一個泵設(shè)計(jì)計(jì)算過程

化工泵的選型設(shè)計(jì)過程麥瑤娣廣東寰球廣業(yè)工程有限公司廣州510130確定泵的流量按30m3/h，其揚(yáng)程為160m流速的選擇進(jìn)口段水的流速選2.5m/s，出口段水的流速選2m/s參看“常用流速范圍表”求進(jìn)、出口泵管徑公式：Q=Q：流量m3/hd：管徑mu：流速m/sdi：進(jìn)口段管徑mdo：出口段管徑mdi＝Q3600x0.785xu＝303600x0.785xudo＝Q3600x0.785xu＝303600x0.785x2選擇鋼管根據(jù)介質(zhì)選用20號碳鋼管。根據(jù)3.的計(jì)算，進(jìn)口管徑選用DN65，出口管徑選用DN80。根據(jù)泵的揚(yáng)程，確定管道的設(shè)計(jì)壓力為2.5MPa，設(shè)計(jì)溫度為40oC，此時根據(jù)《工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50316-2000附錄A取100oC下管材的許用應(yīng)力130MPa。確定壁厚的方法：①根據(jù)美國標(biāo)準(zhǔn)《焊接和無縫鋼管》ANSIB36.10,確定SchSch.＝Pσtx1000＝所以選Sch20的壁厚系列，查黃皮書HG20553得出進(jìn)口管：Φ76x4.5出口管：Φ89x4.5②一般采用計(jì)算承受內(nèi)壓薄壁管厚度的Barlow公式計(jì)算并考慮了腐蝕裕量的螺紋深度和壁厚負(fù)偏差-12.5％之后確定：tttB、t：分別為理論厚度和計(jì)算厚度mmDo：管外徑mmP：設(shè)計(jì)壓力MPaσt：在設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力MPa泵入口計(jì)算壁厚代入公式tB=Dot＝Do2比管進(jìn)口管：Φ76x4.5的壁厚小，所以選擇合理。泵出口計(jì)算壁厚代入公式tB=Dot＝Do2比管進(jìn)口管：Φ89x4.5的壁厚小，所以選擇合理。（是不是美國標(biāo)準(zhǔn)《焊接和無縫鋼管》ANSIB36.10確定的壁厚系列是根據(jù)Barlow公式計(jì)算得出的呢？如果是，那么根據(jù)Sch.＝Pσtx1000注：鋼管的壁厚系列表示方法有3種鋼管壁厚的系列在不同的標(biāo)準(zhǔn)中有不同的表示方法，在歐、美、日一般用管子表號表征管壁厚；美國MSS標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定以質(zhì)量表示壁厚；中國、ISO和日本部分鋼管標(biāo)準(zhǔn)采用壁厚尺寸表示鋼管壁厚系列，對超高壓用鋼管則由計(jì)算壁厚的方法確定經(jīng)濟(jì)壁厚。Ⅰ.以管子Sch表示壁厚系列Sch.＝Pσt美國標(biāo)準(zhǔn)《焊接和無縫鋼管》ANSIB36.10（現(xiàn)已統(tǒng)一定為ASMEB36.10），及中石化鋼管尺寸系列,SH/T3405也是按照管子表號表示壁厚系列。Ⅱ.以管子重量表示壁厚系列，美國MSS標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定美國ASME和MSS規(guī)定的以管子重量表示壁厚方法，將管壁厚度分為3種：①標(biāo)準(zhǔn)重量管，以STD表示；②加厚管，以XS表示；③特厚管，以XXS表示。Sch40DN≤250mm的管子相當(dāng)于STD管Sch80DN≤200mm的管子相當(dāng)于XS管Ⅲ.以鋼管壁厚尺寸表示壁厚系列我國的《抵押流體輸送用焊接鋼管》GB/T3091-2001DN≤150mm的壁厚分為普通管的加厚管；日本JIS標(biāo)準(zhǔn)的SGP和STPY焊接鋼管系列只規(guī)定實(shí)際厚度系列。這種方法是管外徑X壁厚，eg.Φ76x4.5求進(jìn)口段阻力降求流速根據(jù)確定的管徑Φ76x4.5，代入公式Q=π4d2確定流動類型根據(jù)雷諾系數(shù)確定，計(jì)算公式RRe：雷諾系數(shù)，無量綱di:進(jìn)泵管徑內(nèi)徑mu：流速m/sρ：介質(zhì)的密度kg/m3，水的密度按1000kg/m3μ：流體粘度Pa·s，水的粘度按1.0x10-3Pa·sRe＝diuρ注：根據(jù)雷諾系數(shù)確定流型（根據(jù)注冊化工工程師教科書，藍(lán)色面的書P605）Ⅰ.層流（滯流）：Re≤2000Ⅱ.過渡流：2000<Re≤4000（既可層流也可是湍流，要盡量避免此情況）Ⅲ.湍流（絮流）:4000<Re<20000Ⅳ.湍流（絮流）：Re≥20000根據(jù)《化工原理》上冊P34Ⅰ.層流：Re≤2000λ與管壁粗糙度無關(guān)，與Re準(zhǔn)數(shù)成一直線。Ⅱ.過渡流：2000<Re<4000（既可層流也可是湍流，要盡量避免此情況）為安全起見。按湍流時的曲線延伸，查圖得出.Ⅲ.湍流:4000≤Re，與εd有關(guān)。當(dāng)在完全湍流區(qū)（又稱阻力平方區(qū)）時，λ工業(yè)上常將Re>3000的情況都按湍流考慮。(絮流就是湍流)根據(jù)考試書P613Ⅰ.當(dāng)4000≤Re<396diεlog10Ⅱ.當(dāng)Re>396d（3）確定相對粗糙度金屬管壁情況ε,mm非金屬管壁情況ε,mm新的無縫鋼管0.06～0.1干凈玻璃管0.0015～0.1正常情況下無縫鋼管0.2橡皮軟管0.01～0.03無縫黃銅、銅及鉛管0.005～0.011很好拉緊的內(nèi)涂橡膠帆布管0.02～0.05正常情況下焊接鋼管及較少腐蝕的無縫鋼管0.2～0.3陶瓷排水管0.25～0.6鋼板卷管0.33鑄鐵管0.5～0.85腐蝕較重或污染較重的無縫鋼管0.5～0.6腐蝕嚴(yán)重的鋼管1～3（4）摩擦系數(shù)λ確定，選擇計(jì)算阻力方法,求λ的關(guān)系式很多，都比較復(fù)雜，下面分流型列舉一些。很多時候都根據(jù)Re-εd（d為內(nèi)徑，單位均為mm）對于一般鋼管（考試書P160）（Ⅰ）層流Re≤2000（《煉油裝置工藝管線安裝設(shè)計(jì)手冊》上冊1978年版中層流Re≤2100），λ與管內(nèi)壁的表面性質(zhì)無關(guān)，λ（Ⅱ）過渡流時2000<Re≤4000，管道阻力不能做出確切的關(guān)聯(lián)（Ⅲ）湍流λ可按3個區(qū)域：水力光滑區(qū)、過渡區(qū)、阻力平方區(qū)水力光滑管區(qū)：判?。害女?dāng)3x103<Re≤105，可按柏拉修斯公式計(jì)算：λ阻力平方區(qū)：判?。害興≥5601過渡區(qū)：判?。?5Re<ε1對于光滑的管壁（《煉油裝置工藝管線安裝設(shè)計(jì)手冊》上冊1978年版P26），光滑管，如玻璃管，銅管和鉛管（Ⅰ）2100<Re≤105（根據(jù)《化工原理》上冊P50其范圍3x103<Re.≤105）λ（Ⅱ）3x103<Re.≤3x106（根據(jù)《化工原理》上冊P50）

λ（Ⅲ）105<Re≤108λ對不光滑的管壁（如鋼管、鑄鐵管、陶料管及管內(nèi)積有沉淀物或有腐蝕的管）λ可根據(jù)流體的雷諾系數(shù)及管壁特性從圖P28—2-3查根據(jù)《化工原理》上冊P50（Ⅰ）當(dāng)d/ε1（Ⅱ）當(dāng)d/εRe管路阻力降（Ⅰ）單相流體通過直管段的阻力降，根據(jù)（《煉油裝置工藝管線安裝設(shè)計(jì)手冊》上冊1978年版P26）hhfλ：摩擦系數(shù)L：直管段長度，md：管子內(nèi)徑，mmg：重力加速度，可取9.81m/s2u：流速m/s（Ⅱ）管路上的局部阻力（當(dāng)量長度）Le阻力系數(shù)法，根據(jù)《化工原理》上冊P54當(dāng)量長度法，根據(jù)《化工原理》上冊P56（Ⅲ）管路總壓力降?P＝λ*ρuhLe：局部阻力當(dāng)量長度eg：對于本計(jì)算，（1）ui=（2）Re＝diuρ（3）ε取較少腐蝕的無縫鋼管0.3則εdi＝（4）求摩擦系數(shù)λ①可根據(jù)3x103<Re.≤3x106（根據(jù)《化工原理》上冊P50）

λ求出λ＝0.0164②可根據(jù)105<Re≤108λ求出λ＝0.0161③可根據(jù)εdi=0.0045；15Re＝560Re＝560εdi>560,套用公式：求出λ＝0.0294④可根據(jù)εdi=0.0045，Re＝160800，查圖表得出，求出λ＝因此可以按照λ＝0.0294的取值計(jì)算阻力降。（5）計(jì)算阻力降h本設(shè)計(jì)中有2個DN65彎頭，當(dāng)量長度為2m/個，有一個DN65過濾器（不知道如何求，要思考弄清），取20m，球閥一個DN65，當(dāng)量長度為0.5m/個，管子總長L＝12mL+Le代入求得：hf入＝求出口段阻力降（1）ui=30（2）Re＝diuρμ＝（3）ε取較少腐蝕的無縫鋼管0.3則εdi＝（4）求摩擦系數(shù)λ①可根據(jù)εdi=0.00386；15Re＝15560Re＝560160800＝0.0015Re<εd試差法求出λ＝0.0290②可根據(jù)εdi=0.00386，Re＝139860，查圖表得出，求出λ＝λ＝0.0293的取值計(jì)算阻力降（5）計(jì)算阻力降hL+Le代入求得：hf出＝0.0293*1.8確認(rèn)泵的型號：純丙烷40oC時壓力為1.282MPa，即約130m水柱，所以按管出口壓力≥130+22（管路損失）+5（按液位高換算成水柱）＝157m，所以選擇65-DLX10，Q=30m3/h,H＝160m的泵可以實(shí)現(xiàn)操作。實(shí)際上，罐體內(nèi)液化氣在自身飽和蒸汽壓下不斷的蒸發(fā)，液化，此過程是一個吸熱與放熱交替的過程，且罐內(nèi)壓力較高，因此，罐內(nèi)實(shí)際的溫度在南方地區(qū)（廣州，廣東）不會達(dá)到50oC，最多可以達(dá)到28oC。如果事故水的壓力過高，會在短時間內(nèi)形成水與LPG的混合物，難以達(dá)到短時間切斷LPG的目的，而且儲罐內(nèi)是LPG，其壓力要比純丙烷低，所以，選擇160m的揚(yáng)程，不至于過大，剛好達(dá)到切斷目的而不容易短時間內(nèi)形成混合物。泵的安裝高度：65-DLX10，Q=30m3/h,H＝