輸氣管段的熱力計(jì)算主要有兩個(gè)目的，一是為同一管段的水力計(jì)算服務(wù)，二是預(yù)測管段中出現(xiàn)凝析液及水合物的情況。由輸氣管段的流量公式可知：在其他條件一定的前提下，輸氣管段的流量取決于整個(gè)管段中氣體的平均溫度，而這一平均溫度又取決于整個(gè)管段沿軸向的溫度分布。另一方面，輸氣管段的穩(wěn)態(tài)溫度分布又取決于該管段的流量。因此，輸氣管段的穩(wěn)態(tài)水力計(jì)算與熱力計(jì)算實(shí)際上是相互耦合的一對(duì)問題。為了求出一個(gè)輸氣管段的流量與沿線溫度分布，需要聯(lián)立求解輸氣管段的流量關(guān)系式和溫度分布關(guān)系式。由于這兩個(gè)關(guān)系式中的氣體物性取決于氣體溫度和壓力，故要進(jìn)行精確的聯(lián)立求解是相當(dāng)困難的。為此，在工程上通常采用近似解法，即：先假定輸氣管段的平均溫度，按該溫度計(jì)算輸氣管段中氣體的物性參數(shù)并計(jì)算輸氣管段的流量，然后根據(jù)該流量求出輸氣管段沿線的溫度分布及平均溫度，若該平均溫度與假設(shè)的平均溫度之差滿足工程精度的要求，則計(jì)算結(jié)束；否則，以計(jì)算出的平均溫度作為新的假設(shè)平均溫度并重復(fù)前面的計(jì)算過程，直到輸氣管段平均溫度的假設(shè)值與新的計(jì)算值之差滿足工程上的精度要求為止。
對(duì)于一個(gè)等直徑、等流量的輸氣管段，若已知管道起點(diǎn)x=0處的溫度T=T1，則其沿線軸向溫度分布可以用輸氣管道溫降基本公式(3-14)描述：
其中a是一個(gè)綜合系數(shù)：
式中T——管段上到起點(diǎn)的距離為z處的氣體溫度，K；
T1——管段起點(diǎn)處的氣體溫度，K；
T0——管段周圍環(huán)境的自然溫度，對(duì)于埋地管道，此溫度系指管道中心線處的自然地溫，K；
K——管段與周圍環(huán)境之間的總傳熱系數(shù)，W/(m2·K)；
M一管段中氣體的質(zhì)量流量，kg/s；
dm——管段的外徑，m；
Cp——管段中氣體質(zhì)量定壓比熱容，J/(kg·K)
Di——管段中氣體的焦耳一湯姆遜效應(yīng)系數(shù)，℃/MPa。
式(3-14)中其他符號(hào)的意義與式(3-1)對(duì)應(yīng)符號(hào)相同。
式(3-14)中最后一項(xiàng)是由焦耳-湯姆遜效應(yīng)引起的溫降，在干線輸氣管道上該項(xiàng)一般為3～5℃。若忽略該項(xiàng)的影響后，式(3-14)可變?yōu)椋?/div>
T=T0+(T1-T0)e-ax (3-15)
式(3-15)就是著名的蘇霍夫公式。
分析研究表明，當(dāng)x→∞時(shí)，由式(3-15)計(jì)算出的溫度T→T0，即輸氣管道的溫度接近地溫；但由式(3-14)計(jì)算出的溫度T→T0-Di(p1-p2)/aL，即輸氣管道中的溫度低于地溫，這與實(shí)際是符合的。圖3-4給出了兩種公式計(jì)算的示意圖。
客服1