知输气管压力分布方程为： ，推导平均压力计算22xQZxPPL公式以及平均压力点距起点的距离在 0.5L 附近变化的依据。答：（1）输气管停止输气时，全线最终达到某一压力，即平均压力。根据管内平衡前后质量守恒可得平均压力：= =3223ZQpZQp2（2）输气管道上压力为平均压力的点距起点的距离： LpxZQj20当 时，得：x 0=5/9L0.55LQj3,当 时，得：ZLppLpx ZQZQZQj 22220 94limli 根据求极限的洛必达法则，以 为变量求导，得：LpxQZ5.0723360故 从 0 变化到 ,
6、 从 0.55L 变化到 0.5L。Z0x三、问答题1、 输气系统的组成及特点有哪些？ 答：整个输气系统是由矿场集气管网、干线输气管道（网） 、城市配气管网和与这些管网相匹配的站、场装置组成。特点：1. 从生产到使用各环节紧密相连。5主要有采气、净气（除尘、脱水、脱硫等） 、输气、储气、供配气 5 个环节。2.气体可压缩性对输气和储气的影响。（1）上下站输量不等时，压力变化较为平缓。（2）输气管中体积流量沿着管长而改变，起始流量小，终点流量大。（3）输气管末端储气。3.可充分利用地层压力输气。2、输气管的流量基本公式为： TLZDPCQQ520)(分析管径、管长、温度对输量的影响。 （10 分
7、）答：（1）管径。 831122QD输气管的通过能力与管径的 2.67 次方成正比。管径越大，输气量越大。直径增大 1 倍，流量增大 6.4 倍。故加大直径是增加输气管流量的好办法。（2）管长。 0.51221QL流量与长度的 0.5 次方成反比。长度越短，输气能力越大。长度减小 1 半，流量增加 41.4%。6（3）温度。 0.512TQ流量与输气温度的 0.5 次方成反比。输气温度越低，输气能力越大。四、计算题1、已知输气管长 100 公里，内径 900mm，平均压力为 5MPa，平均温度为5，输送介质为甲烷，其临界压力为 44.91105Pa，临界温度为191.05K，求工程标准状态下输
8、气管内气体的体积。解：(1)气体临界压力 44.91105PacmP临界温度 191.05KT7(2)对比压力 13.9.450Pr对比温度 6278T(3)查图知：Z 1=0.88(4)求气体体积：输气管体积 3221 658109.43mLDV标准状态下气体体积35100 49107.18.0322365TPZ式中，Z=12、图示两组管系起、终点压力相同，管径、管长等参数相同，求下述不同连接方式的输量比 Qb/Qa。 L/2 L/2 Qb Qa 解：由于两组管系起终点压力相同，管径管长等参数相同，故输气量之比就是流量系数之比,设 长度的单独管道流量系数为 K。2KKLKa 3921932
9、222 Kb 54.23742222故 785.035.KQab3、如图示，已知压气站方程： ，管路方程：PQ212723480。式中单位： Q m 3/s; P Pa; L m; D mPLDQZ22510/.8La=260km， Lb=145km， Da=1m， T293K， Z0.9，压气站入口压力保持不变，为 5.2MPa。(1) 压气站仅向 A 城供气，当管 A 终点压力 Pza1.5MPa 时，求压气站出口压力和城市 A 的供气量 Qa。(2) 管线 B 建成后，压气站同时向城市 A 和城市 B 供气，站流量增大为原流量的 1.2 倍，A 城的供气量减少为原流量的 98.2。a、求
10、管路 A 终点压力 Pza；b、若管 B 终点压力 Pzb=1MPa，求 B 城供气量和管 B 的直径。(3) 若运行最高出站压力为 7.5MPa，B 管尾端最低压力为 1MPa，求不影响城市 B 用户用气的最长检修时间。ABP1DbDa解：（1）仅向 A 城供气，联立压气站方程和管路方程，PQ212723480LDQZ5/.其中， p2得到 =271048.3.a2.5/10LQpaZ代入数据，得： 1/02610.48.3.5 32676 aQ求得： smQa/92.3压气站出口压力 MPp 4.792.510.102. 76（2）压气站流量 smQa/453总9现在 A 城的供气量 sm
11、QaA/80.42%.983利用压气站方程 ，求得：P2127340.压气站出口压力 MPap 21.74.51.3.5726 利用管路方程 ，求得：QLDQZ25/.管路 A 终点压力 a 0.680.4210.7 326B 城供气量 smAB /9.54总利用管路方程 ，代入数据，得：PLDQZ22/.2.56 1039810102.7 求得：D=0.5m.（3）已知 MPa5.7max1a1min2利用管路方程 ，求得：QLDQZ2520/.P9.ax2 39.in1求 ，mpjipj MPaPj 327.53max2a1axax 同理，得 pj794.min 36200inax 4.10258459.0123135)794(.541D mlTZVszpjj min9.86Qbs4、已知某输气管内 P=44105Pa，T=278.15K，气体的容积组成为CH4=97,C 2H6=2,C 3H8=0.5,C 4H10=0.5，计算该天然气的平均分子量、10工程标准条件下天然气的密度和相对密度。 （10 分）解：平均相对分子质量 63.1580.45.032.1697.0yi工程标准条件下天然气的密度 742.01.263VM相对密度 5738.0291.4a
