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第1章 城市燃气负荷 1

1.1概述 1

1.1.1燃气负荷的定义及应用 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用气不均匀系数 4

1.2.3用气量高峰系数 7

1.2.4城市燃气输配系统小时计算流量 7

1.2.5最大日不均匀系数与日高峰系数的区别 8

1.2.6同时工作系数及支管计算流量 9

1.2.7储气系数 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系数 12

1.3.2同时工作系数 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弹性系数 22

1.5.5人工神经网络模型 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

2.5.3BWR方程 60

2.5.4BWRS状态方程 61

2.5.5精度比较 62

2.5.6BWRS方程的应用 63

2.6流动摩阻系数 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快瞬变流的显式特征差分法求解 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工艺参数优化选择 97

3.5输气管道运行优化 100

3.5.1输气管道运行优化的特点及发展 100

3.5.2运行优化模型 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 110

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 118

4.4燃气管网流量迭代节点法水力分析 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优化 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城市燃气管网优化设计 161

5.3.1城市天然气输配管网优化模型 162

5.3.2城市燃气管网成本函数 164

5.3.3城市燃气管网优化计算方法 165

5.4拉格朗日乘数法管网优化的计算 170

5.5遗传算法管网设计优化 172

5.5.1遗传优化算法的基本原理 172

5.5.2遗传优化算法燃气管网优化应用 177

5.6燃气管网综合优化原理 179

5.6.1准边值管网 180

5.6.2管网压力储备与综合优化原理 181

5.6.3燃气管网综合优化模型 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数 187

6.2.1可靠性基本函数 187

6.2.2故障率分布函数 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宏观模型 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管网运行工况宏观模型 208

7.3.1无运行信息的宏观模型 208

7.3.2有运行信息的宏观模型 209

7.4建模原始数据与应用要点 209

7.5模型应用特性与应用范围 210

7.6模型的应用示例 211

7.7模型的应用说明 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底事件概率确定方法 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概率 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征空间 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征空间 247

9.3燃气管网故障诊断的模式识别方法 248

9.3.1位势函数法 248

9.3.2正态模式参数判别法 249

9.3.3特征提取与选择 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

10.2LPG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

10.3LPG贮罐储存压力与设计压力 264

10.3.1LPG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应用情况 267

10.3.4LPG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

10.3.6LPG球罐贮存压力计算模型及数值解 273

10.3.7研究实例 278

10.4LPG冷冻贮存参数的优化 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优化 282

10.4.3冷冻常压贮存的参数优化 292

10.4.4算例 294

10.5LPG卸车公式 294

10.5.1LPG卸车系统 294

10.5.2LPG卸车公式推导 295

10.5.3卸车公式的应用 302

10.6LPG容器过量灌装危险分析 307

10.6.1LPG容器过量灌装危险 307

10.6.2LPG容器全充满温胀破裂的解析模型 307

10.6.3算例及小结 310

10.7LPG管道安全阀的设计参数 311

10.7.1LPG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11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

11.2LPG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

11.3LPG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

11.4LPG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系 336

11.4.2露点直接计算公式 338

11.5LPG管道供气无凝动态分析 340

11.5.1LPG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

11.6LPG气化器气化模型及热负荷计算 345

11.6.1气化器的应用及存在问题 345

11.6.2LPG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？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—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概述 388

13.2ANG吸附剂 389

13.2.1超级活性炭的制备 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

13.3ANG吸附过程及热效应 393

13.3.1van’tHoff方程 393

13.3.2吸附与解吸热力学循环 394

13.4ANG吸附模型 396

13.4.1SLD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

13.5ANG储气模型 405

13.5.1Vasiliev模型 405

13.5.2Chang-Talu模型 408

13.6克劳修斯—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

14.1.1LNG的生产、输送与应用 413

14.1.2LNG接收站的工艺系统 414

14.2LNG储运工艺分析 416

14.2.1LNG计量 416

14.2.2LNG的气化 420

14.2.3LNG自增压供气 421

14.3LNG储运的传热与流动分析 427

14.3.1绝热技术 427

14.3.2LNG储罐传热与流动分析 432

14.4LNG储罐涡旋分析 437

14.4.1LNG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

14.5LNG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

14.5.3LNG冷能的利用 455

14.5.4LNG冷能发电 456

14.5.5LNG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模型应用——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配制天然气置换气 529

16.2.1燃气互换性与判定 529

16.2.2天然气置换气的配制 533

16.2.3配制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数 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