《输气管道设计与管理》综合复习题含答案(适用于2023年6月考试).docx

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1、一、填空题输气管道设计与治理综合复习题1、自然气是指从地层内开发生产出来的、可燃的、烃和非烃混合气体，这种气体有的是根本上以气态形式从气井中开采出来的，称为气田气；有的是随液石油一块儿从油井中开采出来的，称为油田伴生气。2 、对于长距离输气管线，当Q、D、P 、P肯定时，输气管末段的最大长度为：1max2minPL=1max2 - P22min，此时管末段的储气力量为0。储气力量最大的末段长度为 LmaxCQ2max的0.5 倍。3、为离心压气机配管时，常有出、入口相连的回流管路，其目的是避开压气机产生 喘振。4、北美、西欧有关的管道标准已规定，20 英寸以上的气管应加内涂层，长距离输气管内壁

2、一般涂敷有机树脂涂层的主要优点有：提高管线输气量、增加防腐性能 。5、工程上用压缩因子来表示真实气体与抱负气体PVT 特性之间的差异，该值偏离 1 愈远，说明气体的PVT 性质偏离抱负气体性质愈远。6、在工程上，一般依据 水露点推断管线内的含水量是否到达形成水合物的条件。管线内形成水合物后实行降压方法可快速使水合物分解，管路畅通。7、输气管内能否形成水合物主要取决于：(1) 自然气是否有足够的含水量 ；(2) 输气管中的压力、温度曲线是否落入水合物的形成区内 。密度 大 的自然气易形成水合物。8、首站入口压力肯定的多压气站输气干线，假设某站停运，则停运站号愈 小 ，输量下降愈 多 。与正常运行

3、相比，停运站上游各站压力均 上升 ，停运站下游各站压力均 下降 ，愈靠近停运站，压力变化幅度 越小 。9、管输自然气最主要的三项质量指标为： 高发热值 、 硫化氢含量 、 水含量 和总硫含量 。10、沿线地形剧烈起伏对输气管输量有影响，当线路纵断面图与通过管路起点水平线所围面 积为正时，其输量 减小 ；面积为负时，输量 增大 。这是由于气体 密度 沿管长变化所致。二、问答及分析题1、水合物的形成条件是什么？生产中如何防止水合物的形成？答：形成水合物的条件有三：1自然气中含有足够的水分；2肯定的温度与压力；3气体处于脉动、紊流等剧烈扰动之中，并有结晶中心存在。这三个条件，前两者是内在的、 主要的

4、，后者是外部的、次要的。防止生成水合物不外乎破坏水合物形成的温度、压力和水分条件，使水合物是去存在的可能， 主要方法有1加热2降压3添加抑制剂4枯燥脱水。2、分析自然气中水的存在对输气管线具有哪些危害？答：1水积聚在管道低洼处，削减管道输气截面，增加输气阻力；（2） 水能在管内壁上形成一层水膜，遇酸性气体H2S,CO2 等形成酸性水溶液，对管内壁腐蚀极为严峻，是造成输气管道破坏的主要缘由之一。（3） 水在肯定温度和压力条件下还能和自然气中的某些组分生成冰雪状水合物如 CH4 nH2O 等，造成管路冰堵。3、输气系统的组成及特点有哪些？答：整个输气系统是由矿场集气管网、干线输气管道网、城市配气管

5、网和与这些管网相匹配的站、场装置组成。特点：1. 从生产到使用各环节严密相连。主要有采气、净气除尘、脱水、脱硫等、输气、储气、供配气 5 个环节。2. 气体可压缩性对输气和储气的影响。（1） 上下站输量不等时，压力变化较为平缓。（2） 输气管中体积流量沿着管长而转变，起始流量小，终点流量大。（3） 输气管末端储气。3. 可充分利用地层压力输气。4、自然气中杂质的主要类型以及危害是什么？答：地层中开采出来的自然气常含有砂、铁锈、水、水蒸气、硫化物、二氧化碳等杂质。（1） 砂、铁锈等固体尘粒：会对管道、压气机、仪表设备等产生磨损。（2） 水：会削减输气截面，增加输气阻力；与酸性气体H2S,CO2形

6、成酸性水溶液，对管内壁产生腐蚀；在肯定压力、温度条件下，水还能和自然气中的轻组分生成固体冰雪状水合 物，堵塞管道；水蒸气会降低自然气热值。（3） 硫化物： 无机硫H2S。H2S 是酸性气体， H2S 和其燃烧产物SO2 是剧毒气体。空1 / 6气中含 H2S 910mg/m3,0.06%时，使人严峻中毒。 有机硫，CS2 和 COS硫氧化碳，自然气作为化工原料时易使催化剂中毒，影响产品质量。（4） CO2：遇水生成碳酸，腐蚀管壁外，还影响自然气热值。三、计算题1、输气管长 100 公里，内径 900mm，平均压力为 5MPa，平均温度为 5，输送介质为甲烷，其临界压力为44.91105Pa，临

7、界温度为191.05K，求工程标准状态下输气管内气体的体积。1解： 气体临界压力 Pcm= 44.91105Pa临界温度Tcm= 191.05K2比照压力Pr =50= 1.11344.91比照温度Tr =3查图知：Z1=0.884求气体体积：278.15 = 1.456191.053.14V输气管体积1= 4 D 2 L =4 0.92 100000 = 63585m3标准状态下气体体积V= VP ZT 1063585 44.91105 293.15= 491407m301 PZ T1 1101325 0.88 191.05式中，Z=12、如图示，压气站方程： P 22= 2.3P 21-

8、3.48 107 Q2 ，管路方程：P2 - P2 = 1000Q2 L / D5.2 。式中单位：Q m3/s; P Pa; L m; D mQZL =260km， L =145km，D =1m，T293K，Z0.9，压气站入口压力保持不变，为5.2MPa。aba(1) 压气站仅向A 城供气，当管A 终点压力P 1.5MPa 时，求压气站出口压力和城市A 的供za气量 Qa。(2) 管线B 建成后，压气站同时向城市A 和城市B 供气，站流量增大为原流量的1.2 倍，A 城的供气量削减为原流量的 98.2。a、求管路A 终点压力P；b、假设管B 终点压力P=1MPa，求 B 城供气量和管B 的

9、直径。zazb(3) 假设运行最高出站压力为 7.5MPa，B 管尾端最低压力为 1MPa，求不影响城市B 用户用气的最长检修时间。DPa1ADbB解：1仅向 A 城供气，联立压气站方程和管路方程，P 2 = 2.3P 2 - 3.48 107 Q221P2 - P2 = 1000Q2 L / D5.2QZ其中， p= p2Q得到2.3 p12 - 3.48 107 Q()2a2 = pZ2 + 1000Qa2 L / D5.2代入数据，得：2.3 5.2 106求得： Q= 450.92m3 / sa- 3.48 107 Q 2a= (1.5 106 )2+ 1000Qa2 260 103

10、/12.3 5.2 106- 3.48 107 450.922()2压气站出口压力 p=2= 7.424MPa2压气站流量Q总= 1.2Qa= 541.104m3 / s现在 A 城的供气量Q= 98.2%Q= 442.80m3 / sAa利用压气站方程 P 2 = 2.3P 2 - 3.48 107 Q2 ，求得：2.3 5.2 106- 3.48 107 541.1042()221压气站出口压力 p=2= 7.211MPa利用管路方程 P2Q- P2 = 1000Q2 L / D5.2 ，求得：(7.211106- 1000 442.802 260 103)2Z管路 A 终点压力 p=Za

11、= 1.010MPaB 城供气量QB= Q- Q总A= 541.104 - 442.80 = 98.304m3 / s利用管路方程 P2Q- P2 = 1000Q2 L / D5.2 ，代入数据，得：Z(7.211106 )2 -(106)2 = 1000 98.3042 145 1000求得：D=0.5m.3 P1max= 7.5MPaP2 minD5.2= 1MPa利用管路方程 P2Q- P2 = 1000Q2 L / D5.2 ，求得：ZP2 max求 P= 2.179MPaP1min， P= 2.397MPapj max2 pj minP23P= P+2 max = 5.327MPap

12、j max 1maxP1max+ P2 max同理，得 Ppj min= 1.794MPaVs =1 D2Ppj max- PlTpj min04PTZz01 (5.327 - 1.794) 106293.15= 0.52 145 1000 = 1102458.4m34101325293.15 0.9Vs = 186.92 minQb3、某输气管内P=44105Pa，T=278.15K，气体的容积组成为CH =97,C H =2,C H =0.5,C H =0.5，计算该自然气的平均分子量、工程标准条件下天42 63 84 10然气的密度和相对密度。解：平均相对分子质量 = y = 0.97 16 + 0.02 30 + 0.005 44 + 0.005 58 = 16.63ii工程标准条件下自然气的密度r =VM= 16.63= 0.74222.414相对密度D =rra= 0.742 = 0.57381.2931