管徑選擇與管道壓力降計算一1~60

1、管徑選擇與管道壓力降計算PS304-031 管徑選擇與管道壓力降計算第一局部管徑選擇1.應用范圍和說明1.0.1本規(guī)定適用丁化工生產(chǎn)裝置中的工藝和公用物料管道，不包括儲運系統(tǒng)的 長距離輸送管道、非牛頓型流體及固體粒子氣流輸送管道。1.0.2對丁給定的流量，管徑的大小與管道系統(tǒng)的一次投資費(材料和安裝)、操作費(動力消耗和維修)和折舊費等項有密切的關系，應根據(jù)這些費用作出經(jīng)濟比 較，以選擇適當?shù)墓軓?，此外還應考慮平安流速及其它條件的限制。本規(guī)定介紹推薦的方法和數(shù)據(jù)是以經(jīng)驗值，即采用預定流速或預定管道壓力降值(設定壓力降 控制值)來選擇管徑，可用丁工程設計中的估算。1.0.3當按預定介質流速來確定

2、管徑時，采用下式以初選管徑：d=18.81W0.5u-0.5p0.5(1.0.3 1)或d=18.81V00.5u-0.5(1.0.3 2)式中d管道的內(nèi)徑，mm；W-一管內(nèi)介質的質量流量，kg/h；VO-一管內(nèi)介質的體積流量，m3/ h；P3介質在工作條件下的密度，kg/m ;u介質在管內(nèi)的平均流速，m / s。預定介質流速的推薦值見表2.0.1。1.0.4當按每100m計算管長的壓力降控制值(/Pf100)來選擇管徑時，采用下式 以初定管徑：.DO，CAP38-0.207 0.033P.207/,八d= 18.16Wp/ Pf100(1.0.4 1)或d= 18.16V。0.3873嚴/P

3、f100七.207(1.0.4-2)式中四一一介質的動力粘度，Pa s；/ Pf100100m計算管長的壓力降控制值，kPa。推薦的/Pf100值見表2.0.2。管徑選擇與管道壓力降計算PS304-0321.0.5本規(guī)定除注明外，壓力均為絕對壓力2.管道內(nèi)流體常用流速范圍和一般工程設計中的壓力降控制值2.0.1管道內(nèi)各種介質常用流速范圍見表2.0.1。表中管道的材質除注明外，一律為 鋼。該表中流速為推薦值。2.0.2管道壓力降控制值見表2.0.2 1和表2.0.2 2,該表中壓力降值為推薦值。常用流速的范圍表注表2- 0*1介 質工作條件或管徑范圍流速mADN2。30*-40飽和蒸汽35 25

4、DNV100301SP2040 60過熟蒸汽DN-20010050 304020二次蒸汽要利用時15 30A.二次蒸汽不利用時6Q高壓乏汽跳1。0排氣管:從受壓容器排出SO之從無質容器排出15 30真空5 10P0.3MPn表812尸=0.3 0.6MP;i2O20 10壓縮氣體IMPa俄15102MPM表12-8P=N 3MP球87I P = 3 30MPM表I3旗S管徑選擇與管道壓力降計算PS304-034續(xù)表 2. 0,1介 質工作條件或管徑范圍流速m/s氧氣照尸=005MPa 表P=0.05 0. 6MPa表尸=0.6lMPa表P = 2 3MPa表10-5 86 64 43煤氣管道長

5、50100mQ27MPa0. 27MPaFMO. SMPa3。,75128123半水煤氣F = 0.1 0.15MPa表1015天然氣-30煙道氣煙道內(nèi)管道內(nèi)3634石灰窯窯氣10 12氮氣尸=5 10MP&25氫氮混合氣注2030MPa51。氮氣F =真空尸0. 3MPa表P0. 6MPa表P2MPa表15 25 15 1020 38乙烯氣F=22 150MPa表56乙缺氣 gP0.01MPa表F0.15MPa表F2. 5MPa表3448最大 最大4氮氣體液體10 251.5氯仿氣體液體102鋼化翅氣體鋼襯膠管 液體橡膠管20L5漠氣體玻璃管液體玻璃管101.2續(xù)表 2.0.1介 質

6、工作條件或管徑范圍流速m/s氯化甲烷i氣體液體2。2氯乙烯二鍬乙烯三氯乙烯2乙二醇2苯乙烯2二漠乙烯玻璃管1水及粘度相似的液體F = 0 10.3MPM表PlMPat表P8MPa表尸0 8MPa表1.23. 5蒸汽冷凝水0.5L 5冷凝水自流0 20. 5過熱水2海水,微堿水P0. 6MPM表1.52. 5油及粘度較大的液體粘度0 05Pa , sDN25DN30DNW粘度O.lPa -sDN25DN、0ONI 00D2V2OO粘度IPa * sDN25ZW5。DN100jDN2000. 50. 90.7 1.0L01.60.30.6；0. 50. 70. 7L0 1.21.60. 1。,20

7、.160.250. 250. 350.350, 55管徑選擇與管道壓力降計算PS304-036續(xù)表 2.0.1介 質工作條件或管徑范圍流速m/s尸=真空0,050.3液氨6MPa表0, 80.3P10MPa表812往復式真空泵吸入管往復式真空泵排出管13 1625 30油封式真空泵吸入管110 13管徑選擇與管道壓力降計算PS304-037續(xù)表 2 0. 1介 質工作條件或管徑范圍流速m/s往復泵吸入管往復泵排出管0. 5L512水及粘度相似的液體離心系吸入管常溫離心泵吸入管70litre高心泵排出管高壓離心泵排出管1.520. 51. 5L533-3- 51齒輪泵吸入管齒輪泵排出管112注!

8、 本表所列疵速，在選用時還應參照相應的國家標準2氧氣流速應參照 f 氧氣站設汁標準 MGB 50030-9】.3狙氣檢速成賽照金機氧站設計規(guī)蔻 MGB 50177-93.4乙煤流速應參照?乙快站設計標準 KGB 5001-91 P一般工程設計的管道壓力降控制值 表2. 0-2-1管道類別最大摩擦壓力降kPa/100m總壓力降kPa液體泉進曰管泵出口管：DV40.50 DN80DNW0及以上8937050蒸汽和氣體 公用物料總管 公用物料支管 壓縮機進口管：P350kPa表 壓縮機出口管 蒸汽按進口壓力的5%按進口壓力的2%L83. 53* 5 71420按進口壓力的3%管徑選擇與管道壓力降計算

9、PS304-038-每100m管長的壓力降控制值 表2. 0. 2-2介質管 道 種 類壓力降kPa負壓管道隹F49kPa11. 131.9&通風機管道P=101kPa1.9&輸送氣體的管道壓縮機的吸入管值101kPaP0. 45MPaL 964.50.01P壓縮機的排出管和其它壓力管道45MPaP0. 45MPa4. 50 0迂工藝用的加熟蒸汽管道P0+3MPa0, 3MPaPW0. 6MPa0. 6MPahi-Er二_=,-oooo o o o o o o O O1818 6 6 4 4 3 3 2 2O O 1818 6 6 4 4 3 320102 2 1 1O,0.O

10、,0.圖1丸21流速、流量、管徑計算圖管徑選擇與管道壓力降計算PS304-0312 體積流thy,)密度 9粘度 s:kg/n? mPa sm3/hr100000 ,=50000經(jīng)濟管徑以:mmIOOOOT=一6000三卜2000010000rSOOO湍流r1000二I。-2000rlOOO；500-200rl00150500-500-20010020。0二r ,50，三100，20，F(xiàn)10r5一205。三-ft-JWMl二R R0 0 5 5 2 2 1 15000200010005002001005020105210.*2】o.5；0.2=0.1.rO. 05!-0, 02一200.2-0

11、 050* 05港.005 0*02:-0. 002 0*01r-iEli2.2-2液體、氣體(P lOOOkPa)經(jīng)濟管徑管徑選擇與管道壓力降計算PS304-0313 某些管道中流體允許壓力降范圍表1.2.2 1 丁與管道種類及條件壓力降范圍kPa100m管長l蒸汽P = 6.4IOMPa俵46 230總管P 3.5MPa表23 46支管P 3.5MPa表23 69排氣管4.6 122E 壓縮機735kW進口1.8 9出口4.6 6.9小型壓縮機進出口2.3 23壓縮機循環(huán)管道及壓縮機出口管0.23 123平安閥進口管接管點至閥最大取整定壓力的3%出口管最大取整定壓力的10%出口匯總管最大取

12、整定壓力的7.5%4般低壓下工乙氣體2.3 235一般局壓工藝氣體2.3 696塔頂出氣管127水總管238水支管189泵進口管最大取8出口管110 m3/ h1246某些對管壁有腐蝕及磨蝕流體的流速表1. 2. 2- 2序號介質條件管道材料最大允許流速m / S管徑選擇與管道壓力降計算PS304-0314 l燒堿液(濃度5%)碳鋼1.222濃硫酸(濃度80%)碳鋼1.223酚水(含酚1%)碳鋼0.9l4含酚蒸汽碳鋼18.005鹽水碳鋼1.83管徑900襯水泥或瀝宵鋼管4.60管徑900襯水泥或瀝宵鋼管6.00注：當管道為含銳不銹鋼時，流速有時可提高到表中流速的10倍以上1.2.3管路1.2.

13、3.1簡單管路但凡沒有分支的管路稱為簡單管路。(1)管徑不變的簡單管路，流體通過整個管路的流量不變。(2)由不同管徑的管段組成的簡單管路，稱為申聯(lián)管路。a.通過各管段的流量不變，對丁不可壓縮流體那么有Vf =Vfi=Vf2=Vf3,(1.2.3 1)b.整個管路的壓力降等丁各管段壓力降之和，即/ P= / Pi + /P2+/P3+,(1.2.3 2)1.2.3.2復雜管路但凡有分支的管路，稱為復雜管路。復雜管路可視為由假設干簡單管路組成(1)并聯(lián)管路在主管某處分支，然后乂集合成為一根主管。a.各支管壓力降相等，即/ P= / Pl = /P2= /P3,(1.2.3-3)在計算壓力降時，只計

14、算其中一根管子即可。b.各支管流量之和等丁主管流量，即Vf =Vf1 +Vf2 +Vf3 +,(1.2.3 4)(2)枝狀管路從主管某處分出支管或支管上再分出支管而不集合成為 一根主管。a.主管流量等丁各支管流量之和；b.支管所需能量按耗能最大的支管計算；c.對較復雜的枝狀管路，可在分支點處將其劃分為假設干簡單管路，按- 般的管徑選擇與管道壓力降計算PS304-0315 簡單管路分別計算。1.2.4管道壓力降計算1.2.4.1概述(1)管道壓力降為管道摩擦壓力降、靜壓力降以及速度壓力降之和。管道摩擦壓力降包括直管、管件和閥門等的壓力降，同時亦包括孔板、突然 擴大、突然縮小以及接管口等產(chǎn)生的局部

15、壓力降； 靜壓力降是由丁管道始端和終 端標高差而產(chǎn)生的；速度壓力降是指管道始端和終端流體流速不等而產(chǎn)生的壓力 降。(2)對復雜管路分段計算的原那么，通常是在支管和總管(或管徑變化處)連接 處拆開，管件(如異徑三通)應劃分在總管上，按總管直徑選取當量長度。總管長度按最遠一臺設備計算。(3)對因結垢而實際管徑減小的管道，應按實際管徑進行計算。雷諾數(shù)按下式計算：-d* W VfRe =- = 354 = 354 時d式中Re-一雷諾數(shù)，無因次；u流體平均流速，m/s；d管道內(nèi)直徑，mm；四 流體粘度，mPa s；W流體的質量流量，kg / h；Vf流體的體積流量，m3/h；P流體密度，kg/m3。(

16、4)管壁粗糙度管壁粗糙度通常是指絕對粗糙度(，和相對粗糙度(/d)。絕對粗糙度表示管子內(nèi)壁凸出局部的平均高度。在選用時，應考慮到流體對 管壁的腐蝕、磨蝕、結垢以及使用情況等因素。如無縫鋼管，當流體是石油氣、 飽和蒸汽以及干壓縮空氣等腐蝕性小的流體時， 可選取絕對粗糙度 亍o.2mm；輸 送水時，假設為冷凝液有空氣那么取= 0.5mm；純水取0.2mm；未處理水取 &=0.30.5mm;對酸、堿等腐蝕性較大的流體，那么可取=l mm或更大些。(1.2.4 1)管徑選擇與管道壓力降計算PS304-0316 對相同絕對粗糙度的管道，直徑愈小，對摩擦系數(shù)影響程度愈大，因此用 & 和d的

17、比值d來表示管壁粗糙度，稱為相對粗糙度。在湍流時，管壁粗糙度對流體流動的摩擦系數(shù)影響甚大。摩擦系數(shù)2與雷諾數(shù)Re及管壁相對粗糙度/d的關系見圖1.2.4 1所示； 在完全湍流情況下，活潔新管的管徑d占絕對粗糙度9的關系見圖1.2.4 2所示。某些工業(yè)管道的絕對粗糙度見表1.2.4 1;相對粗糙度由圖1.2.4 2查得。某些工業(yè)管道的絕對粗糙度表1. 2.4 1序號管道類別絕對粗糙度c mm1無縫黃銅管、銅管及鉛管0.01 0.052新的無縫鋼管或鍍鋅鐵管0.1 0.23金新的鑄鐵管0.25 0.424屆具有輕度腐蝕的無縫鋼管0.2 0.35管具有顯著腐蝕的無縫鋼管0.5以上6舊的鑄鐵管0.85

18、以上7鋼板制管0.338干凈玻璃管0.0015 0.019非橡皮軟管0.01 0.0310金木管道0.251.2511屆陶土排水管0.45 6.012管接頭平整的水泥管0.3313石棉水泥管0.03 0.85流動型態(tài)流體在管道中流動的型態(tài)分為層流和湍流兩種流型，層流與湍流問有一段不 穩(wěn)定的臨界區(qū)。 湍流區(qū)乂可分為過渡區(qū)和完全湍流區(qū)。 工業(yè)生產(chǎn)中流體流型大多 屆丁過渡區(qū)，見圖1.2.4 1所示。確定管道內(nèi)流體流動型態(tài)的準那么是雷諾數(shù)Re。-Of000001萬=0.00。，0。5雷諾數(shù) SBd4圖1. 2. 4-1摩擦系數(shù)與雷諾數(shù) g及管壁相對粗檢度時d的關系I，粗糙骨 yj臨界區(qū)卜 層流&

19、; 沖*-4J14一 *菰:nS：!iUii疽三.zt W口.050. 040.030.020, 0150, 010. 0080.0060+ 0040+0020.O&lS COO8a 00060. 00040*00020. 0001仇00005PS30463管徑選擇與管道壓力降計算PS304-03E 1,2. 4-2清潔新管的粗槌度a.層流 雷諾數(shù)Re104。因此，工程設計中管內(nèi)的流體流型多處丁湍流過渡區(qū)范(hQO0.005饑D040, QO30. 002CL 00050,00040,0003 00010.000080LODOOId000050. 0000；0. 000020.QQQO

20、OS礙一010. 00 95075 10012500 250500管役(右 mtii50000. OOB-0. 025-0. DL8F 016-0. 01-F, 012管徑選擇與管道壓力降計算PS304-0319 圍內(nèi)。(b)完全湍流區(qū) 在圖1.2.4 1中，M-N線上部范圍內(nèi)，摩擦系數(shù)與雷諾數(shù) 無關而僅隨管壁粗糙度變化。c.臨界區(qū)2000Re3000時，可按湍流來考慮, 其摩擦系數(shù)和雷諾數(shù)及管壁粗糙度均有關，當粗糙度一定時，摩擦系數(shù)隨雷諾數(shù) 而變化。(6)摩擦系數(shù)a.層流 層流時摩擦系數(shù)用式(1.2.4-2)計算或查圖1.2.41。入=64/Re(1.2.4 2)式中X-一摩擦系數(shù)，無因次。

21、b.過渡流和完全湍流，見圖1.2.4 1所示。在較長的鋼管中，假設輸送的是為水所飽和的濕氣體，如氫、二氧化碳、氮、 氧及類似的流體，應考慮到腐蝕而將查圖所得摩擦系數(shù)乘以1.2。壓力降在管道系統(tǒng)中，計算流體壓力降的理論根底是能量平衡方程。假設流體是在 絕熱、不對外作功和等焰條件下流動，對不可壓縮流體密度是常數(shù)，那么得：2 _2. F = Z2Z1；g 10；u2 n 10 hf10；2(1.2. 4-3)L、Leu2hf = -一D 2(1.2. 4-4)因此P = Z2Z1：g 10U2210 一L-,虹 102D 2(1.2. 4-5)或/ P=/PS+/PN+ / Pf(1.2. 4-6)

22、式中/ P一管道系統(tǒng)總壓力降，kPa；/ PS靜壓力降，kPa；管徑選擇與管道壓力降計算PS304-0320 / PN速度壓力降，kPa；/ Pf一摩擦壓力降，kPa；Zi、Z2一分別為管道系統(tǒng)始端、終端的標高，m；ui、U2一分別為管道系統(tǒng)始端、終端的流體流速，m/s；u一流體平均流速，m/s；P流體密度，kg / m3;hf管內(nèi)摩擦損失的能量,J/kg；L、Le分別為管道的長度和閥門、管件等的當量長度，m；D管道內(nèi)直徑，m。1.2.4.2壓力降計算(1)圓形截面管a.摩擦壓力降由丁流體和管道管件等內(nèi)壁摩擦產(chǎn)生的壓力降稱為摩擦力壓降。 摩擦壓力降 都是正值.正值表示壓力下降?？捎僧斄块L度法表

23、示，如式(1.2, 4-5)的最末項。 亦可以阻力系數(shù)法表示，即APf =生枝KjUx102D，2(1.2.4 7)此式稱為范寧(Fanning)方程式，為圓截面管道摩擦壓力降計算的通式，對層 流和湍流兩種流動型態(tài)均適用。式中/ Pf一管道總摩擦壓力降，kPa；廣摩擦系數(shù)，無因次；L一管道長度，m；D一管道內(nèi)直徑，m；E K一管件、閥門等阻力系數(shù)之和，無因次；u一流體平均流速，m/s；L 流體密度，kg / m3。通常，將直管摩擦壓力降和管件、閥門等的局部壓力降分開計算，對直管段 用以下公式計算。管徑選擇與管道壓力降計算PS304-0321 (b)湍流舊=LU： 3 =6.26 104足性=6

24、.26 10D2婦03dPd5(1.2. 49)式中d管道內(nèi)直徑，mm；W流體質量流量，kg/h；Vf一流體體積流量，m3/ h；四- 流體粘度，mPa s。其余符號意義同前。b.靜壓力降由丁管道出口端和進口端標高不同而產(chǎn)生的壓力降稱為靜壓力降。靜壓力 降可以是正值或負值，正值表示出口端標高大丁進口端標高，負值那么相反。其計 算式為：. ：R = Z2- ZIE 10 項式中/ PS靜壓力降，kPa；Z2、Z1管道出口端、進口端的標高，m；L 流體密度，kg/ m3;g-重力加速度，9.81m/s2c.速度壓力降由丁管道或系統(tǒng)的進、出口端截面不等使流體流速變化所產(chǎn)生的壓差稱速度壓力降。速度壓力

25、降可以是正值，亦可以是負值。其計算式為:22U2一 U r烏FN=102/ PN速度壓力降，kPa；U2、U1出口端、進口端流體流速，m/s；p 流體密度，kg/ m3。層流32uLd2(1.2.4-8)4LVf2：(1.2. 4 10)(1.2. 4 11)管徑選擇與管道壓力降計算PS304-0322 d.閥門、管件等的局部壓力降流體經(jīng)管件、閥門等產(chǎn)生的局部壓力降，通常采用當量長度法和阻力系數(shù)法 計算，分述如下：a當量長度法將管件和閥門等折算為相當?shù)闹惫荛L度， 此直管長度稱為管件和閥門的當量長度。計算管道壓力降時，將當量長度加到直管長度中一并計算，所得壓力降即 該管道的總摩擦壓力降。常用管件

26、和閥門的當量長度見表1.2.4 2和表1.2.4 3表1.2.4 2和表1.2.4 3的使用說明為：1表中所列常用閥門和管件的當量長度計算式，是以新的活潔鋼管絕對粗 糙度 亍0.046mm,流體流型為完全湍流條件下求得的，計算中選用時應根據(jù)管道 具體條件予以調整。2按條件計算，可由圖1.2.4 1查得摩擦系數(shù)打完全湍流摩擦系數(shù)，亦可采用1.2.44中數(shù)據(jù)。管徑選擇與管道壓力降計算PS304-0323 常用閥門以管徑計的當景長度表1*2, 4-2名稱及示意圖1同閥全開楔形盤,雙愚盤桂狀圓盤等n上=w。管道內(nèi)直徑。*以下同截止閥全開a.閥籽與流體垂直，罔座為平面、傾斜及檢狀a.b. 3L=340Z

27、)b.管徑選擇與管道壓力降計算PS304-0324 續(xù)表1.2. 4 -2名稱及示惠圖當量長嵌礙m4止逆閥(全開)&旋啟式包)(b)a (a)人=100Da(b)Le= 50Db.升降式:(a)公禰通徑0N4mmmso121D80128Z)100135/J150153。i200164 Z)圖MHZ廠 臧而租*內(nèi)直徑I偵角度*管徑選擇與管道壓力降計算PS304-0328 常用管件以管徑計的當量長度表L2.4-3序名禰及示意圖 號1 9。彎頭當量忸度Kem備 注Ae = 3。/)D管道內(nèi)直徑何,以下同續(xù)表1.2.4 32法蘭連接或焊接r/J)r/a12QD1030)2IZD1234 D32

28、D1438D414D1(42。e17DIB46。824D2050D4 5*彎頭3斜接彎獎aRaA15*4D60*25。30。8D75B4OD4515D90*600管徑選擇與管道壓力降計算PS304-0329 a*Le= 20。b.Le = 60D圖中：d內(nèi)直徑或表示內(nèi)直徑長度；r曲率半徑；也-角度。新的活潔鋼管在完全湍流下的摩擦系數(shù)(由圖1.2.41查得) 表1.2.4 4公稱直徑(DN) mm1 52 02 53 24 05 06 找 0 1 0 01 2 5 1 5 0 200-250 300400 450-600摩擦系數(shù)(入T )0.027 0.025 0.023 0.022 0.02l

29、0.019 0.018 0.017 0.016 0.015 0. 0140.0 130. 012(b)阻力系數(shù)法管件或閥門的局部壓力降按下式計算，式中有關符號見圖1.2.4 3所示PK(1.2.412)式中/ PK流體經(jīng)管件或閥門的壓力降，kPa；K阻力系數(shù)，無因次。其余符號意義同前。逐漸縮小的異徑管稱及示意圖4180“回彎頭Le= 50D標準三通a.直通b分枝管徑選擇與管道壓力降計算PS304-0330 當450哭180時逐漸擴大的異徑管 當9 45時2.6sin 日(1 - P2彳K=J當450德180時K2K -一：4式中各符號意義同前，并見圖1.2.4 3說明圖中符號說明：涕、a2異徑

30、管的小管段、大管段截面積；d1、d2異徑管的小管段、大管段內(nèi)徑；9-一異徑管的變徑角度。圖1.2.4 3逐漸縮小及逐漸擴大的異徑管應用式(1.2.41316)通常，流體經(jīng)孔板、突然擴大或縮小以及接管口等處，將產(chǎn)生局部壓力降 突然縮小和沉著器到管口(容器出口)按下式計算：當9 45時00.8si12(1.2.413)diPd20.51 -2K =(1.2.414)(1.2.415)(1.2.416)逐新場小逐漸擴大管徑選擇與管道壓力降計算PS304-0331 U2PK= K K321。1.2.417突然擴大和從管口到容器容器進口按下式計算：u2：?. ：PK= K KV32 1031.2.4-1

31、8式中/ PK局部壓力降，kPa；K阻力系數(shù)，無因次，見表1.2.4 5。通常?。篕 = 0.5;KV管件速度變化阻力系數(shù)，無因次。其余符號意義同前。管件速度變化阻力系數(shù)KV= 1 d大4。對容器接管口， d大4值甚小，可略去不計，故KV= I。因此，通常K+KV= 1.5, K KV= 0.5;將此關系式分別 代入式1.2.417和式1.2.418得:u2|FK=-。.5-32 10當/PK為負值，表示壓力上升，計算中作為富裕量，略去不計。完全湍流時容器接管口阻力系數(shù)，在要求比擬精確的計算中，可查表1.2.4一5,層流時閥門和管件的阻力系數(shù)見表1.2.4 6。容器接管口的阻力系數(shù)K湍流表1.

32、2.4-51容器的出口管接管插入容器1.02容器或其它設備進口 銳邊接口1.03容器進口管小圓角接口1.04容器的進口管接管插入容器0.785容器或其它設備出口銳邊接口0.5容器出口PK=1.52n*u P_3以尺10 )(1.2.419)容器進口(1.2.4 20)管徑選擇與管道壓力降計算PS304-0332 6容器的出口管小圓角接口0.287容器的出口管大圓角接口0.04管徑選擇與管道壓力降計算PS304-0333 管件、閥門局部阻力系數(shù)(層流)表1.2.4 6序號管件及閥門名稱局部阻力系數(shù)(K)Re= 1000Re= 500RB100RB50l90彎頭(短曲率半徑)0.91.07.516

33、2三通(直通)0.40.52.5(分枝)1.51.84.99.33閘閥1.21.79.9244截止閥111220305旋塞121419276角閥88.511197旋啟式止回閥44.51755(2)非圓形截面管a.水力半徑：水力半徑為流體通過管道的自由截面積與被流體所浸潤的周邊之比，即RH= A/C(1.2.4 21)b.當量直徑：當量直徑為水力半徑的四倍，即De= 4 RH(1.2.4 22)c.壓力降：用當量直徑計算湍流非圓形截面管壓力降。計算公式如下：R =，L/De U*/ 2 103 1各式中RH水力半徑，m；A管道的自由截面積，m2;C浸潤周邊，m；De管道的當量直徑，m。其余符號意

34、義同前。式(1.2.4-23)對非滿流的圓截面管也適用，但不適用丁很窄或成狹縫的流動 截面，對矩形管其周邊長度與寬度之比不得超過三比一，對環(huán)形截面管可靠性較 差。對層流用當量直徑計算不可靠，在必須使用當量直徑計算時，應對摩擦系數(shù)(1.2.4 23)進行修正，即=J Re(1.2.4 24)管徑選擇與管道壓力降計算PS304-0334 式中管徑選擇與管道壓力降計算PS304-0335 Re雷諾數(shù)，無因次；J常數(shù)，無因次，見表1.2.4 7某些非圓形管的當量直徑(D)及常數(shù)(J)表1.2.4-7序號非圓形截面管當量直徑(De)m常 數(shù)(J)1正方形，邊長為dO572等邊三角形，邊長為a0.58a5

35、33環(huán)隙形，環(huán)寬度b= (d1 d2) /2(d1為外 管內(nèi)徑，d2為內(nèi)管外徑)dd2964長方形，長為2a,寬為a1.3a625長方形，長為4ad,寬為a1.6a73(3)冷卻水管冷卻水管有結垢，推薦采用哈森一威廉的經(jīng)驗公式進行計算，即APf=1.095 勺 010(d4.8655)式中/ Pf-摩擦壓力降，kPa；Vf冷卻水體積流量，m3/ h；CHW-Hazen-Williams系數(shù)鑄鐵管CHW= 100襯水泥鑄鐵管CHW= 120碳鋼管CHW= 112玻璃纖維增強塑料管CHW= 150d-管道內(nèi)直徑，mm；1哈森一威廉式即Haze咔Williams式。L管道長度，m。式(1.2.4-2

36、5)僅在流體的粘度約為1.1mPa s(水在l5.5C時的數(shù)值)時，其值 才準確。水的粘度隨溫度而變化，0C時為1.8mPa s； 100C時為0.29mPa s。 在0C時可能使計算出的摩擦壓力降增大20%, 100C時可能減小20%。其它流體 當粘度和水近似時，也可用此公式計算。(4)螺旋管管徑選擇與管道壓力降計算PS304-0336 流體經(jīng)螺旋管的摩擦壓力降按下式計算:式中/ Pf-螺旋管摩擦壓力降，kPa；fc、2c螺旋管摩擦系數(shù)，由圖1.2.4 4得出為=4 fc；K螺旋管進、出口連接管口的阻力系數(shù)，由表1.2.4 5查得；如果出口管口直接與螺旋管相切連接，那么滯流時K = 0.5,

37、湍流時K = 0.1;u流體平均流速，m/s；P-流體密度，kg / m3;Lc螺旋管長度，m；D螺旋管管子內(nèi)直徑，m；Dc螺旋管直徑以管中心為準，m；H-螺距以管中心為準，m；2 103Lc= n , H29.87D：(1.2.4 26)(1.2.427)-Pf= K32 103管徑選擇與管道壓力降計算PS304-0337 n螺旋管圈數(shù)。管徑選擇與管道壓力降計算PS304-0338 求fc步驟:1.層流： 當Re(Re)c, f由曲線而得：光滑管fc = c+f, c由曲線而得；新鋼 管fc = E(c+f), E由曲線而得。圖1.2.4 4螺旋管摩擦系數(shù)1.2.5計算步驟及例題100.00

38、20.0012參數(shù)Re/(Dc/D)三三_=0, 01。0084 0.0043 0.0030.0002L1Q1雷諾數(shù)(Re)62螺旋管徑與管道直徑比(R/D)乖號3技調。管徑選擇與管道壓力降計算PS304-03-39 -1.2.5.1計算步驟(1)管徑、流量求壓力降a.計算$諾數(shù)以確定流型；b.選擇管壁絕對粗糙度，計算相對粗糙度，查圖1.2.4 1得摩擦系數(shù)；c.求單位管道長度的壓力降；d.確定直管長度和管件及閥門等的當量長度；e.分別求出/Pf、/PN和/PS得到管道的總壓力降。(2)允許壓力降、流量求管徑a.選定合理流速估算管徑；b.計算$諾數(shù)確定流型；c.選擇管壁粗糙度查摩擦系數(shù)；d.求

39、單位管道長度的壓力降；e.確定直管長度和管件及閥門等的當量長度；f.分別求出/Pf、/PN和/PS,其和那么為總壓力降；g.得到總壓力降后，按額定負荷進行壓力降平衡計算和核算管徑。如計算 的管徑與最初估算的管徑值不符，那么按上述步驟重新計算，直至兩者根本符合， 最后以105%負荷進行校核。以上僅為管道計算的一般步驟， 計算時應按實際情況確定計算步驟后再進行 計算。1.2.5.2例題例1:某液體反響器系統(tǒng)，由反響器經(jīng)一個控制閥和一個流量計孔板，將液 體排入一個儲槽中，反響器中的壓力為540kPa,溫度為35C,反響器中液體的密 度為930kg/m3,粘度為9.1 x 10-4Pa s,流經(jīng)控制閥

40、時根本上沒有閃蒸，質量流 量為4900kg/ h,管道為鋼管，求控制閥的允許壓力降。解：選流體流速為1.8m/s,那么管徑為W4900d =18.8一、=18.842.16mmu，1.8 930選用內(nèi)直徑為33mm管(38X 2.5),那么實際流速為管徑選擇與管道壓力降計算PS304-03-40 -24900u =18.8- =1.71m/s930 332摩擦系數(shù)取管壁絕對粗糙度m 0.2,那么相對粗糙度d= 0.2/33= 0.0061,查圖1.2.4 1,得摩擦系數(shù) 入=0.0336 0.034單位管道長度的摩擦壓力降當量長度管件及閥門均為法蘭連接直管176m90彎頭曲率半徑為2倍，管內(nèi)徑

41、15個0.4X 15= 6m三通6個直通，兩個支流0.66X 6+1.98X 2= 7.92m閘閥4個全開0.264X 4= 1.06m總長度以上合計190.98= 191m因此，摩擦壓力降為：Pf=1.4 191 =267.4kPa反響器出口銳邊查表1.2.4 5得K = 0.5,乂KV = 1, WJu2:PN= K KV- 3儲槽進口銳邊:2 勺 0查表1.2.4 5得K = 1,乂KV= 1,故/PN= 0取孔板允許壓力降為35kPa雷諾數(shù)WRe= 354 -d354 4900433 9.1 101000= 5.78 10 4000湍流Pf=6.26 104LW2d5：6.26 1 0

42、40.034 1 49002335930= 1.40kPaPN=1.51.71293032 10=2.04kPa管徑選擇與管道壓力降計算PS304-03-41 -以上摩擦壓力降之和為267.4+92.04+35= 304.44kPa反響器和儲槽的壓差為管徑選擇與管道壓力降計算PS304-0342 控制閥的允許壓力降/PV為以上壓差與以上各項摩擦壓力降之和的差值, 即R =438.67 -304.44 =134.23kPa通常此值為25%60%,故計算結果可以使用。例2:一并聯(lián)輸油管路，總體積流量10800m3/h,各支管的尺寸分別為LI= 1200m,L2=1500m, L3=800m;管道內(nèi)

43、直徑d1= 600mm, d2 =500mm, d3=800mm；油 的粘度為5.1mPa s,密度為890kg/m3,管道材質為鋼，求并聯(lián)管路的壓力降及各支管的流量。解:并聯(lián)管路各支管壓力降相等，即/ Pl = / P2= / P3,即2221L1Vf12L2Vf 23L3Vf3乂因Vf=Vf1Vf2Vf3設管壁絕對粗糙度1 =2=如取鋼管 亍0.2mm位 /dl = 0.2/600= 3.33 X 10-4切/d2= 0.2/ 500= 4X 10-4s/d3= 0.2/ 800= 2.5X 10-4設流體在全湍流條件下流動，M乂與Re無關，查圖1.2.4 1得:由=0.0153,及=0.

44、016,被=0.0144Vf1:Vf2:Vf3由d5,1L1, 2L2dfd；3L3540 -_ 51.0133 10103= 438.67 kPa計算I.R .R .FfJ 100% =134.23134.23 267.4100% =33.42%Vf1:Vf2:Vf3那么d5rdFrdr 3L3管徑選擇與管道壓力降計算PS304-03-43 -=,0.01531200 0.016 1500 0.0144800= 2057983: 1141088.7: 5333333.3=1: 0.554: 2.592新計算。第二次假設為=0.0173, = 0.0185,龍=0.01595600555005

45、58005560055500558005那么Vf1：Vf 2：Vf 3= 0.0173 1200 0.0185 1500 . 0.0159 800= 1935372: 1061191: 5075530=1: 0.5483: 2.6225所以Vf1=10800 -:- = 2589 m3/h1 0.5483 2.62250.5483= 10800 - - = 1420m3/h1 0.5483 2.6225=108002.62253=6791m /h1 0.5483 2.6225核校入值:Vf1=108001 0.554 2.592=2605m3/h0.554=108001 0.554 2.592

46、= 1443m3/ hVf32.592-108001 0.554 2.592_3=6752m3/h校核入值:Re1=354e1d1VQ、354 2605 8905- =-=2.68 10600 5.1-Vf2；Re2=354 -d2354 1443 8905- =1.78 105500 5.1Vf3：R3= 354354 6752 8905-=5.21 105800 5.1查圖1.2.4 1得& = 0.0173, = 0.0185,g=0.0159,與原假設不符,應重管徑選擇與管道壓力降計算PS304-03-44 -354 2589 8905Re1 =-00 5.1354 6791

47、89055.24 105查圖1.2.4 1得 萬=0.0173,誠=0.0185,舄=0.0159,與假設值符合，故Vf1= 2589m3/h; Vf2= 1209m3/h; Vf3 =6791m3/h可作為此題答案。并聯(lián)管路壓力降/P=/ Pl = / P2=/ P3_ 4一 一 _ _2_-6.26 100.0173 1200 2589890.舊=- ；-=99.70kPa_ 4.2_6.26 100.0185 1500 1420890600 5.1354 1420 8905- =1.75 10800 5.16005= 99.76kPa管徑選擇與管道壓力降計算PS304-0345 入表中，

48、見表1.2.6。管道計算表單相流表1.2.6管道編號和類別自至物料名稱m3/h分子量溫度C壓力kPa粘度mPa- s壓縮系數(shù)密度kg/ m3真空度管道公稱直徑mm表號或外徑X壁厚流速m/ s雷諾數(shù)流導cm3/ s壓力降kPa(100m)直管長度m管件當?shù)├镩L度m彎頭900三通大小頭閘閥截止閥旋塞止逆閥其它總長度m管道壓力降kPa孔板壓力降kPa控制閥壓力降kPa設備壓力降kPa始端標局m終端標局m靜壓力降kPa設備接管口壓力降kPa管徑選擇與管道壓力降計算PS304-0346 總壓力降kPa壓力始端kPa壓力終端kPa版版次次日期或編制修校核改審核管徑選擇與管道壓力降計算PS304-0347

49、1.3符號說明A管道截面積，m2;a正方形、長方形、等邊三角形邊長，m；B螺旋管阻力比，無因次；b環(huán)形管寬度，m；C浸潤周邊，m；C光滑管附加阻力系數(shù)；CHW-Hazen-Williams系數(shù)；D管道內(nèi)直徑，m；Dc螺旋管直徑，m；De當量直徑，m；d-管道內(nèi)直徑，mm；E新鋼管校正系數(shù)，無因次；f摩擦系數(shù)，無因次；fC螺旋管摩擦系數(shù)，無因次；g-重力加速度，9.81m/ s2;H-螺距,m；hf管內(nèi)摩擦損失的能量，J/kg；J-常數(shù)；K阻力系數(shù)，無因次；KV管件速度變化阻力系數(shù)，無因次：L管道長度，m；LC螺旋管長度，m；Le-管件當量長度，m；n螺旋管圈數(shù)；P壓力，kPa；R-一雷諾數(shù)，無

50、因次；(Re)c螺旋管臨界$諾數(shù)；RH-水力半徑，m；u流體平均流速，m/s；管徑選擇與管道壓力降計算PS304-0348 U2、ui出口端、進口端流體流速，m/s；V流體體積，m3;Vf一流體體積流量，m3/ h；W流體質量流量，kg/h；Z管道中液柱高度，m；Z2、Zi管道出口端、進口端的標高，m；P-壓力降，kPa；Pf-摩擦壓力降，kPa；Pk局部壓力降，kPa；PN速度壓力降，kPa；PS靜壓力降，kPa；PV控制閥的允許壓力降；&管壁絕對粗糙度，mm；X摩擦系數(shù)；TC螺旋管摩擦系數(shù)；打-完全湍流下的摩擦系數(shù);四-流體粘度，mPa s, Pa s；P-流體密度，kg/ m3;

51、壓力本規(guī)定除注明外，均為絕對壓力。管徑選擇與管道壓力降計算PS304-0349 2單相流(可壓縮流體)2.1簡 述2.1.1本規(guī)定適用丁工程設計中單相可壓縮流體在管道中流動壓力降的一般計 算，對某些流體在高壓下流動壓力降的經(jīng)驗計算式也作了簡單介紹。2.1.2可壓縮流體是指氣體、蒸汽和蒸氣等(以下簡稱氣體)，因其密度隨壓力和 溫度的變化而差異很大，具有壓縮性和膨脹性。可壓縮流體沿管道流動的顯著特點是沿程摩擦損失使壓力下降，從而使氣體 密度減小，管內(nèi)氣體流速增加。壓力降越大，這些參數(shù)的變化也越大。2.2計算方法2.2.1考前須知2.2.1.1壓力較低，壓力降較小的氣體管道，按等溫流動一般計算式或不

52、可壓縮 流體流動公式計算，計算時密度用平均密度；對高壓氣體首先要分析氣體是否處 丁臨界流動。2.2.1.2一般氣體管道，當管道長度L60m時，按等溫流動公式計算；L60m)在計算/Pf時，應分段計算密度，然后 分別求得各段的/Pf,最后得到/Pf的總和才較正確。(2)可壓縮流體壓力降計算的理論根底是能量平衡方程及理想氣體狀態(tài)方 程，理想氣體狀態(tài)方程為：PV= WRT / M(2.2.22)或P/FC(等溫流動)(2.2.2-3)對絕熱流動，式(2.2.2-3)應變化為：P/p=C(2.2.24)上述各式中/ P一一管道系統(tǒng)總壓力降，kPa；/ Pf、/PS、/ PN一分別為管道的摩擦壓力降，靜

53、壓力降和速度壓力降，kPa；P一氣體壓力，kPa；V-氣體體積，m3;W氣體質重，kg；M 氣體分子里;R一一氣體，8.314k(kmol - K)；P氣體密度，kg/m3;C-常數(shù)；k氣體絕熱指數(shù)k=Cp/ CV(2.2.2 5)CP、CV-一分別為氣體的定壓比熱和定容比熱，kJ/(kg - K)。(3)絕熱指數(shù)(k)絕熱指數(shù)(k)值由氣體的分子結構而定，局部物料的絕熱指數(shù)見行業(yè)標準?安 全閥的設置和選用?(HG / T 20570.2 95)表16.0.2所列。一般單原子氣體(He、Ar、Hg等)k = 1.66,雙原子氣體(。2、H2、N2、CO和 空氣等)k=1.40。(4)臨界流動當

54、氣體流速到達聲速時，稱為臨界流動。a.聲速 聲速即臨界流速，是可壓縮流體在管道出口處可能到達的最大速管徑選擇與管道壓力降計算PS304-0351 度。通常，當系統(tǒng)的出口壓力等丁或小丁入口絕對壓力的一半時，將到達聲速。到達聲速后系統(tǒng)壓力降不再增加，即使將流體排入較到達聲速之處壓力更低的 設備中(如大氣)，流速仍不會改變。對丁系統(tǒng)條件是由中壓到高壓范圍排入大氣 (或 真空)時，應判斷氣體狀態(tài)是否到達聲速，否那么計算出的壓力降可能有誤。氣體的聲速按以下公式計算:式中Uc氣體的聲速，m/s；k氣體的絕熱指數(shù);R氣體常數(shù)，8.314kJ/(kmol K)；T氣體的絕對溫度，K;M氣體的分子量。b.臨界流

55、動判別。通?？捎孟率脚袆e氣體是否處丁臨界流動狀態(tài)，下式成立時，即到達臨界流動。P2PI0.605 T2GGcni3 kT1(2.2.2 9)式中PI、P2-一分別為管道上、 下游氣體的壓力，kPa；GI、G2分別為氣體的質量流速和臨界質量流速，T1、I2-分別為管道上、下游氣體溫度，K;Gcni參數(shù)，見式(2.2.214), kg/(m2-s)；G-氣體的質重流速，kg/ (m - s)02、kg/ (m - s);其余符號意義同前。絕熱流動Uc103kRTM(2.2.2 6)等溫流動Uc103RTM(2.2.2 7)c.臨界質量流速(2.2.28)GC管徑選擇與管道壓力降計算PS304-03

56、52 (5)管道中氣體的流速應控制在低丁聲速的范圍內(nèi)2.2.2.3管道壓力降計算管徑選擇與管道壓力降計算PS304-0353 (1)摩擦壓力降a.等溫流動當氣體與外界有熱交換，能使氣體溫度很快地按近丁周圍介質的溫度來流動,如煤氣、天然氣等長管道就屆丁等溫流動。等溫流動計算式如下：3LWG2Pf =6.26 10 g廠如d*式中/ Pf管道摩擦壓力降，kPa；g-重力加速度，9.81m/ s2;k-一摩擦系數(shù)，無因次；L管道長度，m；WG氣體質量流量，kg / h；d-管道內(nèi)直徑，mm；pm-氣體平均密度，kg / m：；-=建1一2.七m32p1、(2-分別為管道上、下游氣體密度，kg/ m3b.絕熱流動(a)假設條件對絕熱流動，當管道較長時(L60m),仍可按等溫流動計算，誤差一般不超過5%,在工程計算中是允許的。對短管可用以下方法進行計算，但應符合以下假設條件：1在計算范圍內(nèi)氣體的絕熱指數(shù)是常數(shù)；2在勻截面水平管中的流動；3質量流速在整個管內(nèi)橫截面上是均勻分布的;4摩擦系數(shù)是常數(shù)。(6)計算步驟可壓縮流體絕熱流動的管道壓力降計算輔助圖見圖2.2.2所示計算上游的質量流速(2.2.210)(2.2.211)管徑選擇與管道壓力降計算PS304-0354 Gi = WG/A(GI= G, GI即圖2.2.2中G)4假設N值，然后進行核算L N =D5計算下游壓力(P2),根據(jù)N和