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1、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CH4C2H6C3H8C4H10CO2N2（%）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 F。（4）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12
2、2017.5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： 式中各符号意义见教材。5、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101615.9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=0.59，水力摩阻系数=1.05910-2，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
3、体流速。 7、一条管内径为300mm、长130km的水平输气管段，起点压力PQ=58105Pa，终点压力PZ=40105Pa。平均温度TCP=293K，天然气压缩因子Z=0.85，相对密度=0.6，试用Weymouth公式、Panhandle-B式（取E=0.9）和苏联近期公式（=1、=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102016mm，PQ=69bar，PZ=39bar，平均地温T=300K，*=0.6，=0.01，空气的气体常数RB=287.1 J/kg.K，Z=0
4、.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=-800m L 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4267mm，起点压力4MPa，终点压力1.6MPa。 （1）欲使管道输量增大10%，终点压力升至2.5106Pa，将管道后半段改建为管径为5299mm管道，求改建段长度； （2）欲使管
5、道输量增大10%而终点压力不变，将管道后半段改建为5299mm的管道，求改建长度； （3）欲使管道输量增大15%，终点压力升至2.5106Pa，拟增设5299mm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）=0.6 的水蒸气饱和天然气，压力P= 1 MPa, 温度t=8； （2）=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。
6、12、推导相似工况点下，离心压缩机功率的换算公式： 13、推导相似工况点下，离心压缩机压比的换算公式： 14、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。测点1234流量（104m3/d）32.230.527.824.6压比1.311.481.731.85 15、某输气管道管径为106715.9mm，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： P22=896.5P12-5.743
7、10-8Q2（Qm3/h，PMPa）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=0.59，水力摩阻系数=0.01，压缩因子Z=0.83，压气站自耗气系数M=1。 300km200km200km （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（i =13）和进站压力（i =23），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。 （4）结合上述计算结果，分析管
8、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=800104 m3/d，末段长度为150km，末段管径规格为F6607.9mm，输气温度t=15，天然气相对密度*=0.6，水力摩阻系数=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
9、 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120108Nm3/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
10、级为X70（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1.45。（1）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1.0910-5 PaS。（3）建议用简单迭代法计算管段的摩阻系数，其初值取0.01。3