管径选择与管道压力降计算 PS304-03
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管径选择与管道压力降计算 PS304-03
某些管道中流体允许压力降范围 表1.2.2—1
序号 l 2 3 4 5 6 7 8 9
管道种类及条件 蒸汽 P＝6.4～IOMPa(表) 总管 P< 3.5MPa(表) P ≥3.5MPa(表) 支管 P< 3.5MPa(表) P ≥3.5MPa(表) 排气管 大型压缩机 >735kW 进口 出口 小型压缩机进出口 压缩机循环管道及压缩机出口管 安全阀 进口管(接管点至阀) 出口管 出口汇总管 一般低压下工艺气体 一般高压工艺气体 塔顶出气管 水总管 水支管 泵 进口管 出口管< 34 m3／h 34～110 m3／h >110 m3／h 压力降范围kPa(100m管长) 46～230 12～35 23～46 23～46 23～69 4.6～12 1.8～9 4.6～6.9 2.3～23 0.23～12 最大取整定压力的3% 最大取整定压力的10% 最大取整定压力的7.5% 2.3～23 2.3～69 12 23 18 最大取8 35～138 23～92 12～46 —12—
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某些对管壁有腐蚀及磨蚀流体的流速 表1. 2. 2－2
序 号 l 2 3 4 5 介质条件 烧碱液(浓度>5％) 浓硫酸(浓度>80％) 酚水(含酚>1％) 含酚蒸汽 盐水 管径≥900 管径<900 管道材料 碳钢 碳钢 碳钢 碳钢 碳钢 衬水泥或沥青钢管 衬水泥或沥青钢管 最大允许流速 m／S 1.22 1.22 0.9l 18.00 1.83 4.60 6.00 注：当管道为含镍不锈钢时，流速有时可提高到表中流速的10倍以上。
1.2.3 管路 1.2.3.1 简单管路
凡是没有分支的管路称为简单管路。
(1) 管径不变的简单管路，流体通过整个管路的流量不变。 (2) 由不同管径的管段组成的简单管路，称为串联管路。 a. 通过各管段的流量不变，对于不可压缩流体则有
Vf＝Vf1=Vf2=Vf3?? (1.2.3—1) b. 整个管路的压力降等于各管段压力降之和，即
⊿P＝⊿Pl+⊿P2+⊿P3＋?? (1.2.3—2) 1.2.3.2 复杂管路
凡是有分支的管路，称为复杂管路。复杂管路可视为由若干简单管路组成。 (1) 并联管路 在主管某处分支，然后又汇合成为一根主管。 a. 各支管压力降相等，即
⊿P＝⊿Pl＝⊿P2＝⊿P3?? (1.2.3—3) 在计算压力降时，只计算其中一根管子即可。 b. 各支管流量之和等于主管流量，即 Vf＝Vf1＋Vf2＋Vf3十?? (1.2.3—4)
(2) 枝状管路 从主管某处分出支管或支管上再分出支管而不汇合成为一根主管。
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a. 主管流量等于各支管流量之和； b. 支管所需能量按耗能最大的支管计算；
c. 对较复杂的枝状管路，可在分支点处将其划分为若干简单管路，按一般的简单管路分别计算。 1.2.4 管道压力降计算 1.2.4.1 概述
(1) 管道压力降为管道摩擦压力降、静压力降以及速度压力降之和。 管道摩擦压力降包括直管、管件和阀门等的压力降，同时亦包括孔板、突然扩大、突然缩小以及接管口等产生的局部压力降；静压力降是由于管道始端和终端标高差而产生的；速度压力降是指管道始端和终端流体流速不等而产生的压力降。
(2) 对复杂管路分段计算的原则，通常是在支管和总管(或管径变化处)连接处拆开，管件(如异径三通)应划分在总管上，按总管直径选取当量长度。总管长度按最远一台设备计算。
(3) 对因结垢而实际管径减小的管道，应按实际管径进行计算。 雷诺数按下式计算：
Vf?W （1.2.4－1） Re??354?354?d?d?du?式中
Re——雷诺数，无因次； u——流体平均流速，m／s； d——管道内直径，mm； μ——流体粘度，mPa·s； W——流体的质量流量，kg／h； Vf——流体的体积流量，m3／h； ρ——流体密度，kg／m3。 (4) 管壁粗糙度
管壁粗糙度通常是指绝对粗糙度(ε)和相对粗糙度(ε／d)。
绝对粗糙度表示管子内壁凸出部分的平均高度。在选用时，应考虑到流体对管壁的腐蚀、磨蚀、结垢以及使用情况等因素。如无缝钢管，当流体是石油气、
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饱和蒸汽以及干压缩空气等腐蚀性小的流体时，可选取绝对粗糙度ε＝o.2mm；输送水时，若为冷凝液(有空气)则取ε＝0.5mm；纯水取ε＝0.2mm；未处理水取ε＝0.3～0.5mm；对酸、碱等腐蚀性较大的流体，则可取＝l mm或更大些。
对相同绝对粗糙度的管道，直径愈小，对摩擦系数影响程度愈大，因此用ε和d的比值ε／d来表示管壁粗糙度，称为相对粗糙度。在湍流时，管壁粗糙度对流体流动的摩擦系数影响甚大。
摩擦系数(λ)与雷诺数(Re)及管壁相对粗糙度(ε／d)的关系见图1.2.4—1所示；在完全湍流情况下，清洁新管的管径(d)占绝对粗糙度(ε)的关系见图1.2.4—2所示。
某些工业管道的绝对粗糙度见表1.2.4—1；相对粗糙度由图1.2.4—2查得。
某些工业管道的绝对粗糙度 表1. 2.4—1
序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
(5) 流动型态
流体在管道中流动的型态分为层流和湍流两种流型，层流与湍流间有一段不稳定的临界区。湍流区又可分为过渡区和完全湍流区。工业生产中流体流型大多属于过渡区，见图1.2.4—1所示。
确定管道内流体流动型态的准则是雷诺数(Re)。
管 道 类 别 无缝黄铜管、铜管及铅管 新的无缝钢管或镀锌铁管 金属管 新的铸铁管 具有轻度腐蚀的无缝钢管 具有显著腐蚀的无缝钢管 旧的铸铁管 钢板制管 干净玻璃管 非金属管 橡皮软管 木管道 陶土排水管 接头平整的水泥管 石棉水泥管 绝对粗糙度(c) mm 0.01～0.05 0.1～0.2 0.25～0.42 0.2～0.3 0.5以上 0.85以上 0.33 0.0015～0.01 0.01～0.03 0.25—1.25 0.45～6.0 0.33 0.03～0.8 —15—
管径选择与管道压力降计算(一)1~60
