燃气输配工程分析

文章插图
燃气输配工程分析【燃气输配工程分析】《燃气输配工程分析》是2007年石油工业出版社出版的图书，作者是严铭卿等。本书着重对燃气学科技术理论和输配工程基础前沿的课题内容进行了介绍；普遍包括了作者们进行探索与研究的课题成果，结合了实际工作的发挥与完善，及对国内外相关进展的追蹤。
基本介绍书名：燃气输配工程分析
又名：燃气输配工程分析
作者：严铭卿等着
开本：32
出版信息作　者：严铭卿等着出版社：石油工业出版社出版时间：2007-8-1版　次：1 页　数：551 字　数：906000 印刷时间：2007-8-1开　本：16开纸　张：胶版纸印　次：1 I S B N：9787502159047包　装：平装图书简介本书由国内燃气界多位着名专家和科技工作者共同撰写，因此本书既具有一定的理论深度又富于实践素质。本书共分16章，主要包括管道中燃气的流动，燃气输配管网水力分析与动态模拟，燃气输配管网运行调度巨观模型，城市燃气输配系统风险评价，液化石油气输送与储存工程分析，吸附天然气工程分析，天然气地下储库数值模拟等。本书是介绍有关燃气输配工程的基础技术理论以及分析计算方法的一本专着。内容包括：燃气负荷分析与预测；天然气长输管道流动分析，系统配置、管线设计与运行、调度的最佳化；天然气地下储气库模拟；燃气分配管网水力工况分析与模拟，管网结构分析，设计最佳化，分配管网供气可靠性，燃气系统运行调度分析，燃气系统安全风险评价，管网故障诊断；压缩天然气工程分析；吸附天然气工程分析；液化天然气输送、储存与冷能利用分析；液化石油气输送、储存与分配工程分析；燃气置换分析、燃气混合安全性等。编辑推荐本书适用于天然气工业、石油化工、燃气工程等专业的科研人员、工程技术人员、管理人员及有关院校的教师、研究生和本科生阅读参考。图书目录第1章城市燃气负荷…………………………………………………………………………(1)1．1概述……………………………………………………………………………………(1)1．1．1燃气负荷的定义及套用……………………………………………………(1)1．1．2燃气负荷的分类……………………………………………………………(2)1．2燃气负荷的工程指标系统……………………………………………………………(3)1．2．1用气量指标…………………………………………………………………(3)1．2．2用气不均匀係数……………………………………………………………(4)1．2．3用气量高峰係数……………………………………………………………(7)1．2．4城市燃气输配系统小时计算流量…………………………………………(7)1．2．5最大日不均匀係数与日高峰係数的区别…………………………………(8)1．2．6同时工作係数及支管计算流量……………………………………………(9)1．2．7储气係数……………………………………………………………………(10)1．3燃气负荷指标的制订………………………………………………………………(11)1．3．1燃气用气定额及用气小时高峰係数………………………………………(12)1．3．2同时工作係数………………………………………………………………(13)1．4燃气负荷用气工况…………………………………………………………………(14)1．4．1用气工况的性质……………………………………………………………(14)1．4．2燃气负荷模型分类…………………………………………………………(15)1．5燃气负荷工况模型…………………………………………………………………(16)1．5．1曲线拟合模型………………………………………………………………(16)1．5．2傅立叶级数模型……………………………………………………………(18)1．5．3回归模型……………………………………………………………………(19)1．5．4弹性係数……………………………………………………………………(22)1．5．5人工神经网路模型…………………………………………………………(23)1．5．6灰色预测模型………………………………………………………………(25)1．5．7指数平滑预测模型…………………………………………………………(29)1．5．8时间序列分析预测模型……………………………………………………(30)1．5．9负荷模型的组合……………………………………………………………(34)1．6燃气负荷中、长期预测……………………………………………………………(36)参考文献……………………………………………………………………………………(38)第2章管道中燃气的流动…………………………………………………………………(40)2．1概述…………………………………………………………………………………(40)2．1．1城市燃气输配管网系统的压力级制………………………………………(40)2．1．2燃气管道内的流动状态……………………………………………………(41)2．2管道中燃气流动基本方程…………………………………………………………(42)2．3燃气不稳定流动方程………………………………………………………………(46)2．3．1解析法………………………………………………………………………(46)2．3．2数值法………………………………………………………………………(48) 2．4燃气非等温流动……………………………………………………………………(50)2．4．1燃气非等温流动方程及其简化……………………………………………(50)2．4．2燃气非等温稳定流动………………………………………………………(53)2．4．3燃气非等温不稳定流动……………………………………………………(56)2．5常用状态方程………………………………………………………………………(58)2．5．1对比态原理与通用压缩因子………………………………………………(59)2．5．2范德华方程…………………………………………………………………(60)2．5．3 BWR方程…………………………………………………………………(60)2．5．4 BWRS状态方程……………………………………………………………(61)2．5．5精度比较……………………………………………………………………(62)2．5．6 BWRS方程的套用…………………………………………………………(63)2．6流动摩阻係数………………………………………………………………………(66)参考文献……………………………………………………………………………………(71)第3章天然气长输管道工程分析…………………………………………………………(72)3．1概述…………………………………………………………………………………(72)3．1．1长距离管道输气系统………………………………………………………(72)3．1．2长距离管输技术现状………………………………………………………(73)3．1．3发展趋势……………………………………………………………………(74)3．2输气管道的稳定流动分析…………………………………………………………(75)3．2．1稳定流动简化方程…………………………………………………………(75)3．2．2输气管道的水力计算………………………………………………………(76)3．2．3输气管基本参数对流量的影响……………………………………………(78)3．3长输管道输气过程的模拟…………………………………………………………(80)3．3．1慢瞬变流的隐式中心有限差分法求解……………………………………(82)3．3．2快瞬变流的显式特徵差分法求解…………………………………………(84)3．4输气管道的增压输送………………………………………………………………(90)3．4．1压气站与管路的联合工作…………………………………………………(90) 3．4．2干线输气管的工况分析……………………………………………………(92)3．4．3末段储气……………………………………………………………………(93)3．4．4压气站布置…………………………………………………………………(95)3．4．5工艺参数最佳化选择…………………………………………………………(97)3．5输气管道运行最佳化…………………………………………………………………(100)3．5．1输气管道运行最佳化的特点及发展………………………………………(100)3．5．2运行最佳化模型……………………………………………………………(102)3．5．3输气系统的动态模拟……………………………………………………(105)参考文献…………………………………………………………………………………(106)第4章燃气输配管网水力分析与动态模拟………………………………………………(107)4．1概述…………………………………………………………………………………(107)4．1．1燃气管道分类……………………………………………………………(107)4．1．2燃气管网…………………………………………………………………(108)4．2分配管网的水力分析基础…………………………………………………………(109)4．2．1燃气管网计算图论基础…………………………………………………(11O)4．2．2稳定流动方程……………………………………………………………(113)4．3城市燃气管网水力分析……………………………………………………………(114)4．3．1燃气管网水力分析数学模型……………………………………………(114)4．3．2燃气管网水力分析的3种解法…………………………………………(115)4．3．3各种算法的比较与评价…………………………………………………(ii8)4．4燃气管网流量叠代节点法水力分析………………………………………………(119)4．4．1流动方程的简化形式……………………………………………………(119)4．4．2节点方程及管网节点关联矩阵…………………………………………(119)4．4．3管网稳态分析方程………………………………………………………(120)4．4．4节点法计算………………………………………………………………(121)4．5燃气输配管网不稳定流动模拟的解析解法………………………………………(124)4．5．1输配管网数学模型的修正与简化………………………………………(124) 4．5．2输配管网不稳定流动数学模型求解……………………………………(127)4．5．3城市高压输气管道不稳定流的计算……………………………………(133)4．6燃气输配管网不稳定流动模拟的数值解法………………………………………(137)4．6．1不稳定流动模拟的有限差分格式………………………………………(137)4．6．2不稳定流动模拟的差分方程求解………………………………………(140)4．6．3实例运用…………………………………………………………………(143)4．7城市天然气输气管道稳定流动……………………………………………………(147)参考文献…………………………………………………………………………………(148)第5章燃气输配管网结构分析与最佳化……………………………………………………(150)5．1概述………………………………………………………………………………(150)5．2燃气输配管网的结构分析…………………………………………………………(150)5．2．1燃气管网结构与结构分析………………………………………………(150)5．2．2管网的结构因素…………………………………………………………(151)5．2．3管网结构特性指标………………………………………………………(158)5．2．4管网结构分析技术………………………………………………………(160)5．3城市燃气管网最佳化设计……………………………………………………………(161)5．3．1城市天然气输配管网最佳化模型…………………………………………(162)5．3．2城市燃气管网成本函式…………………………………………………(164)5．3．3城市燃气管网最佳化计算方法……………………………………………(165)5．4拉格朗日乘数法管网最佳化的计算…………………………………………………(170)5．5遗传算法管网设计最佳化……………………………………………………………(172)5．5．1遗传最佳化算法的基本原理………………………………………………(172)5．5．2遗传最佳化算法燃气管网最佳化套用………………………………………(177)5．6燃气管网综合最佳化原理……………………………………………………………(179)5．6．1準边值管网………………………………………………………………(180)5．6．2管网压力储备与综合最佳化原理…………………………………………(181)5．6．3燃气管网综合最佳化模型…………………………………………………(183) 5．6．4小结………………………………………………………………………(185)参考文献…………………………………………………………………………………(185)第6章燃气输配管网系统可靠性评价……………………………………………………(187)6．1概述…………………………………………………………………………………(187)6．2可靠性的度量指标及分布函式……………………………………………………(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维修性……………………………………………………………………(189)6．2．4系统的可靠性……………………………………………………………(190)6．2．5系统的状态转移…………………………………………………………(191)6．3燃气管网系统的供气可靠性………………………………………………………(194)6．3．1管网供气可靠度…………………………………………………………(194)6．3．2燃气管网供气可靠度算例………………………………………………(196)6．4燃气管网可靠性故障树分析………………………………………………………(199)6．4．1燃气管网故障树…………………………………………………………(199)6．4．2故障树数学模型…………………………………………………………(202)参考文献…………………………………………………………………………………(206)第7章燃气输配管网运行调度巨观模型…………………………………………………(207)7．1概述…………………………………………………………………………………(207)7．2管网水力计算确定供气调度方案的弊端…………………………………………(207)7．3管网运行工况巨观模型……………………………………………………………(208)7．3．1无运行信息的巨观模型…………………………………………………(208)7．3．2有运行信息的巨观模型…………………………………………………(209)7．4建模原始数据与套用要点…………………………………………………………(209)7．5模型套用特性与套用範围…………………………………………………………(210)7．6模型的套用示例……………………………………………………………………(211)7．7模型的套用说明……………………………………………………………………(214) 参考文献…………………………………………………………………………………(215)第8章城市燃气输配系统风险评价………………………………………………………(216)8．1概述…………………………………………………………………………………(216)8．2燃气输配系统危险源辨识…………………………………………………………(221)8．3故障树分析(FTA)模型…………………………………………………………(223)8．3．1故障树的分析流程………………………………………………………(224)8．3．2故障树分析的基本名词和符号…………………………………………(225)8．3．3故障树的最小割集及其算法……………………………………………(227)8．3．4底事件机率确定方法……………………………………………………(231)8．4模糊数学及模糊综合评价方法……………………………………………………(232)8．4．1模糊数学…………………………………………………………………(232)8．4．2模糊综合评价……………………………………………………………(236)8．4．3利用模糊数学方法确定故障树底事件的发生机率……………………(239)参考文献…………………………………………………………………………………(244)第9章燃气输配管网故障诊断……………………………………………………………(245)9．1概述………………………………………………………………………………(245)9．2燃气管网故障诊断特徵空间………………………………………………………(246)9．2．1模式识别的基本方法……………………………………………………(246)9．2．2燃气管网节点压力特徵空间……………………………………………(247)9．3燃气管网故障诊断的模式识别方法………………………………………………(248)9．3．1位势函式法………………………………………………………………(248)9．3．2正态模式参数判别法……………………………………………………(249)9．3．3特徵提取与选择…………………………………………………………(251)9．4燃气管网的现场泄漏检测…………………………………………………………(252)参考文献…………………………………………………………………………………(255)第10章液化石油气输送与储存工程分析………………………………………………(256)10．1概述………………………………………………………………………………(256) 10．2 LPG管道输送……………………………………………………………………(258)10．2．1管道输送系统年费用的计算…………………………………………(258)10．2．2经济流速………………………………………………………………(260)10．2．3管道输送的经济规模…………………………………………………(262)10．2．4小结……………………………………………………………………(264)10．3 LPG贮罐储存压力与设计压力…………………………………………………(264)10．3．1 LPG贮罐储存压力问题………………………………………………(264)10．3．2合理确定LPG贮罐设计压力的意义…………………………………(265)10．3．3国内外对LPG贮罐设计压力的规定及套用情况……………………(267)10．3．4 LPG贮罐设计压力问题的基本内容、实质…………………………(270)10．3．5确定LPG贮罐设计压力的途径………………………………………(271)10．3．6 LPG球罐贮存压力计算模型及数值解………………………………(273)10．3．7研究实例………………………………………………………………(278)10．4 LPG冷冻贮存参数的最佳化………………………………………………………(280)10．4．1冷冻贮存的设计问题…………………………………………………(281)10．4．2冷冻降压贮存的参数最佳化……………………………………………(282)10．4．3冷冻常压贮存的参数最佳化……………………………………………(292)10．4．4算例……………………………………………………………………(294)10．5 LPG卸车公式……………………………………………………………………(294)10．5．1 LPG卸车系统…………………………………………………………(294)10．5．2 LPG卸车公式推导……………………………………………………(295)10．5．3卸车公式的套用………………………………………………………(302)10．6 LPG容器过量灌装危险分析……………………………………………………(307)1f)6．1 LPG容器过量灌装危险………………………………………………(307)10．6．2 LPG容器全充满温胀破裂的解析模型………………………………(307)10．6．3算例及小结……………………………………………………………(310)10．7 LPG管道安全阀的设计参数……………………………………………………(311) 10．7．1 LPG液相管道安全问题………………………………………………(311)10．7．2管道安全阀工作过程分析……………………………………………(311)10．7．3管道安全阀结构参数的设计控制与配置通用公式…………………(314)10．7．4小结……………………………………………………………………(315)10．8叶片泵工艺分析…………………………………………………………………(316)10．8．1叶片泵工作原理与性能特点…………………………………………(316)10．8．2叶片泵的流量…………………………………………………………(317)10．8．3双作用叶片泵的定子曲线……………………………………………(318)参考文献…………………………………………………………………………………(321)第ll章液化石油气分配与供应工程分析………………………………………………(323)11．1概述………………………………………………………………………………(323)11．1．1气瓶供气量问题………………………………………………………(323)11．1．2液化石油气贮罐自然气化分析………………………………………(323)11．1．3液化石油气露点直接计算公式………………………………………(324)11．1．4管道供气防凝结问题(防再液化) …………………………………(324)11．1．5气化器负荷模型及热力计算问题……………………………………(324)11．1．6引射混合器性能与设计………………………………………………(325)11．1．7供气系统的压力缓冲问题……………………………………………(325)11．2 LPG气瓶组供气非稳态分析……………………………………………………(325)11．2．1气瓶自然气化供气及气瓶工作基本方程……………………………(325)11．2．2气瓶定用气量供气……………………………………………………(327)11．2．3气瓶工作的约束条件…………………………………………………(330)11．2．4气瓶变用气量供气……………………………………………………(330)11．3 LPG贮罐自然气化供气…………………………………………………………(334)11．3．1卧式贮罐液相工作容积………………………………………………(334)11．3．2卧式贮罐自然气化液相温度方程……………………………………(335)11．4 LPG露点的直接计算……………………………………………………………(336) 11．4．1拟合LPG的饱和蒸气压与温度的关係………………………………(336)11．4．2露点直接计算公式……………………………………………………(338)11．5 LPG管道供气无凝动态分析……………………………………………………(340)11．5．1 LPG管道供气无凝动态分析的必要性………………………………(340)11．5．2气态LPG压力、温度沿管道的变化…………………………………(340)11．5．3气态LPG管道供气无凝动态分析……………………………………(342)11．5．4管道的停气凝结………………………………………………………(343)11．6 LPG气化器气化模型及热负荷计算……………………………………………(345)11．6．1气化器的套用及存在问题……………………………………………(345)11．6．2 LPG气化模型…………………………………………………………(345)11．6．3气化器的热负荷计算…………………………………………………(348)11．6．4气化器的热负荷计算实例……………………………………………(350)11．6．5小结……………………………………………………………………(352)11．7燃气引射混合器…………………………………………………………………(353)11．7．1燃气引射混合器的新研究……………………………………………(353)11．7．2混合器自由射流模型与结构参数……………………………………(353)11．7．3燃气引射混合器的基本方程…………………………………………(356)11．7．4燃气引射混合器的供气压力极限与囗效率…………………………(357)11．7．5计算式的推导…………………………………………………………(358)11．7．6小结……………………………………………………………………(361)11．8混气系统供气量调节与储气罐容量分析………………………………………(361)11．8．1混气系统供气量的调节………………………………………………(361)11．8．2储气罐的工况分析……………………………………………………(362)11．8．3 混气系统储气罐容量…………………………………………………(364)参考文献…………………………………………………………………………………(366)第12章压缩天然气系统工程分析………………………………………………………(368)12．1概述………………………………………………………………………………(368) 12．2压缩天然气供气调压……………………………………………………………(368)12．2．1压缩天然气供气调压工艺……………………………………………(368)12．2．2焦耳一汤姆逊效应……………………………………………………(369)12．2．3供气调压设备的状态参数……………………………………………(372)12．3压缩天然气储气分区……………………………………………………………(375)12．3．1压缩天然气储气分区工艺……………………………………………(375)12．3．2储气分区方程组………………………………………………………(376)12．3．3储气分区的参数和性质………………………………………………(378)12．3．4设计实用方法…………………………………………………………(380)12．4天然气引射器特性方程与工况…………………………………………………(380)12．4．1特性方程式与最佳结构参数…………………………………………(380)12．4．2运行工况分析…………………………………………………………(383)12．4．3小结……………………………………………………………………(386)参考文献…………………………………………………………………………………(386)第13章吸附天然气工程分析……………………………………………………………(388)13．1概j空………………………………………………………………………………(388)13．2 ANG吸附剂………………………………………………………………………(389)13．2．1超级活性炭的製备……………………………………………………(389)13．2．2超级活性炭的微孔容积………………………………………………(390)13．2．3吸附作用与吸附理论…………………………………………………(391)13．3 ANG吸附过程及热效应…………………………………………………………(393)13．3．1 van’t Hoff方程………………………………………………………(393)13．3．2吸附与解吸热力学循环………………………………………………(394)13．4 ANG吸附模型……………………………………………………………………(396)13．4．1 SLD高压吸附模型……………………………………………………(397)13．4．2超临界吸附模型………………………………………………………(399)13．4．3基于N2吸附的确定PSD的HK模型………………………………(403) 13．5 ANG储气模型……………………………………………………………………(405)13．5．1 Vasiliev模型……………………………………………………………(405)13．5．2 Chang—Talu模型……………………………………………………(408)13．6克劳修斯一克拉伯龙热力图与吸附热力循环…………………………………(410)参考文献…………………………………………………………………………………(412)第14章液化天然气系统工程分析………………………………………………………(413)14．1概述………………………………………………………………………………(413)14．1．1 LNG的生产、输送与套用……………………………………………(413)14．1．2 LNG接收站的工艺系统………………………………………………(414)14．2 LNG储运工艺分析………………………………………………………………(416)14．2．1 LNG 计量………………………………………………………………(416)14．2．2 LNG的气化……………………………………………………………(420)14．2．3 LNG自增压供气………………………………………………………(421)14．3 LNG储运的传热与流动分析……………………………………………………(427)14．3．1绝热技术………………………………………………………………(427)14．3．2 LNG储罐传热与流动分析……………………………………………(432)14．4 LNG储罐涡旋分析………………………………………………………………(437)14．4．1 LNG储罐的分层与涡旋………………………………………………(437)14．4．2分层与涡旋的预测模型………………………………………………(440)14．4．3防止涡旋的措施………………………………………………………(449)14．5 LNG冷能回收分析………………………………………………………………(450)14．5．1冷能回收意义…………………………………………………………(450)14．5．2冷能利用原理与有用能分析…………………………………………(451)14．5．3 LNG冷能的利用………………………………………………………(455)14．5．4 LNG冷能发电…………………………………………………………(456)14．5．5 LNG冷能用于空气分离装置…………………………………………(459)14．5．6冷能利用技术经济简析………………………………………………(461) 参考文献…………………………………………………………………………………(462)第15章天然气地下储气库数值模拟……………………………………………………(465)15．1概述………………………………………………………………………………(465)15．1．1天然气地下储气库类型与特性………………………………………(465)15．1．2天然气地下储气库数值模拟进展……………………………………(467)15．2枯竭气藏天然气地下储气库数值模拟…………………………………………(469)15．2．1枯竭气藏储气库物理描述……………………………………………(470)15．2．2枯竭气藏储气库数学模型……………………………………………(470)15．2．3模型有限差分法求解…………………………………………………(473)15．3含水层天然气地下储气库数值模拟……………………………………………(474)15．3．1含水层特性……………………………………………………………(475)15．3．2含水层储气库数学模型………………………………………………(479)15．3．3模型有限元法求解……………………………………………………(486)15．3．4模型套用一一单井注采模拟…………………………………………(494)15．4盐穴天然气地下储气库数值模拟………………………………………………(512)15．4．1盐穴地下储气库物理描述……………………………………………(512)15．4．2盐穴储气库数学模型…………………………………………………(513)15．4．3模型数值法求解………………………………………………………(520)参考文献…………………………………………………………………………………(525)第16章燃气置换与混合…………………………………………………………………(529)16．1概述………………………………………………………………………………(529)16．2配製天然气置换气………………………………………………………………(529)16．2．1燃气互换性与判定……………………………………………………(529)16．2．2天然气置换气的配製…………………………………………………(533)16．2．3配製气燃烧稳定性的判定……………………………………………(537)16．2．4小结……………………………………………………………………(538)16．3燃气混合安全性…………………………………………………………………(538) 16．3．1燃气爆炸极限…………………………………………………………(538)16．3．2混合型燃气爆炸上限的直接计算公式………………………………(540)16．3．3混合燃气的爆炸上限函式……………………………………………(540)16．3．4燃气混合安全性定律…………………………………………………(542)16．3．5燃气混合安全性分析实例……………………………………………(545)参考文献…………………………………………………………………………………(551)