管径选择与管道压力降计算(一)1~60.doc

管径选择与管道压力降计算
第一部分 管径选择
1.应用范围和说明
1.0.1本规定适用于化工生产装置中的工艺和公用物料管道,不包括储运系统的长距离输送管道、非牛顿型流体及固体粒子气流输送管道。
1.0.2对于给定的流量,管径的大小与管道系统的一次投资费(材料和安装)、操作费(动力消耗和维修)和折旧费等项有密切的关系,应根据这些费用作出经济比较,以选择适当的管径,此外还应考虑安全流速及其它条件的限制。本规定介绍推荐的方法和数据是以经验值,即采用预定流速或预定管道压力降值(设定压力降控制值)来选择管径,可用于工程设计中的估算。
1.0.3当按预定介质流速来确定管径时,采用下式以初选管径:
d=18.81W0.5 u-0.5 ρ-0.5 (1.0.3—1)
或 d=18.81V00.5 u-0.5 (1.0.3—2)
式中
d——管道的内径,mm;
W——管内介质的质量流量,kg/h;
V0——管内介质的体积流量,m3/h;
ρ——介质在工作条件下的密度,kg/m3;
u——介质在管内的平均流速,m/s。
预定介质流速的推荐值见表2.0.1。
1.0.4当按每100m计算管长的压力降控制值(⊿Pf100)来选择管径时,采用下式以初定管径:
d=18.16W0.38 ρ-0.207 μ0.033 ⊿Pf100 –0.207 (1.0.4—1)
或 d=18.16V00.38 ρ0.173 μ0.033 ⊿Pf100 –0.207 (1.0.4—2)
式中
μ——介质的动力粘度,Pa·s;
⊿Pf100——100m计算管长的压力降控制值,kPa。
推荐的⊿Pf100值见表2.0.2。
1.0.5本规定除注明外,压力均为绝对压力。
2.管道内流体常用流速范围和一般工程设计中的压力降控制值
2.0.1管道内各种介质常用流速范围见表2.0.1。表中管道的材质除注明外,一律为钢。该表中流速为推荐值。
2.0.2管道压力降控制值见表2.0.2-1和表2.0.2-2,该表中压力降值为推荐值。
3.核定
3.0.1初选管径后,应在已确定的工作条件及物料性质的基础上,按不同流动情况的有关公式,准确地作出管道的水力计算,再进一步核定下述各项:
3.0.2所计算出的管径应符合工程设计规定;
3.0.3满足介质在管道输送时,对流速的安全规定;
3.0.4满足噪声控制的要求。
第二部分 管道压力降计算
1 单相流(不可压缩流体)
1.1 简述
1.1.1 本规定适用于牛顿型单相流体在管道中流动压力降的计算。在化工工艺专业已基本确定各有关主要设备的工作压力的情况下,进行系统的水力计算。根据化工工艺要求计算各主要设备之间的管道(包括管段、阀门、控制阀、流量计及管件等)的压力降,使系统总压力降控制在给定的工作压力范围内,在此基础上确定管道尺寸、设备接管口尺寸、控制阀和流量计的允许压力降,以及安全阀和爆破片的泄放压力等。
1.1.2 牛顿型流体是流体剪应力与速度梯度成正比而粘度为其比例系数。凡是气体都是牛顿型流体,除由高分子等物质组成的液体和泥浆外,多数液体亦属牛顿型流体。
1.2 计算方法
1.2.1 注意事项
1.2.1.1 安全系数
计算方法中未考虑安全系数,计算时应根据实际情况选用合理的数值。通常,对平均需要使用5~10年的钢管,在摩擦系数中加20%~30%的安全系数,就可以适应其粗糙度条件的变化;超过5~10年,条件往往会保持稳定,但也可能进一步恶化。此系数中未考虑由于流量增加而增加的压力降,因此须再增加10%~20%。的安全系数。规定中对摩擦压力降计算结果按1.15倍系数来确定系统的摩擦压力降,但对静压力降和其它压力降不乘系数。
1.2.1.2 计算准确度
在工程计算中,计算结果取小数后两位有效数字为宜。对用当量长度计算压力降的各项计算中,最后结果所取的有效数字仍不超过小数后两位。
1.2.2 管 径
1.2.2.1 确定管径的一般原则
(1) 应根据设计条件来确定管道直径,需要时,可以有设计条件下压力降15%~25%的富裕量,但以下情况除外:
a. 有燃料油循环管路系统的排出管尺寸,应考虑一定的循环量;
b. 泵、压缩机和鼓风机的管道,应按工艺最大流量(在设备设计允许的流速下)来确定尺寸,而不能按机器的最大能力来确定管道尺寸;
c. 间断使用的管道(如开工旁路管道)尺寸,应按可能得到的压差来确定。
(2) 在允许压力降范围内,应采用经济管径,某些管道中流体允许压力降范围见表1.2.2—1。
(3) 某些对管壁有腐蚀及磨蚀的流体,由流速决定管径,其流速见表1.2.2-2。
1.2.2.2 管径计算
计算公式如下: (1. 2. 2-1)
式中
d——管道内直径,mm;
Vf——流体体积流量,m3/h;
u——流体平均流速,m/s;
W——流体质量流量,kg/h;
ρ——流体密度,kg/m3。
通常可由图1.2.2—1或图1.2.2—2查得管径。
某些管道中流体允许压力降范围 表1.2.2—1
序号
管道种类及条件
压力降范围kPa(100m管长)
l
蒸汽 P=6.4~IOMPa(表)
46~230
总管 P< 3.5MPa(表)
12~35
P ≥3.5MPa(表)
23~46
支管 P< 3.5MPa(表)
23~46
P ≥3.5MPa(表)
23~69
排气管
4.6~12
2
大型压缩机 >735kW
进口
1.8~9
出口
4.6~6.9
小型压缩机进出口
2.3~23
压缩机循环管道及压缩机出口管
0.23~12
3
安全阀
进口管(接管点至阀)
最大取整定压力的3%
出口管
最大取整定压力的10%
出口汇总管
最大取整定压力的7.5%
4
一般低压下工艺气体
2.3~23
5
一般高压工艺气体
2.3~69
6
塔顶出气管
12
7
水总管
23
8
水支管
18
9
泵
进口管
最大取8
出口管< 34 m3/h
35~138
34~110 m3/h
23~92
>110 m3/h
12~46
某些对管壁有腐蚀及磨蚀流体的流速 表1. 2. 2-2
序 号
介质条件
管道材料
最大允许流速 m/S
l
烧碱液(浓度>5%)
碳钢
1.22
2
浓硫酸(浓度>80%)
碳钢
1.22
3

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