燃气长输管道的稳态分析研究李晓凤摘要：采用清洁能源可以缓解环境问题，清洁能源中的燃气常采用长输管线进行运输。通过分析燃气长输管道稳态流动，建模、分析计算得出了燃气长输管线的稳态流动计算公式，并将其应用于某一燃气长输管道进行了计算。关键词：燃气；长输管道；稳态流动；模拟：TE832；TK018：ADOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.14.132近年来，温室气体导致的温室效应越来越明显，造成气候显著变化。气体燃料能降低污染，能改善人类生存与发展的空间，实现人类的可持续发展。由于天然气由气田或气体处理厂进入输气干线，其流量和压力是稳定的，即属于稳定流动。在这些稳定工况下，对输气管道稳定流动的研究显得更为重要。1模型的建立输气管的直径在很长距离上是不变的，管路曲率半径比直径大很多，垂直于流线的气体特性变化率同沿着流线的变化率相比可以忽略不计，所以流动可以假定为一维的。这就意味着在管道任一截面上，所有流动参数可以看作是均匀的，为该断面上的平均值。对于一维流动，流动运动参数p、ρ、v只是时间t和沿管道轴线长度的函数。2数学模型的建立对于燃气输气管道，若不考虑温度的变化，对于稳定流动，其流动参数不随时间而变化，可得到的气体流动连续性方程、动量方程及实际气体状态方程，不考虑时间的影响得到气体管道稳定流动的数学模型：式（1）（2）（3）中：A为管道截面积，m2；ρ为密度，kg/m3；为时间，s；M为质量流量，kg/s；x为管道长度，m；p为压力，Pa；λ为摩擦阻力系数；D为管道直径，m；g为重力加速度，m/s?；α为水平线与管道长度方向之间的夹角，°。3数学模型的求解对式（1）式积分，可得：对于（2）式动量方程的惯性项在大多数情况下均可忽略不计，在城市燃气管网中，当标高的差值不太大时，动量方程中的重力项一般也可忽略不计。式（2）可简化为：对等温流动，考虑状态方程式（6）中：Z为气体压缩系数；R为气体常数，J/（kg·K）；T为气体温度，K；a为气体波速，m/s。将（6）代入（5）得到：在从x1=0至管段长度L的范围内，考虑λ和T均为常数，对于压缩因子Z，若P≤1.2MPa，则压缩因子为1，而对于P>1.2MPa，若L比较小，则Z在L长度变化不大，也可认为是个常数，对（7）积分后得：4算例分析设某输气管道的直径为d=0.3m，管长为L=150km，取λ=0.03，起点的压力取为1MPa，管段起点均匀供气，其质量流量为5kg/s。该天然气的气体常数为498.25J/（kg·K），密度为0.7468kg/m3。根据（8）式可得管道沿线的各点的压力如图1所示。5总结由于环境污染、温室气体的排放，导致全球温度变化、环境恶化，因此，采用清洁能源势在必行。作为清洁能源的天然气，应用得越来越多，很多城市的供暖锅炉都开始改成燃气锅炉，减少环境污染。燃气长输管线是最常见的运输方式，长输管线的流动流量是稳定的，可以认为是稳定流动。本文主要对稳定流动进行了建模、分析、计算，并对某一长输管线进行了计算。参考文献[1]邢国斌.燃气高压管网模拟的研究与计算[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2004.[2]姚光镇.输气管道设计与管理[M].北京：中国石油大学出版社，1991.〔编辑：胡雪飞〕-全文完-