管径选择与管道压力降计算(一)1~608381.docx
《管径选择与管道压力降计算(一)1~608381.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《管径选择与管道压力降计算(一)1~608381.docx(59页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、管径选择与管道压力降计算PS304-03 管径选择与管道压力降计算第一部分 管径选选择1 应用范围和和说明1.0.1 本规定适用用于化工生生产装置中中的工艺和和公用物料料管道,不不包括储运运系统的长长距离输送送管道、非非牛顿型流流体及固体体粒子气流流输送管道道。1.0.2 对于给定的的流量,管管径的大小小与管道系系统的一次次投资费(材料和安安装)、操操作费(动动力消耗和和维修)和和折旧费等等项有密切切的关系,应应根据这些些费用作出出经济比较较,以选择择适当的管管径,此外外还应考虑虑安全流速速及其它条条件的限制制。本规定定介绍推荐荐的方法和和数据是以以经验值,即即采用预定定流速或预预定管道压压力
2、降值(设定压力力降控制值值)来选择择管径,可可用于工程程设计中的的估算。1.0.3 当按预定介介质流速来来确定管径径时,采用用下式以初初选管径: dd=18.81W00.5u-0.55-0.55 (1.0.31) 或 d=18.881V00.5u-0.55 (1.0.32) 式中 d管道的的内径,mmm; W管内介介质的质量量流量,kkgh; V0管内介介质的体积积流量,mm3h;介质质在工作条条件下的密密度,kggm3; u介质在在管内的平平均流速,mms。预定介质流流速的推荐荐值见表22.0.11。1.0.4 当按每1000m计算算管长的压压力降控制制值(Pf1000)来选选择管径时时,采
3、用下下式以初定定管径: dd18.16W00.38-0.22070.0333Pf10000.2007 (1.0.41) 或 d18.116V00.3880.17730.0333Pf10000.2007 (11.0.442) 式中介质质的动力粘粘度,Paas;Pf10001000m计算管管长的压力力降控制值值,kPaa。 推推荐的Pf1000值见表22.0.22。1.0.5 本规定除注注明外,压压力均为绝绝对压力。2 管道内流体体常用流速速范围和一一般工程设设计中的压压力降控制制值2.0.1 管道内各种种介质常用用流速范围围见表2.0.1。表表中管道的的材质除注注明外,一一律为钢。该该表中流速速
4、为推荐值值。2.0.2 管道压力降降控制值见见表2.00.211和表2.0.22,该表表中压力降降值为推荐荐值。3 核定3.0.1 初选管径后后,应在已已确定的工工作条件及及物料性质质的基础上上,按不同同流动情况况的有关公公式,准确确地作出管管道的水力力计算,再再进一步核核定下述各各项:3.0.2 所计算出的的管径应符符合工程设设计规定;3.0.3 满足介质在在管道输送送时,对流流速的安全全规定;3.0.4 满足噪声控控制的要求求。第二部分 管道压压力降计算算1 单相相流(不可可压缩流体体)1.1 简述1.1.11 本规定定适用于牛牛顿型单相相流体在管管道中流动动压力降的的计算。在在化工工艺艺
5、专业已基基本确定各各有关主要要设备的工工作压力的的情况下,进进行系统的的水力计算算。根据化化工工艺要要求计算各各主要设备备之间的管管道(包括括管段、阀阀门、控制制阀、流量量计及管件件等)的压压力降,使使系统总压压力降控制制在给定的的工作压力力范围内,在在此基础上上确定管道道尺寸、设设备接管口口尺寸、控控制阀和流流量计的允允许压力降降,以及安安全阀和爆爆破片的泄泄放压力等等。1.1.22 牛顿型型流体是流流体剪应力力与速度梯梯度成正比比而粘度为为其比例系系数。凡是是气体都是是牛顿型流流体,除由由高分子等等物质组成成的液体和和泥浆外,多多数液体亦亦属牛顿型型流体。1.2 计算方法法1.2.11 注
6、意意事项1.2.11.1 安全系数数 计计算方法中中未考虑安安全系数,计计算时应根根据实际情情况选用合合理的数值值。通常,对对平均需要要使用510年的的钢管,在在摩擦系数数中加200300的安全全系数,就就可以适应应其粗糙度度条件的变变化;超过过5100年,条件件往往会保保持稳定,但但也可能进进一步恶化化。此系数数中未考虑虑由于流量量增加而增增加的压力力降,因此此须再增加加1020。的的安全系数数。规定中中对摩擦压压力降计算算结果按11.15倍倍系数来确确定系统的的摩擦压力力降,但对对静压力降降和其它压压力降不乘乘系数。1.2.11.2 计算准确确度 在在工程计算算中,计算算结果取小小数后两位
7、位有效数字字为宜。对对用当量长长度计算压压力降的各各项计算中中,最后结结果所取的的有效数字字仍不超过过小数后两两位。1.2.22 管 径1.2.22.1 确定管径径的一般原原则 (1) 应根据设设计条件来来确定管道道直径,需需要时,可可以有设计计条件下压压力降155255的富裕裕量,但以以下情况除除外: aa. 有有燃料油循循环管路系系统的排出出管尺寸,应应考虑一定定的循环量量; bb. 泵泵、压缩机机和鼓风机机的管道,应应按工艺最最大流量(在设备设设计允许的的流速下)来确定尺尺寸,而不不能按机器器的最大能能力来确定定管道尺寸寸; cc. 间间断使用的的管道(如如开工旁路路管道)尺尺寸,应按按
8、可能得到到的压差来来确定。(2) 在允许压压力降范围围内,应采采用经济管管径,某些些管道中流流体允许压压力降范围围见表1.2.21。(3) 某些对管管壁有腐蚀蚀及磨蚀的的流体,由由流速决定定管径,其其流速见表表1.2.22。1.2.22.2 管径计算算 计算公公式如下: (1. 2. 21)式中 d管道内直直径,mmm; Vf流体体体积流量,mm3/h; u流体平均均流速,mm/s; W流体质量量流量,kkg/h;流体体密度,kkg/m33。通常可由图图1.2.21或图11.2.222查得管管径。某些管道中中流体允许许压力降范范围表1.2.21序号管道种类及及条件压力降范围围kPa(100mm
9、管长)l蒸汽 PP6.4IOMPPa(表)462330总管 PP3.5MPaa(表)12355P 3.5MPaa(表)23466支管 PP7335kW进口1.899出口4.666.9小型压缩机机进出口2.3223压缩机循环环管道及压压缩机出口口管0.23123安全阀进口管(接接管点至阀阀)最大取整定定压力的33%出口管最大取整定定压力的110%出口汇总管管最大取整定定压力的77.5%4一般低压下下工艺气体体2.32235一般高压工工艺气体2.36696塔顶出气管管127水总管238水支管189泵进口管最大取8出口管110 m3h12466某些对管壁壁有腐蚀及及磨蚀流体体的流速 表1. 2. 2
10、2序号介质条件管道材料最大允许流流速 mmSl烧碱液(浓浓度5)碳钢1.222浓硫酸(浓浓度800)碳钢1.223酚水(含酚酚1)碳钢0.9l4含酚蒸汽碳钢18.0005盐水碳钢1.83管径9000衬水泥或沥沥青钢管4.60管径9000衬水泥或沥沥青钢管6.00 注注:当管道道为含镍不不锈钢时,流流速有时可可提高到表表中流速的的10倍以以上。1.2.33 管路路1.2.33.1 简单管路路 凡是没没有分支的的管路称为为简单管路路。 (1) 管径径不变的简简单管路,流流体通过整整个管路的的流量不变变。 (2) 由不不同管径的的管段组成成的简单管管路,称为为串联管路路。 a. 通过各各管段的流流量
11、不变,对对于不可压压缩流体则则有 VVfVf1=Vf2=Vf3 (1.2.31) b. 整个管管路的压力力降等于各各管段压力力降之和,即即PPPl+P2+P3 (1.2.32)1.2.33.2 复杂管路路 凡是是有分支的的管路,称称为复杂管管路。复杂杂管路可视视为由若干干简单管路路组成。 (11) 并并联管路 在主管管某处分支支,然后又又汇合成为为一根主管管。 a. 各支管管压力降相相等,即PPPlP2P3 (11.2.33) 在计算算压力降时时,只计算算其中一根根管子即可可。 b. 各支管管流量之和和等于主管管流量,即即 VffVf1Vf2Vf3十 (1.2.34) (22) 枝枝状管路 从
12、主管管某处分出出支管或支支管上再分分出支管而而不汇合成成为一根主主管。 a. 主管流量量等于各支支管流量之之和; b. 支管所所需能量按按耗能最大大的支管计计算; c. 对较复杂杂的枝状管管路,可在在分支点处处将其划分分为若干简简单管路,按按一般的简简单管路分分别计算。1.2.44 管道道压力降计计算1.2.44.1 概述(1) 管道压力力降为管道道摩擦压力力降、静压压力降以及及速度压力力降之和。管道摩擦压压力降包括括直管、管管件和阀门门等的压力力降,同时时亦包括孔孔板、突然然扩大、突突然缩小以以及接管口口等产生的的局部压力力降;静压压力降是由由于管道始始端和终端端标高差而而产生的;速度压力力
13、降是指管管道始端和和终端流体体流速不等等而产生的的压力降。(2) 对复杂管管路分段计计算的原则则,通常是是在支管和和总管(或或管径变化化处)连接接处拆开,管管件(如异异径三通)应划分在在总管上,按按总管直径径选取当量量长度。总总管长度按按最远一台台设备计算算。(3) 对因结垢垢而实际管管径减小的的管道,应应按实际管管径进行计计算。 雷诺数数按下式计计算: (11.2.41)式中Re雷雷诺数,无无因次;u流体体平均流速速,mss;d管道道内直径,mmm;流体体粘度,mmPas;W流体体的质量流流量,kggh;Vf流流体的体积积流量,mm3h;流体体密度,kkgm33。(4) 管壁粗糙糙度管壁粗糙
14、度度通常是指指绝对粗糙糙度()和相对对粗糙度(d)。绝对粗糙度度表示管子子内壁凸出出部分的平平均高度。在在选用时,应应考虑到流流体对管壁壁的腐蚀、磨磨蚀、结垢垢以及使用用情况等因因素。如无无缝钢管,当当流体是石石油气、饱饱和蒸汽以以及干压缩缩空气等腐腐蚀性小的的流体时,可可选取绝对对粗糙度o.22mm;输输送水时,若若为冷凝液液(有空气气)则取0.55mm;纯纯水取0.22mm;未未处理水取取0.330.55mm;对对酸、碱等等腐蚀性较较大的流体体,则可取取l mmm或更大大些。对相同绝对对粗糙度的的管道,直直径愈小,对对摩擦系数数影响程度度愈大,因因此用和d的比比值d来表表示管壁粗粗糙度,称
15、称为相对粗粗糙度。在在湍流时,管管壁粗糙度度对流体流流动的摩擦擦系数影响响甚大。摩擦系数()与雷诺诺数(Ree)及管壁壁相对粗糙糙度(d)的的关系见图图1.2.41所示;在完全湍湍流情况下下,清洁新新管的管径径(d)占占绝对粗糙糙度()的关系系见图1.2.42所示。某些工业管管道的绝对对粗糙度见见表1.22.41;相对对粗糙度由由图1.22.42查得。某些工业管管道的绝对对粗糙度 表表1. 22.41序号管道类别绝对粗糙度度(c) mm1234567金属管无缝黄铜管管、铜管及及铅管新的无缝钢钢管或镀锌锌铁管新的铸铁管管具有轻度腐腐蚀的无缝缝钢管具有显著腐腐蚀的无缝缝钢管旧的铸铁管管钢板制管0.
16、010.050.100.20.250.420.200.30.5以上上0.85以以上0.338910111213非金属管干净玻璃管管橡皮软管木管道陶土排水管管接头平整的的水泥管石棉水泥管管0.001150.010.010.030.251.250.456.00.330.030.8(5) 流动型态态 流流体在管道道中流动的的型态分为为层流和湍湍流两种流流型,层流流与湍流间间有一段不不稳定的临临界区。湍湍流区又可可分为过渡渡区和完全全湍流区。工工业生产中中流体流型型大多属于于过渡区,见见图1.22.41所示。 确确定管道内内流体流动动型态的准准则是雷诺诺数(Ree)。a. 层层流 雷雷诺数Ree104
17、。因此,工工程设计中中管内的流流体流型多多处于湍流流过渡区范范围内。(b) 完全湍流流区 在在图1.22.41中,MM-N线上上部范围内内,摩擦系系数与雷诺诺数无关而而仅随管壁壁粗糙度变变化。c. 临临界区 20000Re30000时,可可按湍流来来考虑,其其摩擦系数数和雷诺数数及管壁粗粗糙度均有有关,当粗粗糙度一定定时,摩擦擦系数随雷雷诺数而变变化。(6) 摩擦系数数 a. 层层流 层层流时摩擦擦系数用式式(1.22.42)计算算或查图11.2.44l。64Re (1.22.42)式中摩擦擦系数,无无因次。b. 过过渡流和完完全湍流,见见图1.22.41所示。在较长的钢钢管中,若若输送的是是
18、为水所饱饱和的湿气气体,如氢氢、二氧化化碳、氮、氧氧及类似的的流体,应应考虑到腐腐蚀而将查查图所得摩摩擦系数乘乘以1.22。(7) 压力降在管道系统统中,计算算流体压力力降的理论论基础是能能量平衡方方程。假设设流体是在在绝热、不不对外作功功和等焓条条件下流动动,对不可可压缩流体体密度是常常数,则得得: (1. 22. 43) (1. 22. 44)因此(1. 22. 45)或PPPS+PN+Pf (1. 2. 446)式中P管道道系统总压压力降,kkPa;PS静静压力降,kkPa;PN速速度压力降降,kPaa;Pf摩摩擦压力降降,kPaa;Z1、Z22分别为管管道系统始始端、终端端的标高,mm
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 选择 管道 压力 计算 608381
限制150内