燃气设计计算

作者姓名：XXXXXX（课程设计题目）

天然气的容积成分为：CH4为88.7%；C2H6为5.3%；C3H8为3.2%；C4H10为0.8%；

CO2为0.7%；N2为1.3%。

工业用气指标为200 m3/（公顷.d） 仓储、物流指标为40m3/（公顷.d）

1、混合燃气的物理化学参数计算

（1）天然气的平均分子量

混合气体的平均分子量M=（y1*Mi+y2*M2+……yn*Mn）/100 其中的y均代表成分的容积成分，M代表各气体的单一分子量。 天然气的平均分子量为

M=（61*88.7+30*5.3+44*3.2+58*0.8+44*0.7+28*1.3）/100=18.326

（2）、天然气的平均密度

查教材第4页的表1-2和1-3可知，CH4、C2H6、C3H8、C4H10、CO2、N2的密度（kg/m3）分别为0.7174、1.3553、2.0102、2.7030、1.9771、1.2504。 混合气体的平均密度为 ρ=（∑yi*ρi）/100

=（0.7174*88.7+1.3553*5.3+2.0102*3.2+2.7030*0.8+1.9771*0.7+1.2504*1.3）/100=0.8242 kg/m3

（3）、混合气体的动力黏度

混合气体的动力黏度μ=（g1+g2+……gn）/（g1/μ1+g2/μ2+…+gn/μn） 混合气体的动力密度υ=μ/ρ gn———各组分的质量成分

μn——各组分在0℃时的动力黏度。

查教材第4页的表1-2和1-3可知，CH4、C2H6、C3H8、C4H10、CO2、N2的动力黏度（10-6pa）分别为10.393、8.600、7.502、6.835、14.023、16.671。

1

作者姓名：XXXXXX（课程设计题目）

混合气体的平均密度为ρ=（∑yi*M）/100=18.326 kg/m3 先将容积成分根据gi=100*yi*Mi/（∑yi*Mi）换算为质量成分。 ∑yi*Mi =1832.6，则各组分的质量成分分别为： gCH4=16*88.7*100/1832.6=77.44 gC2H6=30*5.3*100/1832.6=8.68 gC3H8=44*3.2*100/1832.6=7.68

gC4H10=58*0.8*100/1832.6=2.53

gCO2=44*0.7*100/1832.6=1.68

gN2=28*1.3*100/1832.6=1.99

则混合气体的动力黏度为

μ=（g1+g2+……gn）/（g1/μ1+g2/μ2+…+gn/μn） =100*10/

（77.44/10.393+8.68/8.6+7.68/7.502+2.53/6.835+1.68/14.023+1.99/16.671） =9.907*10-6Pa.s

则天然气的运动黏度为υ=μ/ρ=9.907*10-6/18.326=0.54*10-6 m2/s

（4）、混合气体的低热值

混合气体的低热值按下式计算： Hl =∑（yi*Hli）/100 Hl——混合气体的低热值； yi——各单一气体容积成分（％）； Hli——各燃气组分的低热值。

查教材第4页的表1-2和1-3可知，CH4、C2H6、C3H8、C4H10、CO2、N2的低位发热值（MJ/Nm3）为35.902、64.397、93.240、122.853、0、0。 故燃气的低发热值

Hl =（35.902*88.7+64.397*5.3+93.24*3.2+122.853*0.8）/100 =39.22 MJ/ Nm3 （5）、混合气体的临界参数

混合气体的平均临界压力为Pm.c=(y1Pc1+y2Pc2+…+ynPcn)/100 混合气体的平均临界温度为Tm.c=（y1Tc1+y2Tc2+…+ynTcn）/100 Pc1、Pc2、…Pcn——各组分的临界压力； Tc1、Tc2、…Tcn——各组分的临界温度；

2

-6

作者姓名：XXXXXX（课程设计题目）

y1、y2、…yn——各组分的容积成分（%）。

查教材第4页的表1-2和1-3可知，CH4、C2H6、C3H8、C4H10、CO2、N2的临界压力（MPa）分别为4.6407、4.8839、4.3975、3.6578、7.3866、3.3944；其临界温度（K）分别为191.05、305.45、368.85、407.15、304.2、126.2。则

Pm.c=

（4.6407*88.7+4.8839*5.3+4.3975*3.2+3.6578*0.8+7.3866*0.7+3.3944*1.3）/100 = 4.64MPa

Tm.c=

（191.05*88.7+305.45*5.3+368.85*3.2+407.15*0.8+304.2*0.7+126.2*1.3）/100

= 204.48K

以上各式的计算，综合该混合气体（天然气）的化学物理性质，将结果统计于下表中：

平均分子量 平均密度 kg/m3 18.326

0.8242 运动粘度×10-6（m/s) 2燃气低热值MJ/Nm 3临界压力MPa 临界温度K 0.54 39.22 4.64 204.48 2、各类用户燃气用气量计算

以下的各项计算，每项均按照2010、2014年和2020年的不同数据，对2010、2014

年和2020年的各项用气量进行了计算。 2.1、 各类用户年用气量计算及用气量平衡表

重庆西部现代物流园区现状（2010年）人数有8万人，在近期（2014年）人口会达到12万人，远期（2020年）人口会达到20万人。 2.1.1、居民生活年用气量的计算 居民生活年用气量Qy=N*k*q/Hl

N——居民人数（人）； k——气化率（%）

q——居民生活用气定额（KJ/人.a）；Hl——燃气低热值（KJ/Nm3）

查表可以知道该地的居民用气量指标为2512-2931 MJ/（人·a），故取一个中间值2750 MJ/（人·a）。

居民生活年用气量计算表统计表格如下：

3

作者姓名：XXXXXX（课程设计题目）

设计阶段 人口规模 （万人） 气化率% 居民生活用气定额（MJ/人·a） 燃气低热值 居民生活年用（MJ/Nm） 3气量 （N m/a） 3现状2010年 8 近期2014年 12 远期2020年 20 100 100 100 2931 2931 2931 39.22 39.22 39.22 5978582 8967873 14946456 2.1.2、公用建筑年用气量计算

公用建筑年用气量Qy=M*N*q/Hl

式中 M——各类用气人数占总人口的比例数； N——居民人口数

q——各类公共建筑用气定额（KJ/人·a）；Hl———燃气低热值（KJ/Nm3）

序号 1

2 3 4 5 6 7

项目 医院 饭店 快餐店 面食馆 理发店 旅馆 托儿所

千人指数 3～3.75床位 3～3.2座位 1.9～.4座位 1.6～3座位

7～10床 20～25座位

备注

10次/人.年

有餐厅和无餐厅各按一半考虑

全托、半托各半

公共建筑 千人指数 备注 用气量标准 燃气低热值32010年用量32014年用气32020年用气3（MJ/Nm） 气量量（Nm/a） （Nm/a） （Nm/a） 医院 3.75床位 4187MJ/(床.年) 饭店 快餐店 面食店 理发店 3.2座位 4座位 3座位 109211 9000 8500 次/ 4.19MJ/（人.次） 5024 MJ/(床.年) 无餐厅 1047 MJ/(床.年) 托儿所 25座位 全托 2512 4

39.22 32027 48041 80068 39.22 39.22 39.22 39.22 60123 73432 52014 85467 90184 110148 78021 128200 150307 183580 130036 213666 人.年 旅馆 10床 有餐厅 39.22 51239 76859 128098 39.22 10678 16017 26696 39.22 64049 96073 160122 作者姓名：XXXXXX（课程设计题目）

MJ/(人.年) 半托 1675 MJ/(人.年) 燃气量汇总 471737 707605 1179343 39.22 42708 64062 106770 2.1.3 工业企业年用气量计算

工业企业年用气量与生产规模、班制和工艺特点有关，一般只进行粗略估算。 根据该设计的数据估算工业企业年用气量。 工业用气指标为200 m3/（公顷.d）

仓储、物流指标为40m/（公顷.日）

工业企业 2010年（气化率为20%） 2014年（气化率为60%） 2020年（气化率为100%） 用气规划 年用气量 用气规划 年用气量 用气规Nm/（公类别 顷.d） 33

年用气量 Nm/年 3Nm/年 3Nm/（公顷.d） 3Nm/年 3划 Nm/（公顷.d） 3工业区域 仓储物流区域 200 40 1634515 2688601 200 40 4903546 8065803 200 40 8172576.3 13443005.5 汇总 4323116 12969349 21615582 工业区域的面积为 S=138937+158906+2435+126511+68747+121430+85026+26434+152782+98557+12699+127067 =1119531m2

仓储、物流区域的面积为

S=849339+386900+1718047+1971595+4281657=9207538 m2 2.1.4 CNG汽车年用气量计算（此设计中不需要考虑）

汽车类型 公交车 出租车 人数比例 10辆/10000人 24辆/10000人 用气指标 3m/km 0.17 0.1 行驶公里数 km/d 200 300 5

汽车年用气量汽车年用气量33（2010） m/a （2014）m/a 992800 2102400 1489200 3153600 汽车年用气量3（2020）m/a 2482000 5256000

作者姓名：XXXXXX（课程设计题目）

汇总 3095200 4642800 7738000

2.1.5 未预见量计算

城市年用气量中还应计入未遇见量，主要是管网的燃气漏损量和发展过程中未预见的供气量，一般未预见量按总用气量的5%计算。 2010年：未预见量Qy=1477153 m3/a 2014年：未预见量Qy=1646898 m3/a 2020年：未预见量Qy=1986388 m3/a 2.1.6 城镇燃气年用量汇总计算

类别 居民用户 公共建筑 471737 工业企业 21615582 未预见量 1477153 5 1646898 5 1986388 百分比 38 3 54 5 100 总计 29543054 100 32937958 100 39727769 年用气量5978582 m/a（2010） 百分比 20 32 707605 73 21615582 年用气量8967873 m/a（2014） 百分比 27 32 1179343 66 21615582 年用气量14946456 m/a（2020） 3 2.2

各类用户日用气量计算及用气量平衡表

该月中日最大不均匀系数k2称为该月的日高峰系数，一般取k2=1.05～1.2，月高峰系数取K1max=1.1～1.3，本设计取保守值，即K1ma=1.3，k2max=1.2。

燃气的高峰系数一般只有居民生活和公共建筑用气需要考虑，其余的工业、CNG汽车等不需要考虑，即。K1ma k2max 均取为1。

则日用气量根据公式 Qd=Qy*K1max*K2max/365 计算。

2.2.1 居民用户2010年：Qd=Qy*K1max*K2max/365=5978582*1.2*1.3/365=25552 Nm3/d 2014年：Qd=Qy*K1max*K2max/365=8967873*1.2*1.3/365=38328 Nm3/d

6

max

max

作者姓名：XXXXXX（课程设计题目）

2020年：Qd=Qy*K1max*K2max/365=14946456*1.2*1.3/365=63881 Nm3/d 2.2.2 公共建筑2010年：Qd=Qy*K1max*K2max/365=471737*1.2*1.3/365=2016.19 Nm3/d 2014年：Qd=Qy*K1max*K2max/365=707605*1.2*1.3/365=3024.28 Nm3/d 2020年：Qd=Qy*K1max*K2max/365=1179343*1.2*1.3/365=5040.48 Nm3/d

2.2.3 工业企业 2010年、2014年和2020年的最大日用气量均为：

Qd=Qy*K1max*K2max/365=21615582/365=59220.77 Nm3/d

2.2.4 未预见量计算

城市年用气量中还应计入未遇见量，主要是管网的燃气漏损量和发展过程中未预见的供气量，一般未预见量按总用气量的5%计算。 2010年：未预见量Qy=4567.84 m3/d 2014年：未预见量Qy=5293.319 m3/d 2020年：未预见量Qy=6744.329 m3/d 2.2.5 城镇燃气日用量汇总计算

类别 居民用户 公共建筑 2016.19 工业企业 59220.77 未预见量 4567.84 5 5293.319 5 6744.329 百分比 47 4 44 5 100 总计 91356.8 100 105866.4 100 134886.6 日用气量25552 m/d（2010） 百分比 28 32 3024.28 65 59220.77 日用气量38328 m/d（2014） 百分比 36 33 5040.48 56 59220.77 日用气量63881 m/d（2020） 32.3 各类用户小时计算流量及用气量平衡表

该日小时不均匀系数的最大值k3max称为该日的小时高峰系数，一般取

K3max=2.2～3.2此设计中取为3.2。

居民用户和公共建筑的日用气量用下式计算：Qd = Qy*K1max*K2max*k3max/365/24 2.3.1 居民用户2010年：Qd= 5978582*3.2*1.2*1.3/365/24=3406.96 Nm3/h 2014年：Qd=8967873*3.2*1.2*1.3/365/24=5110.46 Nm3/h 2020年：Qd=14946456*3.2*1.2*1.3/365/24=8517.43 Nm3/h

7

作者姓名：XXXXXX（课程设计题目）

2.3.2 公共建筑 2010年：Qd= 471737*3.2*1.2*1.3/365/24=268.83 Nm3/h

2014年：Qd= 707605*3.2*1.2*1.3/365/24=403.24 Nm3/h 2020年：Qd= 1179343*3.2*1.2*1.3/365/24=672.06 Nm3/h

2.3.3 工业企业：2010年、2014年和2020年的小时用气量均为 Qd= 21615582/365/24=2467.53 Nm3/h 2.4.4 未预见量计算

城市年用气量中还应计入未遇见量，主要是管网的燃气漏损量和发展过程中未预见的供气量，一般未预见量按总用气量的5%计算。 2010年：未预见量Qy=3310.345 m3/h 2014年：未预见量Qy=3407.078 m3/h 2020年：未预见量Qy=3600.54 m/h 2.5.5 城镇燃气小时用量汇总计算

类别 小时用气量m/h（2010） 百分比 5 4 403.24 90 59220.77 33

居民用户 3406.96 公共建筑 268.83 工业企业 59220.77 未预见量 3310.345 1 3407.078 5 3600.54 48 总计 66206.91 100 68141.55 100 72010.8 100 日用气量5110.46 m/h（2014） 百分比 7 36 672.06 87 59220.77 日用气量8517.43 m/h（2020） 百分比 12 39 82 3

设计方案的确定 确定各类用户所需的压力

重庆西部现代物流园区规划区内现状没有燃气输配系统，近期即将有管输天然气供应本县城，引入设计压力为1.6MPa，由于该区域成狭长的带状分布，且人口较少，故本系统采用中压一级管网进行燃气供应即可。居民用户的燃气压力末端不低于0.15MPa，公共建筑用户的燃气压力末端不低于0.4MPa，工业企业的燃气压力末端不低于0.25MPa。

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作者姓名：XXXXXX（课程设计题目）

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