燃氣輸配工程分析

《燃氣輸配工程分析》是2007年石油工業出版社出版的圖書，作者是嚴銘卿等。本書著重對燃氣學科技術理論和輸配工程基礎前沿的課題內容進行了介紹；普遍包括了作者們進行探索與研究的課題成果，結合了實際工作的發揮與完善，及對國內外相關進展的追蹤。

基本介紹

• 書名：燃氣輸配工程分析
• 又名：燃氣輸配工程分析
• 作者：嚴銘卿 等著
• 開本：32

出版信息

作　者：嚴銘卿 等著

出 版 社：石油工業出版社

出版時間：2007-8-1

版　次：1 頁　數：551 字　數：906000 印刷時間：2007-8-1

開　本：16開 紙　張：膠版紙 印　次：1 I S B N：9787502159047

包　裝：平裝

圖書簡介

本書由國內燃氣界多位著名專家和科技工作者共同撰寫，因此本書既具有一定的理論深度又富於實踐素質。

本書共分16章，主要包括管道中燃氣的流動，燃氣輸配管網水力分析與動態模擬，燃氣輸配管網運行調度巨觀模型，城市燃氣輸配系統風險評價，液化石油氣輸送與儲存工程分析，吸附天然氣工程分析，天然氣地下儲庫數值模擬等。

本書是介紹有關燃氣輸配工程的基礎技術理論以及分析計算方法的一本專著。內容包括：燃氣負荷分析與預測；天然氣長輸管道流動分析，系統配置、管線設計與運行、調度的最佳化；天然氣地下儲氣庫模擬；燃氣分配管網水力工況分析與模擬，管網結構分析，設計最佳化，分配管網供氣可靠性，燃氣系統運行調度分析，燃氣系統安全風險評價，管網故障診斷；壓縮天然氣工程分析；吸附天然氣工程分析；液化天然氣輸送、儲存與冷能利用分析；液化石油氣輸送、儲存與分配工程分析；燃氣置換分析、燃氣混合安全性等。

編輯推薦

本書適用於天然氣工業、石油化工、燃氣工程等專業的科研人員、工程技術人員、管理人員及有關院校的教師、研究生和本科生閱讀參考。

圖書目錄

第1章城市燃氣負荷

…………………………………………………………………………(1)

1．1概述……………………………………………………………………………………(1)

1．1．1燃氣負荷的定義及套用……………………………………………………(1)

1．1．2燃氣負荷的分類……………………………………………………………(2)

1．2燃氣負荷的工程指標系統……………………………………………………………(3)

1．2．1用氣量指標…………………………………………………………………(3)

1．2．2用氣不均勻係數……………………………………………………………(4)

1．2．3用氣量高峰係數……………………………………………………………(7)

1．2．4城市燃氣輸配系統小時計算流量…………………………………………(7)

1．2．5最大日不均勻係數與日高峰係數的區別…………………………………(8)

1．2．6同時工作係數及支管計算流量……………………………………………(9)

1．2．7儲氣係數……………………………………………………………………(10)

1．3燃氣負荷指標的制訂………………………………………………………………(11)

1．3．1燃氣用氣定額及用氣小時高峰係數………………………………………(12)

1．3．2同時工作係數………………………………………………………………(13)

1．4燃氣負荷用氣工況…………………………………………………………………(14)

1．4．1用氣工況的性質……………………………………………………………(14)

1．4．2燃氣負荷模型分類…………………………………………………………(15)

1．5燃氣負荷工況模型…………………………………………………………………(16)

1．5．1曲線擬合模型………………………………………………………………(16)

1．5．2傅立葉級數模型……………………………………………………………(18)

1．5．3回歸模型……………………………………………………………………(19)

1．5．4彈性係數……………………………………………………………………(22)

1．5．5人工神經網路模型…………………………………………………………(23)

1．5．6灰色預測模型………………………………………………………………(25)

1．5．7指數平滑預測模型…………………………………………………………(29)

1．5．8時間序列分析預測模型……………………………………………………(30)

1．5．9負荷模型的組合……………………………………………………………(34)

1．6燃氣負荷中、長期預測……………………………………………………………(36)

參考文獻……………………………………………………………………………………(38)

第2章管道中燃氣的流動

…………………………………………………………………(40)

2．1概述…………………………………………………………………………………(40)

2．1．1城市燃氣輸配管網系統的壓力級制………………………………………(40)

2．1．2燃氣管道內的流動狀態……………………………………………………(41)

2．2管道中燃氣流動基本方程…………………………………………………………(42)

2．3燃氣不穩定流動方程………………………………………………………………(46)

2．3．1解析法………………………………………………………………………(46)

2．3．2數值法………………………………………………………………………(48)

2．4燃氣非等溫流動……………………………………………………………………(50)

2．4．1燃氣非等溫流動方程及其簡化……………………………………………(50)

2．4．2燃氣非等溫穩定流動………………………………………………………(53)

2．4．3燃氣非等溫不穩定流動……………………………………………………(56)

2．5常用狀態方程………………………………………………………………………(58)

2．5．1對比態原理與通用壓縮因子………………………………………………(59)

2．5．2范德華方程…………………………………………………………………(60)

2．5．3 BWR方程…………………………………………………………………(60)

2．5．4 BWRS狀態方程……………………………………………………………(61)

2．5．5精度比較……………………………………………………………………(62)

2．5．6 BWRS方程的套用…………………………………………………………(63)

2．6流動摩阻係數………………………………………………………………………(66)

參考文獻……………………………………………………………………………………(71)

第3章天然氣長輸管道工程分析

…………………………………………………………(72)

3．1概述…………………………………………………………………………………(72)

3．1．1長距離管道輸氣系統………………………………………………………(72)

3．1．2長距離管輸技術現狀………………………………………………………(73)

3．1．3發展趨勢……………………………………………………………………(74)

3．2輸氣管道的穩定流動分析…………………………………………………………(75)

3．2．1穩定流動簡化方程…………………………………………………………(75)

3．2．2輸氣管道的水力計算………………………………………………………(76)

3．2．3輸氣管基本參數對流量的影響……………………………………………(78)

3．3長輸管道輸氣過程的模擬…………………………………………………………(80)

3．3．1慢瞬變流的隱式中心有限差分法求解……………………………………(82)

3．3．2快瞬變流的顯式特徵差分法求解…………………………………………(84)

3．4輸氣管道的增壓輸送………………………………………………………………(90)

3．4．1壓氣站與管路的聯合工作…………………………………………………(90)

3．4．2幹線輸氣管的工況分析……………………………………………………(92)

3．4．3末段儲氣……………………………………………………………………(93)

3．4．4壓氣站布置…………………………………………………………………(95)

3．4．5工藝參數最佳化選擇…………………………………………………………(97)

3．5輸氣管道運行最佳化…………………………………………………………………(100)

3．5．1輸氣管道運行最佳化的特點及發展………………………………………(100)

3．5．2運行最佳化模型……………………………………………………………(102)

3．5．3輸氣系統的動態模擬……………………………………………………(105)

參考文獻…………………………………………………………………………………(106)

第4章燃氣輸配管網水力分析與動態模擬

………………………………………………(107)

4．1概述…………………………………………………………………………………(107)

4．1．1燃氣管道分類……………………………………………………………(107)

4．1．2燃氣管網…………………………………………………………………(108)

4．2分配管網的水力分析基礎…………………………………………………………(109)

4．2．1燃氣管網計算圖論基礎…………………………………………………(11O)

4．2．2穩定流動方程……………………………………………………………(113)

4．3城市燃氣管網水力分析……………………………………………………………(114)

4．3．1燃氣管網水力分析數學模型……………………………………………(114)

4．3．2燃氣管網水力分析的3種解法…………………………………………(115)

4．3．3各種算法的比較與評價…………………………………………………(ii8)

4．4燃氣管網流量疊代節點法水力分析………………………………………………(119)

4．4．1流動方程的簡化形式……………………………………………………(119)

4．4．2節點方程及管網節點關聯矩陣…………………………………………(119)

4．4．3管網穩態分析方程………………………………………………………(120)

4．4．4節點法計算………………………………………………………………(121)

4．5燃氣輸配管網不穩定流動模擬的解析解法………………………………………(124)

4．5．1輸配管網數學模型的修正與簡化………………………………………(124)

4．5．2輸配管網不穩定流動數學模型求解……………………………………(127)

4．5．3城市高壓輸氣管道不穩定流的計算……………………………………(133)

4．6燃氣輸配管網不穩定流動模擬的數值解法………………………………………(137)

4．6．1不穩定流動模擬的有限差分格式………………………………………(137)

4．6．2不穩定流動模擬的差分方程求解………………………………………(140)

4．6．3實例運用…………………………………………………………………(143)

4．7城市天然氣輸氣管道穩定流動……………………………………………………(147)

參考文獻…………………………………………………………………………………(148)

第5章燃氣輸配管網結構分析與最佳化

……………………………………………………(150)

5．1概述………………………………………………………………………………(150)

5．2燃氣輸配管網的結構分析…………………………………………………………(150)

5．2．1燃氣管網結構與結構分析………………………………………………(150)

5．2．2管網的結構因素…………………………………………………………(151)

5．2．3管網結構特性指標………………………………………………………(158)

5．2．4管網結構分析技術………………………………………………………(160)

5．3城市燃氣管網最佳化設計……………………………………………………………(161)

5．3．1城市天然氣輸配管網最佳化模型…………………………………………(162)

5．3．2城市燃氣管網成本函式…………………………………………………(164)

5．3．3城市燃氣管網最佳化計算方法……………………………………………(165)

5．4拉格朗日乘數法管網最佳化的計算…………………………………………………(170)

5．5遺傳算法管網設計最佳化……………………………………………………………(172)

5．5．1遺傳最佳化算法的基本原理………………………………………………(172)

5．5．2遺傳最佳化算法燃氣管網最佳化套用………………………………………(177)

5．6燃氣管網綜合最佳化原理……………………………………………………………(179)

5．6．1準邊值管網………………………………………………………………(180)

5．6．2管網壓力儲備與綜合最佳化原理…………………………………………(181)

5．6．3燃氣管網綜合最佳化模型…………………………………………………(183)

5．6．4小結………………………………………………………………………(185)

參考文獻…………………………………………………………………………………(185)

第6章燃氣輸配管網系統可靠性評價

……………………………………………………(187)

6．1概述…………………………………………………………………………………(187)

6．2可靠性的度量指標及分布函式……………………………………………………(187)

6．2．1可靠性基本函式…………………………………………………………(187)

6．2．2故障率分布函式…………………………………………………………(188)

6．2．3維修性……………………………………………………………………(189)

6．2．4系統的可靠性……………………………………………………………(190)

6．2．5系統的狀態轉移…………………………………………………………(191)

6．3燃氣管網系統的供氣可靠性………………………………………………………(194)

6．3．1管網供氣可靠度…………………………………………………………(194)

6．3．2燃氣管網供氣可靠度算例………………………………………………(196)

6．4燃氣管網可靠性故障樹分析………………………………………………………(199)

6．4．1燃氣管網故障樹…………………………………………………………(199)

6．4．2故障樹數學模型…………………………………………………………(202)

參考文獻…………………………………………………………………………………(206)

第7章燃氣輸配管網運行調度巨觀模型

…………………………………………………(207)

7．1概述…………………………………………………………………………………(207)

7．2管網水力計算確定供氣調度方案的弊端…………………………………………(207)

7．3管網運行工況巨觀模型……………………………………………………………(208)

7．3．1無運行信息的巨觀模型…………………………………………………(208)

7．3．2有運行信息的巨觀模型…………………………………………………(209)

7．4建模原始數據與套用要點…………………………………………………………(209)

7．5模型套用特性與套用範圍…………………………………………………………(210)

7．6模型的套用示例……………………………………………………………………(211)

7．7模型的套用說明……………………………………………………………………(214)

參考文獻…………………………………………………………………………………(215)

第8章城市燃氣輸配系統風險評價

………………………………………………………(216)

8．1概述…………………………………………………………………………………(216)

8．2燃氣輸配系統危險源辨識…………………………………………………………(221)

8．3故障樹分析(FTA)模型…………………………………………………………(223)

8．3．1故障樹的分析流程………………………………………………………(224)

8．3．2故障樹分析的基本名詞和符號…………………………………………(225)

8．3．3故障樹的最小割集及其算法……………………………………………(227)

8．3．4底事件機率確定方法……………………………………………………(231)

8．4模糊數學及模糊綜合評價方法……………………………………………………(232)

8．4．1模糊數學…………………………………………………………………(232)

8．4．2模糊綜合評價……………………………………………………………(236)

8．4．3利用模糊數學方法確定故障樹底事件的發生機率……………………(239)

參考文獻…………………………………………………………………………………(244)

第9章燃氣輸配管網故障診斷

……………………………………………………………(245)

9．1概述………………………………………………………………………………(245)

9．2燃氣管網故障診斷特徵空間………………………………………………………(246)

9．2．1模式識別的基本方法……………………………………………………(246)

9．2．2燃氣管網節點壓力特徵空間……………………………………………(247)

9．3燃氣管網故障診斷的模式識別方法………………………………………………(248)

9．3．1位勢函式法………………………………………………………………(248)

9．3．2正態模式參數判別法……………………………………………………(249)

9．3．3特徵提取與選擇…………………………………………………………(251)

9．4燃氣管網的現場泄漏檢測…………………………………………………………(252)

參考文獻…………………………………………………………………………………(255)

第10章液化石油氣輸送與儲存工程分析

………………………………………………(256)

10．1概述………………………………………………………………………………(256)

10．2 LPG管道輸送……………………………………………………………………(258)

10．2．1管道輸送系統年費用的計算…………………………………………(258)

10．2．2經濟流速………………………………………………………………(260)

10．2．3管道輸送的經濟規模…………………………………………………(262)

10．2．4小結……………………………………………………………………(264)

10．3 LPG貯罐儲存壓力與設計壓力…………………………………………………(264)

10．3．1 LPG貯罐儲存壓力問題………………………………………………(264)

10．3．2合理確定LPG貯罐設計壓力的意義…………………………………(265)

10．3．3國內外對LPG貯罐設計壓力的規定及套用情況……………………(267)

10．3．4 LPG貯罐設計壓力問題的基本內容、實質…………………………(270)

10．3．5確定LPG貯罐設計壓力的途徑………………………………………(271)

10．3．6 LPG球罐貯存壓力計算模型及數值解………………………………(273)

10．3．7研究實例………………………………………………………………(278)

10．4 LPG冷凍貯存參數的最佳化………………………………………………………(280)

10．4．1冷凍貯存的設計問題…………………………………………………(281)

10．4．2冷凍降壓貯存的參數最佳化……………………………………………(282)

10．4．3冷凍常壓貯存的參數最佳化……………………………………………(292)

10．4．4算例……………………………………………………………………(294)

10．5 LPG卸車公式……………………………………………………………………(294)

10．5．1 LPG卸車系統…………………………………………………………(294)

10．5．2 LPG卸車公式推導……………………………………………………(295)

10．5．3卸車公式的套用………………………………………………………(302)

10．6 LPG容器過量灌裝危險分析……………………………………………………(307)

1f)6．1 LPG容器過量灌裝危險………………………………………………(307)

10．6．2 LPG容器全充滿溫脹破裂的解析模型………………………………(307)

10．6．3算例及小結……………………………………………………………(310)

10．7 LPG管道安全閥的設計參數……………………………………………………(311)

10．7．1 LPG液相管道安全問題………………………………………………(311)

10．7．2管道安全閥工作過程分析……………………………………………(311)

10．7．3管道安全閥結構參數的設計控制與配置通用公式…………………(314)

10．7．4小結……………………………………………………………………(315)

10．8葉片泵工藝分析…………………………………………………………………(316)

10．8．1葉片泵工作原理與性能特點…………………………………………(316)

10．8．2葉片泵的流量…………………………………………………………(317)

10．8．3雙作用葉片泵的定子曲線……………………………………………(318)

參考文獻…………………………………………………………………………………(321)

第ll章液化石油氣分配與供應工程分析

………………………………………………(323)

11．1概述………………………………………………………………………………(323)

11．1．1氣瓶供氣量問題………………………………………………………(323)

11．1．2液化石油氣貯罐自然氣化分析………………………………………(323)

11．1．3液化石油氣露點直接計算公式………………………………………(324)

11．1．4管道供氣防凝結問題(防再液化) …………………………………(324)

11．1．5氣化器負荷模型及熱力計算問題……………………………………(324)

11．1．6引射混合器性能與設計………………………………………………(325)

11．1．7供氣系統的壓力緩衝問題……………………………………………(325)

11．2 LPG氣瓶組供氣非穩態分析……………………………………………………(325)

11．2．1氣瓶自然氣化供氣及氣瓶工作基本方程……………………………(325)

11．2．2氣瓶定用氣量供氣……………………………………………………(327)

11．2．3氣瓶工作的約束條件…………………………………………………(330)

11．2．4氣瓶變用氣量供氣……………………………………………………(330)

11．3 LPG貯罐自然氣化供氣…………………………………………………………(334)

11．3．1臥式貯罐液相工作容積………………………………………………(334)

11．3．2臥式貯罐自然氣化液相溫度方程……………………………………(335)

11．4 LPG露點的直接計算……………………………………………………………(336)

11．4．1擬合LPG的飽和蒸氣壓與溫度的關係………………………………(336)

11．4．2露點直接計算公式……………………………………………………(338)

11．5 LPG管道供氣無凝動態分析……………………………………………………(340)

11．5．1 LPG管道供氣無凝動態分析的必要性………………………………(340)

11．5．2氣態LPG壓力、溫度沿管道的變化…………………………………(340)

11．5．3氣態LPG管道供氣無凝動態分析……………………………………(342)

11．5．4管道的停氣凝結………………………………………………………(343)

11．6 LPG氣化器氣化模型及熱負荷計算……………………………………………(345)

11．6．1氣化器的套用及存在問題……………………………………………(345)

11．6．2 LPG氣化模型…………………………………………………………(345)

11．6．3氣化器的熱負荷計算…………………………………………………(348)

11．6．4氣化器的熱負荷計算實例……………………………………………(350)

11．6．5小結……………………………………………………………………(352)

11．7燃氣引射混合器…………………………………………………………………(353)

11．7．1燃氣引射混合器的新研究……………………………………………(353)

11．7．2混合器自由射流模型與結構參數……………………………………(353)

11．7．3燃氣引射混合器的基本方程…………………………………………(356)

11．7．4燃氣引射混合器的供氣壓力極限與囗效率…………………………(357)

11．7．5計算式的推導…………………………………………………………(358)

11．7．6小結……………………………………………………………………(361)

11．8混氣系統供氣量調節與儲氣罐容量分析………………………………………(361)

11．8．1混氣系統供氣量的調節………………………………………………(361)

11．8．2儲氣罐的工況分析……………………………………………………(362)

11．8．3 混氣系統儲氣罐容量…………………………………………………(364)

參考文獻…………………………………………………………………………………(366)

第12章壓縮天然氣系統工程分析

………………………………………………………(368)

12．1概述………………………………………………………………………………(368)

12．2壓縮天然氣供氣調壓……………………………………………………………(368)

12．2．1壓縮天然氣供氣調壓工藝……………………………………………(368)

12．2．2焦耳一湯姆遜效應……………………………………………………(369)

12．2．3供氣調壓設備的狀態參數……………………………………………(372)

12．3壓縮天然氣儲氣分區……………………………………………………………(375)

12．3．1壓縮天然氣儲氣分區工藝……………………………………………(375)

12．3．2儲氣分區方程組………………………………………………………(376)

12．3．3儲氣分區的參數和性質………………………………………………(378)

12．3．4設計實用方法…………………………………………………………(380)

12．4天然氣引射器特性方程與工況…………………………………………………(380)

12．4．1特性方程式與最佳結構參數…………………………………………(380)

12．4．2運行工況分析…………………………………………………………(383)

12．4．3小結……………………………………………………………………(386)

參考文獻…………………………………………………………………………………(386)

第13章吸附天然氣工程分析

……………………………………………………………(388)

13．1概j空………………………………………………………………………………(388)

13．2 ANG吸附劑………………………………………………………………………(389)

13．2．1超級活性炭的製備……………………………………………………(389)

13．2．2超級活性炭的微孔容積………………………………………………(390)

13．2．3吸附作用與吸附理論…………………………………………………(391)

13．3 ANG吸附過程及熱效應…………………………………………………………(393)

13．3．1 van’t Hoff方程………………………………………………………(393)

13．3．2吸附與解吸熱力學循環………………………………………………(394)

13．4 ANG吸附模型……………………………………………………………………(396)

13．4．1 SLD高壓吸附模型……………………………………………………(397)

13．4．2超臨界吸附模型………………………………………………………(399)

13．4．3基於N2吸附的確定PSD的HK模型………………………………(403)

13．5 ANG儲氣模型……………………………………………………………………(405)

13．5．1 Vasiliev模型……………………………………………………………(405)

13．5．2 Chang—Talu模型……………………………………………………(408)

13．6克勞修斯一克拉伯龍熱力圖與吸附熱力循環…………………………………(410)

參考文獻…………………………………………………………………………………(412)

第14章液化天然氣系統工程分析

………………………………………………………(413)

14．1概述………………………………………………………………………………(413)

14．1．1 LNG的生產、輸送與套用……………………………………………(413)

14．1．2 LNG接收站的工藝系統………………………………………………(414)

14．2 LNG儲運工藝分析………………………………………………………………(416)

14．2．1 LNG 計量………………………………………………………………(416)

14．2．2 LNG的氣化……………………………………………………………(420)

14．2．3 LNG自增壓供氣………………………………………………………(421)

14．3 LNG儲運的傳熱與流動分析……………………………………………………(427)

14．3．1絕熱技術………………………………………………………………(427)

14．3．2 LNG儲罐傳熱與流動分析……………………………………………(432)

14．4 LNG儲罐渦旋分析………………………………………………………………(437)

14．4．1 LNG儲罐的分層與渦旋………………………………………………(437)

14．4．2分層與渦旋的預測模型………………………………………………(440)

14．4．3防止渦旋的措施………………………………………………………(449)

14．5 LNG冷能回收分析………………………………………………………………(450)

14．5．1冷能回收意義…………………………………………………………(450)

14．5．2冷能利用原理與有用能分析…………………………………………(451)

14．5．3 LNG冷能的利用………………………………………………………(455)

14．5．4 LNG冷能發電…………………………………………………………(456)

14．5．5 LNG冷能用於空氣分離裝置…………………………………………(459)

14．5．6冷能利用技術經濟簡析………………………………………………(461)

參考文獻…………………………………………………………………………………(462)

第15章天然氣地下儲氣庫數值模擬

……………………………………………………(465)

15．1概述………………………………………………………………………………(465)

15．1．1天然氣地下儲氣庫類型與特性………………………………………(465)

15．1．2天然氣地下儲氣庫數值模擬進展……………………………………(467)

15．2枯竭氣藏天然氣地下儲氣庫數值模擬…………………………………………(469)

15．2．1枯竭氣藏儲氣庫物理描述……………………………………………(470)

15．2．2枯竭氣藏儲氣庫數學模型……………………………………………(470)

15．2．3模型有限差分法求解…………………………………………………(473)

15．3含水層天然氣地下儲氣庫數值模擬……………………………………………(474)

15．3．1含水層特性……………………………………………………………(475)

15．3．2含水層儲氣庫數學模型………………………………………………(479)

15．3．3模型有限元法求解……………………………………………………(486)

15．3．4模型套用一一單井注采模擬…………………………………………(494)

15．4鹽穴天然氣地下儲氣庫數值模擬………………………………………………(512)

15．4．1鹽穴地下儲氣庫物理描述……………………………………………(512)

15．4．2鹽穴儲氣庫數學模型…………………………………………………(513)

15．4．3模型數值法求解………………………………………………………(520)

參考文獻…………………………………………………………………………………(525)

第16章燃氣置換與混合

…………………………………………………………………(529)

16．1概述………………………………………………………………………………(529)

16．2配製天然氣置換氣………………………………………………………………(529)

16．2．1燃氣互換性與判定……………………………………………………(529)

16．2．2天然氣置換氣的配製…………………………………………………(533)

16．2．3配製氣燃燒穩定性的判定……………………………………………(537)

16．2．4小結……………………………………………………………………(538)

16．3燃氣混合安全性…………………………………………………………………(538)

16．3．1燃氣爆炸極限…………………………………………………………(538)

16．3．2混合型燃氣爆炸上限的直接計算公式………………………………(540)

16．3．3混合燃氣的爆炸上限函式……………………………………………(540)

16．3．4燃氣混合安全性定律…………………………………………………(542)

16．3．5燃氣混合安全性分析實例……………………………………………(545)

參考文獻…………………………………………………………………………………(551)