壓力計(jì)算程序說明

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lOOOPa，做實(shí)驗(yàn)后再確定三通閥的壓力損失）。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：總管：風(fēng)機(jī)出口（O）到總管分叉處（A）；分管：總管分叉處（A）到三通進(jìn)口截面（B）；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ssl，分叉后為支管ss2。結(jié)構(gòu)劃分如圖（1）：總管 分管支管總管 分管支管圖1管網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖符號(hào)定義：P氣體密度（Kg/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氣體流量（m3/hr）Pd動(dòng)壓（Pa）AP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P.air標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的密度（Kg/m3）P.air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）gf管路摩阻系數(shù)gn彎頭壓力損失系數(shù)gFM流量計(jì)的壓力損失系數(shù)a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ssl,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）管路壓力損失計(jì)算原理：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）。

需要輸入的參數(shù)有：標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的壓力P，溫度t和密度P;airairair當(dāng)?shù)氐拇髿鈮毫，氣源進(jìn)口表壓P，溫度t;0000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），把它折算為0.5個(gè)彎頭。圖2.彎頭的形式總的壓力平衡關(guān)系式：P=AP+AP'+AP+AP+AP.. （*）00ssskij（其中AP'是分管除去調(diào)節(jié)閥的壓力損失，即AP=AP'+AP）sssk本計(jì)算中：E取0.025,g取0.8，g=0.33（FM表示abc流量計(jì)）。fnFM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。⑴總管的壓力計(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)gx土），彎頭中的流動(dòng)損失（損失系數(shù)gxn）。fD n00P因?yàn)椋骸?RTP―airP―airPair二R(273.15+1),air(—+—)T一00二R(273.15+t)P00兩式相比得到氣源出口氣體的密度：_(P+P)x(273.15+t)P— 0 00 airXO0PX(273.15+t) airair 0總管中氣體的速度：vel— 0 0 0.25xkxD20動(dòng)壓：P—0.5XPXvel2d000壓力損失：AP=(gx仕+gxn)xP0fDn0 d00總管出口壓力為：P—P-AP0末00⑵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：vel—2二 Qs-sA0.25xkxD2ss動(dòng)壓：P—0.5xPxvel2ds 0s除去三通閥的壓力損失：AP'二點(diǎn)x土+gxn+g）xPsfDnsFMdss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。⑶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ssl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：AP—P-(AP+AP'+AP+P)k0 0sssij

⑷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)閥k中氣體的速度：vel=Qs二仝kA0.25xkxD2

kk動(dòng)壓：P=0.5xpxvel2dk 0k除去三通閥的壓力損失系數(shù)：A除去三通閥的壓力損失系數(shù)：AP

—kPdk而調(diào)節(jié)閥開啟角度和損失系數(shù)的近似關(guān)系如下勺=0.0035X(90-?)2+0.2(0.2W￡W3)k勺=0.00421X(90-?-25.5)2+3.2(3W￡W20)k勺=0.0035X(90-?-43.5)2+19.2(20W￡<100)k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。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AP'kAP'=1X0.5xpxvel2（調(diào)節(jié)閥開啟角度為75°時(shí)，壓力損失系數(shù)為1）k 0k那么富裕的壓力損失為AP =AP-AP'。富裕 k k⑸計(jì)算結(jié)果處理：v*因?yàn)椋篈P*P,P*v2,v*d0d0所以：AP*丄；D4現(xiàn)在管路內(nèi)徑尺寸每級(jí)相差大約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%(AP反- =1.52丄)左右。(0.9xD)4 D4所以最后的計(jì)算結(jié)果，可以通過下面各式判斷其效果：如果AP>(AP+AP+AP)x0.5富裕0sss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APx0.5<AP<(AP+AP+AP)x0.50富裕0sss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APx0.5<AP<(AP+AP+AP)x0.5s富裕0sss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APx0.5<AP<(AP+AP+AP)x0.5ss富裕0sss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AP的量。富裕如果在新條件下，AP'還能滿足上面的三種情況之一，就將對(duì)應(yīng)管路的管路，富裕流量計(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)。例子現(xiàn)在以氣壓頭9000Pa,20°C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=101325(Pa)；00

輸入標(biāo)準(zhǔn)況狀況下(已知的狀況即可)的空氣參數(shù)：=1.293(Kg/m3)；P=101325(Pa)；t=0(°C);airairair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: P=9000(Pa)0總管氣體流量:Q=45500(m3/h)0氣體進(jìn)口溫度:t=20(C)0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)0總管通徑:d=1100(mm)(得到此時(shí)內(nèi)徑為D=1.108m)00n=n=30Q=1787.5(m3/h)ss2L=2.045(m)ss2d=200(mm)ss2總管彎頭數(shù)目:八W44^分管參數(shù)：分管s氣體流量：分管s直管總長(zhǎng)度：分管s通徑：分管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：Q=13000(m3/h)sL=44.101(m)sd=700(mm)sn=6sQ=3250(m3/h)ss1L=0.74(m)ss1d=300(mm)ss1n=0.5ss1支管ss2彎頭數(shù)目：n=1ss2燒嘴出口的表壓：P.=3000(Pa)；ij調(diào)節(jié)閥的通徑D=600(mm);k蝶閥的通徑D=200(mm)。kk圖2.輸入?yún)?shù)視圖輸入后，單擊計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如下：懷":g.;.bJTT—忖；、?，、?-圖3輸出參數(shù)視圖實(shí)際計(jì)算過程：總管氣體密度：X1.293_(P+P)x(273.15+1) (101325+9000)x(273.15+X1.293P—0 00 air—XO=0PX(273.15+1) air 101325x(273.15+20)TOC\o"1-5"\h\zair 0=1.312Kg/m3=13.11m/sQ 45500=13.11m/svel— 0 =0 0.25x兀xD2 3600x0.25x兀x1.10820總管動(dòng)壓：P—0.5xpxvel2=0.25x1.312x13.112=112.70Pad000總管壓力損失：L 11.099AP二(gx?+gxn)xP=(0.025x+0.8x3)x112.70=298.70Pa0fDn0d0 1.1080總管總管出口表壓為：P—P-AP=9000-298.70=8701.30Pa0末00⑵分管的壓力損失計(jì)算：分管氣體速度：vel—s分管氣體速度：vel—s0.25xkxD2130003600x0.25x兀x0.7122=9.17m/s分管動(dòng)壓：P—0.5xpxvel2=0.5x1.312x9.172=55.18Pads 0s除去調(diào)節(jié)閥后的壓力損失：AP'=(gxL+gxn+g)xPsfDnsFMdss(0.025x44.101+0.8x6+0.33)x55.18=369.02Pa0.708(注：AP'表示分管除去調(diào)節(jié)閥后的壓力損失，即AP=AP'+AP)sssk⑶支管的壓力損失計(jì)算支管ss1段壓力損失：Q 3250支管氣體速度：vel= Qssi = =11.44m/sss10.25x兀xD2 3600x0.25x兀x0.3172ss1動(dòng)壓：P =0.5xpxvel2=0.5x1.312x11.442=85.82Padss1 0ss1壓力損失：AP=(gx土吒+gxn)xP+1000ss1 fDnss1 d0ss10.74=(0.025x+0.8x0.5)x85.82=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：請(qǐng)輸入下列參數(shù)支管ss2氣體流量： Q(m3/h)ss2支管ss2直管總長(zhǎng)度： L(m)ss2支管ss2通徑： d(mm)ss2支管ss2彎頭數(shù)目： nss2支管ss2中氣體的速度：Q 1787.5vel一ss2= =14.47m/sss20.25x^xD2 3600x0.25x兀x0.2072ss2動(dòng)壓：P=0.5xpxvel2=0.5x1.312x14.472=137.39Padss20ss2壓力損失：AP=(gx―ss^+gxn)xP+APss2 fD nss2 dss2 kkss22.045=(0.025x—+0.8x1)x137.39+AP=252.92Pa

0.207 kk其中AP是調(diào)節(jié)蝶閥全開時(shí)的壓力損失。kk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：AP=P-(AP+AP+AP－AP)-Pk 0 0 s ss kij=9000-298.7-369.02-1039.