《输气管道设计与管理》习题.docx

《输气管道设计与管理》习题1、某种天然气的摩尔分数如下表：组分CH4C2H6C3 H8C4H10CO2N2（%）9410.50.531分别使用实际气体状态方程（ BWRS）上机和通用压缩因子图两种方法计算天然气密度1）P=101325 Pa，t=0℃2）P=101325 Pa，t=20℃3）P=101325 Pa，t=60 F4）P=12 MPa，t=20℃5）P=20 MPa，t=20℃2、根据第 1 题中给出的天然气组分数据，计算相应的天然气相对密度1）P=101325 Pa，t=0℃2）P=101325 Pa，t=20℃3、某水平输气管段长 L=215km ，采用的钢管规格为Ф 1220× 17.5 螺旋焊接管， 在该管段停止流动状态下，其起点压力为 P1=7MPa，输气温度 t=15℃，压缩因子 Z=0.91，求该管段中的天然气标准体积（按中国石油行业标准状态） 4、天然气中单位体积干空气所分摊的含水蒸汽质量称含水量，试证明：4式中各符号意义见教材P0wW gg P P05、利用输运定理推导气体管流的连续性方程6、某输气管段长 L=155km ，采用的钢管规格为Ф 1016× 15.9 螺旋焊接管，起点压力 P1=10MPa，终点压力 P2=4MPa，输气温度 t=17℃，天然气相对密度Δ =0.59 ，水力摩阻系数λ =1.059×10-2，压缩因子 Z=0.92，求：（1） 管段平均压力 Pcp；（2） 管段输气流量。

3） 管段起、终点的气体流速57、一条管内径为 300mm、长 130km 的水平输气管段，起点压力 PQ=58×10 Pa，终点压力 PZ=40×105Pa平均温度 TCP=293K，天然气压缩因子 Z=0.85，相对密度Δ =0.6 ，试用 Weymouth公式、Panhandle-B 式（取 E=0.9）和苏联近期公式（α =1、Ф=1、E=1）分别计算该管段的日输量并以Panhandle-B 式的计算输量为基准，分析其它公式计算结果的偏差8、某输气管段长度 L=114.5km，钢管规格为Ф 1020× 16mm，PQ=69bar，PZ=39bar，平均地温 T=300K， Δ* =0.6，λ =0.01，空气的气体常数 RB=287.1 J/kg.K，Z=0.95，根据以下几种地形条件分别计算管段输量：（1） ） SQ=SZ；（ 2） SQ=0， SZ= -800m；（ 3） SQ=0， SZ=800m；（ 4） SQ=0， S1=200m，S2=-400m， S3=-200m， S4=-500m， S5=-300m， SZ=-800mL 1=20km，L 2=30km， L 3=20km，L 4=20km，L 5=10km，L 6=14.5km 。

9、某输气管道长度为 180km，管径为Ф 426×7mm，起点压力 4MPa，终点压力 1.6MPa1） ）欲使管道输量增大 10%，终点压力升至 2.5×106Pa，将管道后半段改建为管径为Ф 529×9mm 管道，求改建段长度；（2） ）欲使管道输量增大 10%而终点压力不变， 将管道后半段改建为Ф 529×9mm 的管道，求改建长度；（3） ）欲使管道输量增大 15%，终点压力升至 2.5× 106Pa，拟增设Ф 529×9mm 的副管， 求副管长度；（4） ）欲使管道输量增大 15%而维持终点压力不变，拟增设与主管规格相同的副管，求副管长度10、简述天然气水合物的形成条件，并判断下列条件下能否形成水合物（1）Δ =0.6的水蒸气饱和天然气，压力P= 1 MPa, 温度 t=8℃；（2）Δ =0.7的水蒸气饱和天然气，压力P= 10 MPa, 温度 t=15℃11、什么情况下采用多台压缩机并联？根据压缩机并联原则， 推导出两台相同离心压缩机恒转速下并联后的特性方程12、推导相似工况点下，离心压缩机功率的换算公式：3N N 1 nn113、推导相似工况点下，离心压缩机压比的换算公式：2n P1 m m 1 1mm 1 m 1m 1 1n P1 m m 1 114、某天然气管道配置的压缩机在额定转速 n= 8700 r/min 下的特性测试数据如下表，压缩机入口温度 15℃，气体压缩因子 Z=0.9，试用最小二乘法回归压力形式的压缩机特性方程。

123432.230.527.824.61.311.481.731.85测点流量（ 104m3/d）压比ε15、某输气管道管径为 Ф 1067× 15.9m，m 全线设 3 个压气站，沿线站间距如图所示已知每个压气站分别并联配置 2 台型号规格及运行特性相同的电驱离心压缩机，每台压缩机的特性方程为：2 2 -8 2 3P2 =896.5P1 -5.743 1×0 Q （Q—m/h，P—MPa）管道首站进站压力 PZ1=6.5MPa，末站进站压力 PZ4=4.5MPa，沿线输气平均温度 t=17℃，天然气相对密度 Δ=0.59，水力摩阻系数 λ=0.0，1 压缩因子 Z=0.83，压气站自耗气系数 M=1 PZ1压气站1PQ1200kmPZ2压气站2PQ2200kmPZ3压气站3PQ3PZ4末站300km（1） 设每个站均开 2 台压缩机，求管道的标准体积流量 Q（m3/h）、日输量（ m3/d）、年输量（108m3/a，管道年工作天数为 350 天）及压气站出站压力计算时不考虑压气站的站内摩阻2） 令 PZ1=6MPa，重新计算3） 令 PZ4=6.5MPa，重新计算PQi （i =1~3）和进站压力PZi （ i =2~3），（4） 结合上述计算结果，分析管道起点压力和终点压力对管道流量的影响。

5） 按每个站只开 1 台压缩机的情况重新求解第（ 1）题16、某干线输气管道有多个压气站， 每个压气站都采用相同型号的离心压缩机并联， 其中一个中间压气站可以选择开 3 台或 2 台压缩机的运行方案 假设这些压缩机转速为定值， 试用逻辑分析法定性分析在这两种运行方案分别对应的稳态工况下，管道流量及各压气站进 /出站压力的变化趋势17、某天然气管道输量为 Q=800×104 m3/d，末段长度为 150km，末段管径规格为 660×7.9mm， 输气温度 t=15℃，天然气相对密度Δ * =0.6 ，水力摩阻系数λ =0.013，天然气压缩因子 Z=0.92，最末一个压气站允许最高出站压力 6.4 MPa，管道终点（末站）允许最低进站压力 1.9 MPa，要求末段最大储气量（储气能力）为日输量的 20%1） ）通过计算判断该末段的储气能力是否满足要求2） ）若保持末段管径不变，为增大末段储气能力，应增大还是减小末段长度？（3） ）若保持末段管径不变，通过改变末段长度能否达到所要求的末段最大储气量？18、西气东输一线全长 3900Km，设计输气能力为 120×108Nm3/a，全线选用外径为 1016mm 的内涂层钢管（按照 API SPEC 5L 规范，对应于该管径的管壁厚度系列为 7.9、8.7、9.5、10.3、11.1、11.9、12.7、14.3、15.9、17.5、19.1、20.6mm），管材等级为 X70（σ s =483MPa），管内壁当量粗糙度为 0.01mm 。

假设管道全线均为一级地区，平均输气温度为 20℃，管段输气效率为 0.95，所输天然气的相对密度为 0.6，平均压缩因子为 0.96,管道设计压力为 10MPa，终点的允许最低压力为4.5MPa，压气站 (不包括设在管道起点的第一个压气站 )的站压比为 1.451） 根据输气管段的强度要求确定其管壁厚度2） 根据 Cole-Brook 公式及管段输气效率计算管段的摩阻系数3） 计算最优末段长度及相应的储气能力4） 根据工艺条件确定管道全线压气站的数目与位置5） 根据压气站的布站方案重新确定各个压气站的站压比提示：（1） 全年的设计天数取 350 天2） 天然气的动力粘度取 1.09× 10-5 Pa· S3） 建议用简单迭代法计算管段的摩阻系数，其初值取 0.01。