一種隨高程變化的附加壓頭的計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種附加壓頭的計(jì)算方法，尤其涉及一種隨高程變化的附加壓頭的計(jì)算方法，屬于燃?xì)廨斉涫覂?nèi)管領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]由于空氣與燃?xì)饷芏炔煌?，?dāng)管道始、末端存在標(biāo)高差時(shí)，在燃?xì)夤艿乐袑a(chǎn)生附加壓頭。對(duì)始末端高程差值變化甚大的個(gè)別管段，包括建筑物的室內(nèi)的低壓燃?xì)夤艿溃仨殞⒏郊訅侯^計(jì)算在內(nèi)。
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)中，一般是根據(jù)比如上海市工程建設(shè)規(guī)范《城市煤氣、天然氣管道工程技術(shù)規(guī)程》(DGJ08-10-2004)中和國家標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50028-2006)給出的公式Δ =H*g*(pa-pg)來計(jì)算，式中Δ--附加壓頭，單位:Pa;H--高程差，單位:m;g--重力加速度，標(biāo)準(zhǔn)值為:9.8，單位:m/s2; Pa--空氣密度，標(biāo)準(zhǔn)值為:1.293，單位:kg/Nm3 ；
Pg--燃?xì)饷芏龋瑔挝?kg/Nm3。
[0004]然而，如果按照現(xiàn)有的附加壓頭的計(jì)算方法計(jì)算附加壓頭，會(huì)造成得出的室內(nèi)管上升時(shí)產(chǎn)生的附加壓頭偏大，原因?yàn)?(I)現(xiàn)有方法的計(jì)算公式中，空氣的密度以及燃?xì)饷芏仁遣浑S高程變化而變化。而實(shí)際上，空氣和燃?xì)獾拿芏仁请S高程的上升而減小，并且隨高程的上升空氣密度減小的絕對(duì)值大于燃?xì)饷芏葴p小的絕對(duì)值，受之影響，隨天然氣高程上升而產(chǎn)生的附加壓頭比按公式(hs-luMPa-Pghg計(jì)算的值稍微偏小；(2)現(xiàn)有方法中，灶前額定壓力也是恒定的，家用天然氣灶前額定壓力為2000Pa。而實(shí)際上，灶前額定壓力是隨高程的上升而稍微增大，原因是此時(shí)空氣密度減少，為保證燃具的一次空氣量，需要提高燃具噴嘴處的燃?xì)鈩?dòng)壓，增大引射強(qiáng)度，因此受之影響，天然氣的附加壓頭相應(yīng)地也稍微偏小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠精確地計(jì)算室內(nèi)管上升時(shí)產(chǎn)生的附加壓頭的方法。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種隨高程變化的附加壓頭的計(jì)算方法，包括以下步驟:
[0007]給定高程為Iu= O米時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力Pal和高程為^時(shí)的當(dāng)?shù)厝細(xì)饷芏萈gl，確定高程為h2時(shí)的當(dāng)?shù)卮髿鈮毫a2和高程為112時(shí)的當(dāng)?shù)厝細(xì)饷芏萈g2;
[0008]根據(jù)公式Δ來計(jì)算隨高程變化的附加壓頭Λ !，其中，hi為初狀態(tài)高程，h2為末狀態(tài)高程，g為重力加速度，標(biāo)準(zhǔn)值為9.8m/s2。
[0009]其中，公式Δ是根據(jù)豎直管道內(nèi)燃?xì)馑τ?jì)算的基本公式伯努利方程得到的，具體推導(dǎo)過程如下:
[0010]根據(jù)伯努利方程:Pji+(l/2)*Pg*vi2+Pg*g*hi= Pj2+(l/2)*Pg*V22+Pg*g*h2+Pi1-2，其中，下標(biāo)I代表初狀態(tài)，Iu為初狀態(tài)高程;下標(biāo)2代表末狀態(tài)，h2為末狀態(tài)高程，單位為m;Pj為天然氣靜壓力，單位為Pa(絕對(duì)壓力)；
[0011](1/2 )*pg*v2為天然氣動(dòng)壓力Pd，單位為Pa;其中，V為天然氣實(shí)際流速，單位為m/s;
[0012]pg*g*h為天然氣因高程引起的位置勢能壓頭，單位為Pa;
[0013]Pn-2為天然氣因沿程摩擦阻力引起的壓力損失，單位為Pa;
[0014]令P’=Pj+(l/2)*Pv2，為全壓力(即絕對(duì)壓力，單位為Pa)，由于P’=P+Pa(其中P為相對(duì)全壓力，PaS當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?，
[0015]由上述伯努利方程的左邊:
[0016]Pji+(1/2) *Pg*vi2+Pg*g*hi = Pi ’ +pg*g*hi = Pi+Pai+Pg*g*hi ；
[0017]由上述伯努利方程的右邊:
[0018]P j2+(I /2) *Pg* V22+Pg*g*h2+Pi1-2 = P2，+Pg*g*h2+Pi1-2 = P2+Pa2+Pg*g*h2+Pi1-2 ；
[0019]得至lj:Pi+Pai+Pg*g*hi = P2+Pa2+Pg*g*h2+Pi1-2，
[0020]因此，附加壓頭Δ I = P2-Pl = Pal-Pa2-g* ( Pg2*h2-Pgl*hl ) -Pll-2 ,
[0021]若不考慮沿程摩擦阻力引起的壓力損失Pn-2，則得到所述隨高程變化的附加壓頭A I的計(jì)算公式:Δ l = Pal-Pa2-g*(Pg2*h2-Pgl*hl)。
[0022]進(jìn)一步地，若考慮到燃?xì)饷芏萈g隨著高程的逐步升高而不斷減少，則根據(jù)公式
[0023]A2 = Pal-Pa2-g*2[ (PgWPg2)AXh2LV)來計(jì)算對(duì)隨高程變化的附加壓頭，其中，112’-111’為112-111的微分單元；
[0024]公式Δ 2 = Pal-Pa2-g* Σ [ (Pgl+Pg2)/2]*(Il2 ’-hi ’)通過以下過程得出:
[0025]由于燃?xì)饷芏萈g隨著高程的逐步升高而不斷減少，根據(jù)燃?xì)怆S高程變化的關(guān)系式:Pg2 = (Pa2/Pai) *Pgi，其中，pg2是高程為匕時(shí)的當(dāng)?shù)厝細(xì)饷芏?，單位為kg/m3; Pgl是高程為In時(shí)的當(dāng)?shù)厝細(xì)饷芏龋瑔挝粸閗g/m3，
[0026]并對(duì)Δ l = Pal-Pa2-g*(Pg2*h2-Pgl*hl)中的 g*(Pg2#12-Pgl*hl)項(xiàng)依次進(jìn)行微分和積分處理，則:
[0027]g*(Pg2*h2-Pgi*hi) =g* Σ [ (Pgi+Pg2)/2]*(h2，-hi，)，
[0028]因此隨高程變化的附加壓頭
[0029]進(jìn)一步地，其中g(shù)* Σ [(Pgi+Pg2)/2]*(h2’-hi’)的結(jié)果值能夠通過Excel表計(jì)算得出。
[0030]進(jìn)一步地，項(xiàng)[(Pgi+Pg2)/2]*(h2’-hi’)中，取h2’-hi’ = 2米，可以滿足實(shí)際所需的計(jì)算精度。
[0031]進(jìn)一步地，根據(jù)灶前額定壓力Pn與大氣壓力Pa成反比的關(guān)系:Pn2=(Pal/Pa2)*Pnl，以及當(dāng)海拔高度在IlKm以下時(shí)，大氣壓力隨高程變化的關(guān)系式Pa=101.325*(l-0.02257h)5.256，其中，Pa為大氣壓力(單位為kPa)，h為海拔高度(即高程，單位為km);Pn2是高程為匕時(shí)的灶前額定壓力，單位為kPa;Pni是高程為hi = 0米時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)灶前額定壓力，單位為kPa;對(duì)于家用天然氣，Pni為2.0kPa;
[0032]因此，隨高程變化的附加壓頭的計(jì)算還考慮大氣壓力隨高程的變化和灶前額定壓力隨高程的變化；
[0033]若還考慮灶前額定壓力隨高程的變化引起的附加壓頭，則隨高程變化的附加壓頭
Δ = Δ 2+ Δ 3 ；
[0034]其中，Δ2 = Pal-Pa2-g* Σ [ ( Pgl+Pg2 )/2 ] * (ll2，—hi，)，Δ 3 = Pnl-Pn2 = Ρη1~ (Pal/Pa2 ) *Pnlo
[0035]本發(fā)明還提供了另一種隨高程變化的附加壓頭的計(jì)算方法，包括以下步驟:
[0036]給定空氣密度pa和燃?xì)饷芏萈g，通過公式Δ計(jì)算隨高程變化的附加壓頭A1;
[0037]其中，H為高程差，H=h2_h1;f為精度調(diào)整系數(shù)，對(duì)應(yīng)不同高程的取值:當(dāng)高程為O?234米，取f為0.82;高程為235?510米，取f為0.81;以此類推，直至高程為11km。
[0038]與現(xiàn)有的計(jì)算附加壓頭的方法相比，經(jīng)在O?510米高程范圍內(nèi)驗(yàn)算，本發(fā)明的計(jì)算附加壓頭的方法的精度提高了 18 %?19 %，且高程越大精度越高。
【具體實(shí)施方式】
[0039]下面將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0040]實(shí)施例1:
[0041]本實(shí)施例提供了一種隨高程變化的附加壓頭的計(jì)算方法，包括以下步驟:
[0042]給定高程為Iu= O米時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力Pal和高程為In時(shí)的當(dāng)?shù)厝細(xì)饷芏萈gl，確定高程為h2時(shí)的當(dāng)?shù)卮髿鈮毫a2和高程為匕時(shí)的當(dāng)?shù)厝細(xì)饷芏萈g2;
[0043]根據(jù)公式Δ l = Pal-Pa2-g*(Pg2*h2-Pgl*hl)計(jì)算隨高程變化的附加壓頭Δ:L，其中，hi為初狀態(tài)高程，h2為末狀態(tài)高程，g為重力加速度，標(biāo)準(zhǔn)值為9.8m/s2。
[0044]其中，公式ΔFP^-P^-gKpgWl^-pgi^ii)是根據(jù)豎直管道內(nèi)燃?xì)馑τ?jì)算的基本公式伯努利方程得到的，具體推導(dǎo)過程如下:
[0045]根據(jù)伯努利方程:Pji+(l/2)*Pg*vi2+Pg*g*hi= Pj2+(l/2)*Pg*V22+Pg*g*h2+Pi1-2，其中，下標(biāo)I代表初狀態(tài)，hi為初狀態(tài)高程;下標(biāo)2代表末狀態(tài)，h2為末狀態(tài)高程，單位為m;Pj為天然氣靜壓力，單位為Pa(絕對(duì)壓力)；
[0046](l/2)*Pg*v2為天然氣動(dòng)壓力Pd，單位為Pa;其中，V為天然氣實(shí)際流速，單位為m/s;
[0047]pg*g*h為天然氣因高程引起的位置勢能壓頭，單位為Pa;Pn—2為天然氣因沿程摩擦阻力引起的壓力損失，單位為Pa;
[0048]令P’=Pj+(l/2)*Pv2，為全壓力(即絕對(duì)壓力，單位為Pa)，由于P’=P+Pa(其中P為相對(duì)全壓力，PaS當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?，
[0049]由上述伯努利方程的左邊:
[0050]Ρ」ι+( 1/2 )*Pg*vi2+Pg*g*hi = Pi ’ +pg*g*hi = Pi+Pai+Pg*g*hi ；
[0051]由上述伯努利方程的右邊:
[0052 ] Pj2+ ( I/2 ) *Pg*V22+Pg*g*h2+Pll-2 = P2 ’ +Pg*g*h2+Pll-2 = P2+Pa2+Pg*g*h2+Pll-2 ；
[0053]得至lj:Pi+Pai+Pg*g*hi = P2+Pa2+Pg*g*h2+Pi1-2，
[0054]