枝状燃气管道水力计算简易程序的编制

枝状燃气管道水力计算简易程序的编制摘要：本文作者基于《城镇燃气设计规范》(GB50028-93)的燃气管道水力计算公式，利用Delphi语言编制出适用于低压和中高压枝状燃气管道的水力计算简易程序。该程序具有体积小、界面友好和可扩展性强等特点，能满足中小燃气设计单位的日常设计需要。关键词：枝状燃气管道；水力计算；程序1引言根据《城镇燃气设计规范》(GB50028-93)，燃气管道水力计算公式有低压和中高压之分，而低压水力计算按燃气的流动状态(层流、临界状态和湍流)分为三条不同的计算公式。对于管内壁粗糙度不同的管道材质(钢管、铸铁管和PE管)，计算公式也相应不同。对于手工计算的设计人员来说，往往需要经过预选管径、判别流动状态、选择计算公式和校核压力降这几步来反复试算。手工试算过程极其烦琐和复杂，也容易出错，计算一项工程往往要花费设计人员的大量时间，使燃气工程设计效率低下。就算按参考文献[1]中提供的曲线表计算，也需要先查表，然后预选管径，校核压力降，对结果还须根据燃气的性质和工况进行修正。针对以上问题，燃气管道水力计算机算法应运而生。现在的大型燃气管道水力计算程序已能进行复杂的环状管网水力平差计算，但这种大型程序往往体积庞大、价格昂贵、计算参数较多且不易上手，往往只用在城市燃气管网总体规划设计中。现在的中小燃气设计单位通常只需进行简单的市政管、庭院管和户内管设计，这些管道一般为枝状，不需进行平差。而大多数中小燃气设计单位都没有合适的计算程序，往往只凭设计人员的经验确定管径。对于复杂的情况，经常难以考虑周全。因而需要编制一种合适的燃气水力计算程序，这种程序应该具有体积小、界面友好和可扩展性强等特点。本文正是为了满足这种设计需求，利用Delphi语言，根据GB50028-93编制了简单易用的枝状燃气管道水力计算程序，大大简化了设计工作，提高了设计效率。2燃气管道水力计算公式根据《城镇燃气设计规范》(GB50028-93)第5．2.4条及第5.2.5条，低压及中高压燃气管道的水力计算公式如下：2.1低压燃气管道(1)低压燃气管道水力计算公式根据燃气在管道中不同的流动状态，其水力计算公式如下：a.当Re≤2100时，属层流状态：b.当Re=2100～3500时，属临界状态：c.当Re3500时，属湍流状态，对于钢管和PE管：式中：于钢管，为0.2mm；对于PE管，为0.01mm；T-设计中所采用的燃气温度，K；TO-273.16，K。(2)附加压力计算计算低压燃气管道阻力损失时，还应考虑因高程差而引起的燃气附加压力。GB50028-93第7.2.8条关于低压管道附加压力的计算公式为：AH=10X(pk-Pm)Xh(4)式中：△H-燃气的附加压力，Pa；pk-空气的密度，kg/m3；取1.29kg/m3pm-燃气的密度，kg/m3；h-管道的终、起点高程差，m。本程序作如下约定：如果起点高于终点，则为正值，反之为负。按管道长度和流量计算所得的压力降加上附加压力，才是实际的压力降。2.1中高压燃气管道对于钢管和PE管：式中：P1-燃气管道起点的压力，绝对压力kPa；P2-燃气管道终点的压力，绝对压力kPa；L-燃气管道的计算长度，km；Q-燃气管道的计算流量，m3/h；d-管道内径，mm；p-燃气的密度，kg/m3；u-标准状态下燃气的运动粘度，m2/s；K-管壁内表面的当量绝对粗糙度，mill，对于钢管，为0.2mm；对于PE管，为0.01mm。3水力计算程序的编制低压管道的水力计算程序流程图如见图1所示，程序设计的关键在于燃气流动状态的判断及计算公式的选择。中高压因为只有一条计算公式，流程图较为简单，在此不作表示。在本程序中，中高压管道计算的输入条件为管道起点压力、管道长度，计算流量和初选管径，计算结果为管道终点压力、流速和雷诺数。利用Delphi语言可以轻易设计出界面友好的程序。为了增加本程序的方便性和易用性，编译后的程序由三个文件(TubeCalc.exe，TubeCalc.ini和tube.dar)构成，其中TubeCalc.exe为主程序，TubeCalc.ini保存了用户上次输入时的数据，tube.dat则为管径参数表，用户可根据具体情况作出定制。图2燃气管道水力计算程序界面4结束语本程序具有如下特点：(1)体积小。三个文件加起来只有172KB。(2)界面友好。已知条件和计算结果窗口分明，所有数据输入均为窗口式，任何初用者可快速上手。(3)可扩展性强。用户可自己定制管径参数表，可自定管径计算范围，可准确确定符合允许压力降条件下的最经济管径。本程序现已在本单位的口常设计中得以推广应用，大大提高了设计人员的工作效率，能满足中小燃气设计单位的日常设计需要。