壓力計(jì)算程序說明

1、本程序用于計(jì)算氣體（空氣或燃料氣）在管網(wǎng)中的流動(dòng)時(shí)的壓力損失，對(duì)管路的 設(shè)計(jì)作出參考（現(xiàn)在計(jì)算中將三通閥的壓力損失暫時(shí)定為 1000Pa,做實(shí)驗(yàn)后再 確定三通閥的壓力損失）。1.管網(wǎng)劃分（見圖1）計(jì)算中將管網(wǎng)分為三部分進(jìn)行壓力損失的計(jì)算：1 .總管：風(fēng)機(jī)出口（ O）到總管分叉處（A）;2 .分管：總管分叉處（A）到三通進(jìn)口截面（B）;3 .支管：每一個(gè)三通進(jìn)口截面（B）到燒嘴前（D）都是一個(gè)支管。支管分為兩段， 分叉（C）前為支管ss1,分叉后為支管ss2。結(jié)構(gòu)劃分如圖（1）:流量計(jì)十風(fēng)機(jī)卜=總管圖1管網(wǎng)結(jié)¥ 上燒嘴二通閥丁下燒嘴調(diào)節(jié)閥=w=分管支管構(gòu)小思圖2.符號(hào)定義：氣體密度（K

2、g/m3）P氣體壓力（Pa）t氣體攝氏溫標(biāo)溫度（C）vel氣體管內(nèi)流速（m/s）Q氣體流星（m /hr）Pd動(dòng)壓（Pa）P氣體壓力損失（Pa）L管路直段的總長(zhǎng)度（m）d管路通徑（mm）D管路內(nèi)徑（m）n彎頭數(shù)目air標(biāo)準(zhǔn)狀況卜氣體的密度（Kg/m3）Rr標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的壓力（Pa）tair標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的溫度（C）f管路摩阻系數(shù)n彎頭壓力損失系數(shù)FM流量計(jì)的壓力損失系數(shù)蝶閥開啟角度（° ）（下標(biāo)：0表示總管，s表示分管，ss表示支管，ss1表示支管ss1, ss2表示支管ss2段，m表示出口或管末，k表示調(diào)節(jié)閥，kk表示蝶閥，kkk表示三通閥， ij表示燒嘴）3 .管路壓力損失計(jì)算原

3、理：管路中主要的壓力損失有：管路，彎頭，流量計(jì) （此計(jì)算中采用ABC流量計(jì)）， 燒嘴和各個(gè)閥的壓力損失。在本計(jì)算中，根據(jù)管路的通徑和氣體流量，采用分段 的方法分別計(jì)算各段的壓力損失（管網(wǎng)劃分見圖 1） o需要輸入的參數(shù)有: 標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的壓力以.，溫度tair和密度.； 當(dāng)?shù)氐拇髿鈮毫00 ,氣源進(jìn)口表壓P0 ,溫度金；各段進(jìn)口的氣體流量Q,各段的直管總長(zhǎng)度L,各段管路的公稱通徑d,彎頭的 數(shù)量n,彎頭有以下幾種形式：圖2中，（1）、（2）計(jì)為1個(gè)彎頭，（3）是z形彎 管，它的壓力損失系數(shù)（取 0.4）等于彎頭損失系數(shù)的一半（詳見水利摩阻，電 力工業(yè)出版社，N.E.依杰里奇克著），把它折算

4、為0.5個(gè)彎頭。第 12頁圖2.彎頭的形式總的壓力平衡關(guān)系式：(*)Po=Po+Ps'+Pss+Pk+Pij（其中Ps'是分管除去調(diào)節(jié)閥的壓力損失，即PS= Ps'+ Pk）本計(jì)算中：f取0.025, n取0.8, FM =0.33 （FM表示abc流量計(jì)）。計(jì)算時(shí)應(yīng)在最大流量下進(jìn)行，因?yàn)樵摴艿老到y(tǒng)的壓力損失，如果在最大流量的公 況下能滿足需要（燒嘴前的壓力）的話，在小流量情況下是沒有問題的?？偣艿膲毫τ?jì)算：此部分為管網(wǎng)示意圖（圖1）中的紅色部分，它的壓力損失主要包括：直管的摩阻損失（損失系數(shù)f上），彎頭中的流動(dòng)損失（損失系數(shù) n n。）。D° P因?yàn)椋阂籖T

5、瓦 R（273.15 tair）,上R （273.15 t0）air0兩式相比得到氣源出口氣體的密度:_ (Po P00)(273.15 tair)0"airPair(273.15 to總管中氣體的速度：velo=Q20.25 D0動(dòng)壓：Pd0 = 0.50 vel02壓力損失：Po ( f察 n no) Pd0 Do總管出口壓力為：P0C Po - Po分管的壓力計(jì)算：此部分為管網(wǎng)示意圖(圖1)中的綠色部分，它的壓力損失主要包括：直管的摩 阻損失，彎頭中的流動(dòng)損失，流量計(jì)中流動(dòng)損失。分管s壓力的計(jì)算：分管s中氣體的速度：vels=Qs Q2As o.25 Ds動(dòng)壓：Pds=0.50

6、 ve1s2除去三通閥的壓力損失：Ps' ( f± n ns FM ) PdsDs此時(shí)還有調(diào)節(jié)閥的壓力損失系數(shù)沒有確定，它的數(shù)值將在后面進(jìn)行計(jì)算。支管及調(diào)節(jié)閥的壓力損失計(jì)算：支管的壓力損失計(jì)算方法和總管、分管的相似，只是需要先做實(shí)驗(yàn)確定三通閥的壓力損失系數(shù)，所以暫時(shí)將三通閥的壓力損失定為1000Pa,同時(shí)將用來調(diào)節(jié)的全開的蝶閥的壓力損失系數(shù)定為 0.5。支管分為ss1和ss2兩段進(jìn)行計(jì)算，然后將 ss1和ss2兩段的壓力損失相加，即為支管的壓力損失。由式(*)得調(diào)節(jié)閥的壓力損失：Pk=Po-( F0+ Fs'Pss+Pj)調(diào)節(jié)閥的開啟角度計(jì)算：已知調(diào)節(jié)閥的通徑dk調(diào)節(jié)

7、閥k中氣體的速度：velk=Qs Q2Ak0.25 Dk動(dòng)壓：Pdk=0.50 velk2除去三通閥的壓力損失系數(shù)：k = Pdk而調(diào)節(jié)閥開啟角度和損失系數(shù)的近似關(guān)系如下2k = 0.0035 X (90- )+0.2(0.2W k <3)2k = 0.00421 X (90-25.5) +3.2( 3< k < 20) _ _、2_，_k = 0.0035 X (90-43.5) +19.2(20< k w 100)此時(shí)根據(jù)上面三式可以計(jì)算出三通閥的開啟角度。設(shè)計(jì)中，在各種工作狀態(tài)下，調(diào)節(jié)閥的開啟角度盡量處于30。至75。的范圍，此時(shí)調(diào)節(jié)閥的阻力系數(shù)具有較好的調(diào)節(jié)特性

8、。如果我們前面計(jì)算的是最大流量狀態(tài)， 對(duì)應(yīng)的就是調(diào)節(jié)閥的最大開啟角度，如果 小于75° ,就有一定的富裕壓力。通過上面的公式，可以計(jì)算出在開啟角度為75°時(shí)，調(diào)節(jié)閥上面的壓力損失 PJPk'=1X0.50 velk2 (調(diào)節(jié)閥開啟角度為75°時(shí)，壓力損失系數(shù)為1)那么富裕的壓力損失為P富裕二Pk- Pk'。計(jì)算結(jié)果處理：因?yàn)椋篜 Pd0, Ro v2, v ,1所以：P二；D4現(xiàn)在管路內(nèi)徑尺寸每級(jí)相差大約1D2;10%,所以如果管路，流量計(jì)，彎頭，蝶閥均縮小一級(jí)，壓力損失大約增加為原來的150% (-_ 4(0.9 D)1.52 D4)左右所以最后

9、的計(jì)算結(jié)果，可以通過下面各式判斷其效果：如果 P富裕 > (Po+ Ps+ Pss )0.5那么總管和分管管路，流量計(jì)，彎頭，蝶閥的尺寸差不多可以同時(shí)縮小一檔;如果Po0.5<P 富裕 < (F0+Ps+ Pss)0.5那么單獨(dú)總管的管路，彎頭的尺寸差不多可以同時(shí)縮小一檔；如果Ps0.5<P 富裕 v(B+Ps+ Pss)0.5那么單獨(dú)分管管路，流量計(jì)，彎頭，蝶閥的尺寸差不多可以同時(shí)縮小一檔；如果 Pss 0.5< P 富裕 < (P0+ Ps+ Pss)0.5那么單獨(dú)支管管路，流量計(jì)，彎頭，蝶閥的尺寸差不多可以同時(shí)縮小一檔；計(jì)算完后根據(jù)結(jié)果提示，可以選擇將

10、總管、分管或支管，或三者同時(shí)將管路，流 量計(jì)，彎頭，蝶閥的尺寸縮小一個(gè)檔次?？s小后根據(jù)此計(jì)算步驟重新計(jì)算，得到 新的P富裕的量。如果在新條件下，P富裕還能滿足上面的三種情況之一，就將對(duì)應(yīng)管路的管路，流量計(jì)，彎頭，蝶閥的尺寸同時(shí)縮小一個(gè)檔次，直到不能滿足上面四個(gè)條件的任 意一個(gè)為止。注意:上面每一個(gè)部件的尺寸都是可調(diào)的，所以提示只是作為一個(gè)參考，可以根 據(jù)需要做一些靈活的變動(dòng)。4 .例子現(xiàn)在以氣壓頭9000Pa, 20c下空氣路最大流量時(shí)管路壓力損失計(jì)算為例，對(duì)壓 力損失的計(jì)算進(jìn)行說明，其工況如下：計(jì)算中大氣壓力為：P°0 = 101325 (Pa);輸入標(biāo)準(zhǔn)況狀況下(已知的狀況即可)

11、的空氣參數(shù)：air =1.293 (Kg/m3); Pair=101325 (Pa); tair=0(C);(程序輸入中只需要輸入數(shù)字即可，不要輸入單位)總管氣體進(jìn)口表壓：P0 = 9000 ( Pa)總管氣體流量：Q0 = 45500 (m3/h)氣體進(jìn)口溫度：t0= 20(C)總管直管總長(zhǎng)度：L° = 11.099 (m)(多段直管長(zhǎng)度的和，不包括彎頭長(zhǎng)度)總管通徑：d0 = 1100 (mm)(得到此時(shí)內(nèi)徑為D0 = 1.108m)總管彎頭數(shù)目： 兀=3分管參數(shù)：分管s氣體流量：Qs = 13000 (m3/h)分管s直管總長(zhǎng)度：Ls = 44.101 (m)分管s 通徑：分管

12、s 彎頭數(shù)目：支管ss1 參數(shù)：支管ss1 氣體流量：支管ss1 直管總長(zhǎng)度：支管ss1 通徑：支管ss1 彎頭數(shù)目：支管ss2參數(shù)：支管ss2氣體流量：支管ss2直管總長(zhǎng)度:支管ss2通徑：ds= 700 (mm)ns = 63Qss1 = 3250 (m3/h)LsL0.74 (m)dss1 =300 (mm)nss1 =0.5Qss2 = 1787.5 (m3/h)Lss2 = 2.045 (m)dss2 = 200 (mm)支管ss2彎頭數(shù)目：%s2 = 1燒嘴出口的表壓：Pj = 3000(Pa);調(diào)節(jié)閥的通徑Dk=600(mm);蝶閥的通徑Dkk=200(mm)。氣口刎位3強(qiáng)出:痣

13、PUrg/eFJ ：- 厄力T*訂知的)：師L1S謁孰“gHS-fl!±JE#r(Psi ： |IQ缸第motz宜守酗kq：制循llcw £Et)(7?i iQ彎螳自叩：s-|liud4S5Tin 3ffiGMn/C(Hm - W.; ( * 1他江密sf.C|ra理科部司m：KffE ： 而依叨4TL:： (il;口曲調(diào)御g<7：皿當(dāng)其濟(jì)口曲:1；IQS鹿皿一冏討|lTV1.5-MELzsZti)：歸.幅理曲h±H：旗聆助目皿沅F月與七，4川“ ：W.K痛:肥grab： 即圖2.輸入?yún)?shù)視圖輸入后，單擊計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如下:sferi'Ch)FT：t

14、h E.才目失d兩*%”.：?01 30041句曾，1.蠣汨彳 Fa) |9 inn 血fi失扭 J M ：Ml，叫”出口表叵方京膽4椒安£5姐營mm'll詡加dlljH«I( Pa J蹲印m e帕儂附m.到亞阻匚索臣比5d耒丁皿二也 3：23Swl皿 gU 47)01b? 3S06&憑3F- HG望2譏田由匚福P3中皿；rw陽閔的匯編三5也福舉G力后夫:iHutP*：|W；*而珅留啊k度i閭叵西而R貨彈出出因目一桐I圖3輸出參數(shù)視圖實(shí)際計(jì)算過程： 總管氣體密度:_ (P0 P00)(273.15 tG0;Pair (273.15 tj_ (101325 9

15、000) (273.15 0)air =1 .293101325 (273.15 20)=1.312Kg/m3,Q0455002 =13.11 m/s 1.108vel 0 =2 =0.25 D03600 0.25總管動(dòng)壓:Pd0 = 0.520 vel0 =0.251.312_213.11112.70Pa總管壓力損失:n。)Pd0 =(0.02511.0991.1080.8 3) 112.70 =298.70 Pa總管總管出口表壓為：P°末=P0- P0=9000-298.70=8701.30 Pa分管的壓力損失計(jì)算:分管氣體速度：velsQs0.25Ds2130003600 0.

16、252 9.17 m/s 0.7122分管動(dòng)壓：Pds=0.5,20 vels =0.5一 一 一 21.312 9.1755.18 Pa除去調(diào)節(jié)閥后的壓力損失:LsPs = ( fnnsDsFM )Pds44101=(0.0250.80.7086 0.33) 55.18=369.02 Pa(注：Ps'表示分管除去調(diào)節(jié)閥后的壓力損失，即Ps= Ps'+ Pk)支管的壓力損失計(jì)算:支管ss1段壓力損失:支管氣體速度：velss產(chǎn)一Qs2 0.25Dssi3250"""" 23600 0.250.31711.44 m/s動(dòng)壓：Pdss1=0.

17、50 ve1ssi2 = 0.5 1.312 11.442 85.82Pa壓力損失：&1=( f / n nss1)Pd0+1000Dss1 0 74= (0.025 0.8 0.5) 85.82 =1039.34Pa0.317(先預(yù)估三通閥的壓力損失為1000Pa,它的壓力損失系數(shù)在做完實(shí)驗(yàn)后確定)支管ss2段壓力損失:14.47m/s請(qǐng)輸入下列參數(shù)支管ss2氣體流量：支管ss2直管總長(zhǎng)度: 支管ss2通徑：支管ss2彎頭數(shù)目：支管ss2中氣體的速度:Qss2vel ss2 20.25Dss2，3 .、Qss2 (m /h)Lss2 (m)dss2 (mm)nss21787.5_ 23600 0.250.207動(dòng)壓:Pdss2=0.50 ve1ss22 =0.5 1.312 14.472 137.39Pa壓力損失：Pss2 ( f 暑 n %S2)Pdss2+ PkkDss22 045=(0.025 2045 0.8 1) 137.39+ Pkk=252.92Pa0.207其中Pkk是調(diào)節(jié)蝶閥全開時(shí)的壓力損失。噴嘴前的表壓為3000Pa所以由式2-1得調(diào)節(jié)閥的壓力損失為：Pk=P(0-( R+ RPss- Pk)-Pj=9000-298.7-369.02-1039.34-2