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. 《輸氣管道設(shè)計(jì)與管理》綜合復(fù)習(xí)資料 一、填空題 1、天然氣是一種混合氣體，混合氣體的物理性質(zhì)決定于天然氣組成和各組分氣體的性質(zhì)。天然氣的組成有三種表示方法：即容積組成、摩爾組成和質(zhì)量組成。 2、對(duì)于長(zhǎng)距離輸氣管線(xiàn)，當(dāng)Q、D、P1max、P2min一定時(shí)，輸氣管末段的最大長(zhǎng)度為：，此時(shí)管末段的儲(chǔ)氣能力為 0 。儲(chǔ)氣能力最大的末段長(zhǎng)度為L(zhǎng)max的 0.5 倍。 8、對(duì)下圖所示的兩條簡(jiǎn)單管路，如果起點(diǎn)壓力相同，在任一長(zhǎng)度x處，線(xiàn)路1的各點(diǎn)流速（小于） 線(xiàn)路2的流速，線(xiàn)路1的終點(diǎn)壓力（大于）線(xiàn)路2的終點(diǎn)壓力。這主要是由于氣體的 可壓縮性 造成的。 3、為離心壓氣機(jī)配管時(shí)，常有出、入口相連的回流管路，其目的是避免壓氣機(jī)產(chǎn)生 湍振 。 4、北美、西歐有關(guān)的管道標(biāo)準(zhǔn)已規(guī)定，20英寸以上的氣管應(yīng)加內(nèi)涂層，長(zhǎng)距離輸氣管內(nèi)壁一般涂敷有機(jī)樹(shù)脂涂層的主要優(yōu)點(diǎn)有：提高管線(xiàn)輸氣量、增強(qiáng)防腐性能。 5、工程上用壓縮因子來(lái)表示真實(shí)氣體與理想氣體PVT特性之間的差別，該值偏離1愈遠(yuǎn)，表明氣體的PVT性質(zhì)偏離理想氣體性質(zhì)愈遠(yuǎn)。 6、天然氣的相對(duì)密度是指同一壓力和溫度下氣體密度與空氣密度之比，無(wú)量綱。 7、單位體積干天然氣中所含水蒸汽的質(zhì)量稱(chēng) 含水量，它與天然氣的 壓力 、 溫度 有關(guān)。當(dāng)天然氣被水飽和時(shí)，其溫度也稱(chēng)為 露點(diǎn) 。 8、管輸天然氣最主要的三項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)為： 熱值 、 含水量 、 H2S 和 CO2含量 。 9、沿線(xiàn)地形激烈起伏對(duì)輸氣管輸量有影響，當(dāng)線(xiàn)路縱斷面圖與通過(guò)管路起點(diǎn)水平線(xiàn)所圍面積為正時(shí)，其輸量 減小 ；面積為負(fù)時(shí)，輸量 增大 。這是由于氣體 密度 沿管長(zhǎng)變化所致。 10、輸氣管內(nèi)能否形成水合物主要取決于： (1) 壓力和溫度 ； (2) 足夠的水分 。密度 大 的天然氣易形成水合物。 11、輸氣管內(nèi)產(chǎn)生水合物堵塞事故時(shí)，采用 降壓 方法最簡(jiǎn)便，可迅速使水合物分解，管路暢通。 12、首站入口壓力一定的多壓氣站輸氣干線(xiàn)，若某站停運(yùn)，則停運(yùn)站號(hào)愈 小 ，輸量下降愈 大 。與正常運(yùn)行相比，停運(yùn)站上游各站壓力均 上升 ，停運(yùn)站下游各站壓力均 下降 ，愈靠近停運(yùn)站，壓力變化幅度 大 。 13、為防止未經(jīng)深度加工天然氣輸送管道中出現(xiàn)水化物，工業(yè)上常用 甲醇 和 乙二醇 作為防凍劑。 二、分析題 1、已知輸氣管流量基本公式為：，分析管路的終點(diǎn)壓力對(duì)流量的影響。 答：根據(jù)流量計(jì)算公式，得 令, 代入上式中， 得： 若，，，由上式得 故，將與看作變量，上式為圓方程，如圖所示： 由圖可以看出： （1） 終點(diǎn)壓力在高壓范圍內(nèi)的變化對(duì)Q影響很大。 （2） 終點(diǎn)壓力在低壓范圍內(nèi)的變化對(duì)Q影響不大。 （3） 一般保持在左右，這樣不但節(jié)省功率，降低輸氣成本，還能降低能耗。 2、已知輸氣管壓力分布方程為：，推導(dǎo)平均壓力計(jì)算公式以及平均壓力點(diǎn)距起點(diǎn)的距離在0.5L附近變化的依據(jù)。 答：（1）輸氣管停止輸氣時(shí)，全線(xiàn)最終達(dá)到某一壓力，即平均壓力。根據(jù)管內(nèi)平衡前后質(zhì)量守恒可得平均壓力： == （2）輸氣管道上壓力為平均壓力的點(diǎn)距起點(diǎn)的距離： 當(dāng)時(shí)，得：x0=5/9L≈0.55L 當(dāng)時(shí)，得： 根據(jù)求極限的洛必達(dá)法則，以為變量求導(dǎo)，得： 故從0變化到, 從0.55L變化到0.5L。 三、問(wèn)答題 1、 輸氣系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)有哪些？ 答：整個(gè)輸氣系統(tǒng)是由礦場(chǎng)集氣管網(wǎng)、干線(xiàn)輸氣管道（網(wǎng)）、城市配氣管網(wǎng)和與這些管網(wǎng)相匹配的站、場(chǎng)裝置組成。 特點(diǎn)：1. 從生產(chǎn)到使用各環(huán)節(jié)緊密相連。 主要有采氣、凈氣（除塵、脫水、脫硫等）、輸氣、儲(chǔ)氣、供配氣5個(gè)環(huán)節(jié)。 2.氣體可壓縮性對(duì)輸氣和儲(chǔ)氣的影響。 （1）上下站輸量不等時(shí)，壓力變化較為平緩。 （2）輸氣管中體積流量沿著管長(zhǎng)而改變，起始流量小，終點(diǎn)流量大。 （3）輸氣管末端儲(chǔ)氣。 3.可充分利用地層壓力輸氣。 2、輸氣管的流量基本公式為： 分析管徑、管長(zhǎng)、溫度對(duì)輸量的影響。（10分） 答：（1）管徑。 輸氣管的通過(guò)能力與管徑的2.67次方成正比。管徑越大，輸氣量越大。直徑增大1倍，流量增大6.4倍。故加大直徑是增加輸氣管流量的好辦法。 （2）管長(zhǎng)。 流量與長(zhǎng)度的0.5次方成反比。長(zhǎng)度越短，輸氣能力越大。長(zhǎng)度減小1半，流量增加41.4%。 （3）溫度。 流量與輸氣溫度的0.5次方成反比。輸氣溫度越低，輸氣能力越大。 四、計(jì)算題 1、已知輸氣管長(zhǎng)100公里，內(nèi)徑900mm，平均壓力為5MPa，平均溫度為5℃，輸送介質(zhì)為甲烷，其臨界壓力為44.91105Pa，臨界溫度為191.05K，求工程標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下輸氣管內(nèi)氣體的體積。 解：(1)氣體臨界壓力44.91105Pa 臨界溫度191.05K (2)對(duì)比壓力 對(duì)比溫度 (3)查圖知：Z1=0.88 (4)求氣體體積： 輸氣管體積 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體體積 式中，Z=1 2、圖示兩組管系起、終點(diǎn)壓力相同，管徑、管長(zhǎng)等參數(shù)相同，求下述不同連接方式的輸量比Qb/Qa。 解：由于兩組管系起終點(diǎn)壓力相同，管徑管長(zhǎng)等參數(shù)相同，故輸氣量之比就是流量系數(shù)之比,設(shè)長(zhǎng)度的單獨(dú)管道流量系數(shù)為K。 故 3、如圖示，已知壓氣站方程：，管路方程：。式中單位：Q m3/s; P Pa; L m; D m La=260km， Lb=145km，Da=1m，T＝293K，Z＝0.9，壓氣站入口壓力保持不變，為5.2MPa。 (1) 壓氣站僅向A城供氣，當(dāng)管A終點(diǎn)壓力Pza＝1.5MPa時(shí)，求壓氣站出口壓力和城市A的供氣量Qa。 (2) 管線(xiàn)B建成后，壓氣站同時(shí)向城市A和城市B供氣，站流量增大為原流量的1.2倍，A城的供氣量減少為原流量的98.2％。a、求管路A終點(diǎn)壓力Pza；b、若管B終點(diǎn)壓力Pzb=1MPa，求B城供氣量和管B的直徑。 (3) 若運(yùn)行最高出站壓力為7.5MPa，B管尾端最低壓力為1MPa，求不影響城市B用戶(hù)用氣的最長(zhǎng)檢修時(shí)間。 A B P1 Db Da 解：（1）僅向A城供氣，聯(lián)立壓氣站方程和管路方程， 其中， 得到= 代入數(shù)據(jù)，得： 求得： 壓氣站出口壓力 （2）①壓氣站流量 現(xiàn)在A城的供氣量 利用壓氣站方程，求得： 壓氣站出口壓力 利用管路方程，求得： 管路A終點(diǎn)壓力 ②B城供氣量 利用管路方程，代入數(shù)據(jù)，得： 求得：D=0.5m. （3）已知 利用管路方程，求得： 求， 同理，得 4、已知某輸氣管內(nèi)P=44105Pa，T=278.15K，氣體的容積組成為CH4=97％,C2H6=2％,C3H8=0.5％,C4H10=0.5％，計(jì)算該天然氣的平均分子量、工程標(biāo)準(zhǔn)條件下天然氣的密度和相對(duì)密度。（10分） 解：平均相對(duì)分子質(zhì)量 工程標(biāo)準(zhǔn)條件下天然氣的密度 相對(duì)密度 .