管徑選擇與管道壓力降計(jì)算一1~60

1、管徑選擇與管道壓力降計(jì)算PS304-03管徑選擇與管道壓力降計(jì)算第一部分管徑選擇1.應(yīng)用范圍和說(shuō)明1.0.1本規(guī)定適用丁化工生產(chǎn)裝置中的工藝和公用物料管道，不包括儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的 長(zhǎng)距離輸送管道、非牛頓型流體及固體粒子氣流輸送管道。1.0.2對(duì)丁給定的流量，管徑的大小與管道系統(tǒng)的一次投資費(fèi)(材料和安裝)、操作費(fèi)(動(dòng)力消耗和維修)和折舊費(fèi)等項(xiàng)有密切的關(guān)系，應(yīng)根據(jù)這些費(fèi)用作出經(jīng)濟(jì)比 較，以選擇適當(dāng)?shù)墓軓?，此外還應(yīng)考慮安全流速及其它條件的限制。本規(guī)定介紹推薦的方法和數(shù)據(jù)是以經(jīng)驗(yàn)值，即采用預(yù)定流速或預(yù)定管道壓力降值(設(shè)定壓力降 控制值)來(lái)選擇管徑，可用丁工程設(shè)計(jì)中的估算。1.0.3當(dāng)按預(yù)定介質(zhì)流速來(lái)確定管徑

2、時(shí)，采用下式以初選管徑：d=18.81W0.5 u-0.5 p0.5(1.0.3 1)或d=18.81V00.5 u-0.5(1.0.3 2)式中d管道的內(nèi)徑，mm；W-一管內(nèi)介質(zhì)的質(zhì)量流量，kg/h；Vo-一管內(nèi)介質(zhì)的體積流量，m3/ h ；P3 介質(zhì)在工作條件下的密度，kg/m ;u介質(zhì)在管內(nèi)的平均流速，m / s。預(yù)定介質(zhì)流速的推薦值見表2.0.1。1.0.4當(dāng)按每100m計(jì)算管長(zhǎng)的壓力降控制值(/Pf100)來(lái)選擇管徑時(shí)，采用下式 以初定管徑：.dO，caP38 -0.207 0.033P.207/,八d= 18.16W p/ Pf100(1.0.4 1)或d= 18.16V。0.38

3、 73 嚴(yán) /Pf100 七.207(1.0.4-2)式中四一一介質(zhì)的動(dòng)力粘度，Pas；/ Pf100 100m計(jì)算管長(zhǎng)的壓力降控制值，kPa。推薦的/ Pf100值見表2.0.2。1.0.5本規(guī)定除注明外，壓力均為絕對(duì)壓力2.管道內(nèi)流體常用流速范圍和一般工程設(shè)計(jì)中的壓力降控制值2.0.1管道內(nèi)各種介質(zhì)常用流速范圍見表 2.0.1。表中管道的材質(zhì)除注明外，一律為 鋼。該表中流速為推薦值。2.0.2管道壓力降控制值見表2.0.2 1和表2.0.2 2,該表中壓力降值為推薦值。常用流速的范圍表注表2- 0*1介 質(zhì)工作條件或管徑范圍流速mADN> 2。30*-40飽和蒸汽35 25DNV10

4、0301SP<lMPa1520飽和蒸汽P = 1 4MPa3040P = 412MPa406。DN>20）40 60過(guò)熟蒸汽DN-20010050 304020二次蒸汽要利用時(shí)15 30（A.二次蒸汽不利用時(shí)6Q高壓乏汽跳1。0排氣管:從受壓容器排出SO之從無(wú)質(zhì)容器排出15 30真空5 10P<0.3MPn（表）812尸= 0.3 0.6MP;i（2O20 10壓縮氣體IMPa俄）15102MPM 表12-8P=N 3MP球）87I P = 3 30MPM 表）I3旗S續(xù)表2. 0,1介 質(zhì)工作條件或管徑范圍流速m/s氧氣照尸=005MPa （表）P=0.05 0. 6MPa

5、<表）尸=0.6lMPa（表）P = 2 3MPa（表）10-5 86 64 43煤氣管道長(zhǎng)50100mQ27MPa<0. 27MPaFMO. SMPa3。,75128123半水煤氣F = 0.1 0.15MPa（表）1015天然氣-30煙道氣煙道內(nèi)管道內(nèi)3634石灰窯窯氣10 12氮?dú)馐?5 10MP&25氫氮混合氣注2030MPa51。氮?dú)釬 =真空尸<0. 3MPa（表）P<0. 6MPa（表）P<2MPa（表）15 25 "15 1020 38乙烯氣F=22 150MPa（表）56乙缺氣gP<0.01MPa（表）F<0.15M

6、Pa（表）F<2. 5MPa（表）3448（最大） 最大4氮?dú)怏w液體10 251.5氯仿氣體液體102鋼化翅氣體（鋼襯膠管） 液體（橡膠管）20L5漠氣體（玻璃管）液體（玻璃管）101. 2續(xù)表2.0.1介 質(zhì)工作條件或管徑范圍流速m/s氯化甲烷i氣體液體2。2氯乙烯二鍬乙烯三氯乙烯2乙二醇2苯乙烯2二漠乙烯玻璃管1水及粘度相似的液體F = 010.3MPM表）PlMPat 表）P<8MPa（表）尸<2030MPM表）0.5230. 5323.52自來(lái)水主管P = 0. 3MP&（表）支管尸=0. 3MPM表）1. 53.51. 01.5鍋爐給水P>0 8MPa

7、 （表）1.23. 5蒸汽冷凝水0.5L 5冷凝水自流020. 5過(guò)熱水2海水,微堿水P<0. 6MPM表）1.52. 5油及粘度較大的液體粘度005Pa , sDN25DN30DNW粘度 O.lPa -sDN25DN、0ONI 00D2V2OO粘度IPa * sDN25ZW5。DN100j DN2000. 50. 90.7 1.0L01.60.30.6；0. 50. 70. 7L0 1.21.60. 1 。,20.160.250. 250. 350.350, 553-管徑選擇與管道壓力降計(jì)算PS304-03續(xù)表2.0.1介 質(zhì)工作條件或管徑范圍流速m/s尸=真空0,050.3液氨6MP

8、a（表）0, 80.3P<2MPa（表）L5 。*8氧氧化鈉濃度030%30 50%21.550 73 %1. 2四氯化碳2硫酸濃度8893俗（鉛管）L 2931。0%（鑄鐵管,鋼管）L2鹽酸（襯股管）I. 5氧化鈉1帶有固體 無(wú)固體2451. 5排出廢水10.40.8濃度15%2.53泥狀混合物25%3465%2.53鼓風(fēng)機(jī)吸入管10 ,5鼓風(fēng)機(jī)排出管15 20壓縮機(jī)吸入管10 20壓縮機(jī)排出管：氣體PCIMPa（一 表）P=l*-10MPa（表）1081020P>10MPa（表）812往復(fù)式真空泵吸入管往復(fù)式真空泵排出管13 1625 30油封式真空泵吸入管110 13續(xù)表20

9、. 1介 質(zhì)工作條件或管徑范圍流速m/s往復(fù)泵吸入管往復(fù)泵排出管0. 5L512水及粘度相似的液體離心系吸入管（常溫）離心泵吸入管（70litre）高心泵排出管高壓離心泵排出管1.520. 51. 5L533-3- 51齒輪泵吸入管齒輪泵排出管<112注! 本表所列疵速，在選用時(shí)還應(yīng)參照相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 氧氣流速應(yīng)參照f(shuō)氧氣站設(shè)汁規(guī)范MGB 50030-9】）. 狙氣檢速成賽照金機(jī)氧站設(shè)計(jì)規(guī)蔻MGB 50177-93）. 乙煤流速應(yīng)參照乙快站設(shè)計(jì)規(guī)范KGB 5001-91 ）P一般工程設(shè)計(jì)的管道壓力降控制值 表2. 0-2-1管道類別最大摩擦壓力降 kPa/100m總壓力降kPa液體泉進(jìn)曰

10、管泵出口管：DV40.50 DN80DNW0及以上8937050蒸汽和氣體 公用物料總管 公用物料支管 壓縮機(jī)進(jìn)口管：P<350kPa（表）P>350kPa（表） 壓縮機(jī)出口管 蒸汽按進(jìn)口壓力的5%按進(jìn)口壓力的2%L83. 53* 5 714 20按進(jìn)口壓力的3%每100m管長(zhǎng)的壓力降控制值） 表2. 0. 2-2介質(zhì)管 道 種 類壓力降kPa負(fù)壓管道隹F<49kPa149kPa<F<101kPa1. 131.9&通風(fēng)機(jī)管道 P=101kPa1.9&輸送氣體的管道壓縮機(jī)的吸入管值101kPa<P<UJkPaP>0. 45MPaL

11、964.50.01P壓縮機(jī)的排出管和其它壓力管道45MPaP>0. 45MPa4. 500迂工藝用的加熟蒸汽管道P<0+ 3MPa0, 3MPa<PW0. 6MPa0. 6MPa<<l. OMPa10.015,020.0自流的液體管道5. 0輸送液體的管道泵的吸入管道恤和液體不悔和液體lO.glLO20. 022.0泵的排出管道流量小于150m7h流董大于150m 核定3.0.1初選管徑后，應(yīng)在已確定的工作條件及物料性質(zhì)的基礎(chǔ)上，按不同流動(dòng)情況的有關(guān)公式，準(zhǔn)確地作出管道的水力計(jì)算，再進(jìn)一步核定下述各項(xiàng)：3.0.2所計(jì)算出的管徑應(yīng)符合工程設(shè)計(jì)規(guī)定； 3.0.3滿足介

12、質(zhì)在管道輸送時(shí)，對(duì)流速的安全規(guī)定； 3.0.4滿足噪聲控制的要求。/h45.0 50,045.0循環(huán)冷卻水管道30,0注 表中P為晉道進(jìn)口竭的流體之壓力（絕封壓力）*第二部分管道壓力降計(jì)算1單相流（不可壓縮流體）1.1簡(jiǎn)述1.1.1本規(guī)定適用丁牛頓型單相流體在管道中流動(dòng)壓力降的計(jì)算。在化工工藝專業(yè)已基本確定各有關(guān)主要設(shè)備的工作壓力的情況下，進(jìn)行系統(tǒng)的水力計(jì)算。根據(jù)化 工工藝要求計(jì)算各主要設(shè)備之間的管道（包括管段、閥門、控制閥、流量計(jì)及管件 等）的壓力降，使系統(tǒng)總壓力降控制在給定的工作壓力范圍內(nèi)，在此基礎(chǔ)上確定管道尺寸、設(shè)備接管口尺寸、控制閥和流量計(jì)的允許壓力降，以及安全閥和爆破片 的泄放壓力等

13、。1.1.2牛頓型流體是流體剪應(yīng)力與速度梯度成正比而粘度為其比例系數(shù)。凡是氣體都是牛頓型流體，除由高分子等物質(zhì)組成的液體和泥漿外，多數(shù)液體亦屆牛頓型 流體。1.2計(jì)算方法1.2.1 注意事項(xiàng)1.2.1.1安全系數(shù)計(jì)算方法中未考慮安全系數(shù)，計(jì)算時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選用合理的數(shù)值。 通常, 對(duì)平均需要使用510年的鋼管，在摩擦系數(shù)中加20%30%的安全系數(shù)，就可 以適應(yīng)其粗糙度條件的變化；超過(guò) 510年，條件往往會(huì)保持穩(wěn)定，但也可能進(jìn) 一步惡化。此系數(shù)中未考慮由丁流量增加而增加的壓力降，因此須再增加10%20%。的安全系數(shù)。規(guī)定中對(duì)摩擦壓力降計(jì)算結(jié)果按1.15倍系數(shù)來(lái)確定系統(tǒng)的摩 擦壓力降，但對(duì)靜壓力

14、降和其它壓力降不乘系數(shù)。1.2.1.2 計(jì)算準(zhǔn)確度在工程計(jì)算中，計(jì)算結(jié)果取小數(shù)后兩位有效數(shù)字為宜。對(duì)用當(dāng)量長(zhǎng)度計(jì)算壓 力降的各項(xiàng)計(jì)算中，最后結(jié)果所取的有效數(shù)字仍不超過(guò)小數(shù)后兩位。1.2.2管徑1.2.2.1確定管徑的一般原則（1）應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)條件來(lái)確定管道直徑，需要時(shí)，可以有設(shè)計(jì)條件下壓力降 15%25%的富裕量，但以下情況除外：a. 有燃料油循環(huán)管路系統(tǒng)的排出管尺寸，應(yīng)考慮一定的循環(huán)量；b. 泵、壓縮機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)的管道，應(yīng)按工藝最大流量 （在設(shè)備設(shè)計(jì)允許的流速7管徑選擇與管道壓力降計(jì)算PS304-03下)來(lái)確定尺寸，而不能按機(jī)器的最大能力來(lái)確定管道尺寸；C.問(wèn)斷使用的管道(如開工旁路管道)尺寸，

15、應(yīng)按可能得到的壓差來(lái)確定。(2) 在允許壓力降范圍內(nèi)，應(yīng)采用經(jīng)濟(jì)管徑，某些管道中流體允許壓力降范圍見表1.2.2 1。(3) 某些對(duì)管壁有腐蝕及磨蝕的流體，由流速?zèng)Q定管徑，其流速見表1.2.22o1.2.2.2管徑計(jì)算d計(jì)算公式如下：式中d管道內(nèi)直徑，0.5 Vf E8.8 u0.5W = 18.8 (1.2. 2- 1)mm:Vf一流體體積流量，m3/h ；u流體平均流速，m/s;W流體質(zhì)量流量，kg/h ；3P-一流體密度，kg/m。通常可由圖1.2.2 1或圖1.2.2 2查得管徑9-管徑選擇與管道壓力降計(jì)算PS304-03管內(nèi)徑(d)體積流時(shí)罕mmm7h500-1.流速心)m/s400

16、300-6” 50000 40000手 30000 20000"10000T20。一6。鑼T -3000100 90三 80 二 7060*50-40-4000- 2000 "300° 1000 £-800400= rsoo 二-300200-1。撲40二-50 >hi-Er二_=,- 一.0101019 7 5oo o o o O18 6 4 3 2O 18 6 4 320102 1O,0.圖1丸21流速、流量、管徑計(jì)算圖管徑選擇與管道壓力降計(jì)算PS304-0317 體積流thy,)密度9粘度s:kg/n? mPa sm3/hr100000 ,

17、=50000經(jīng)濟(jì)管徑以:mmIOOOOt=一6000三 卜20000 10000 rSOOO湍流r1000 二I。-2000rlOOO；500-200 rl00 150500-500-20010020。0二 r ,50，三 100，20，F(xiàn)10r5一 205。三-ft-JWMl二R 0 5 2 15000200010005002001005020105210.*2】o.5；0.2=0.1.rO. 05!-0, 02一200.2-0 050* 05港.005 0* 02:-0. 002 0* 01r-iEli2.2-2液體、氣體(P< lOOOkPa)經(jīng)濟(jì)管徑某些管道中流體允許壓力降范圍表

18、1.2.2 1）丁與管道種類及條件壓力降范圍kPa（100m管長(zhǎng)）l蒸汽P = 6.4IOMPa俵）46 230總管 P< 3.5MPa（表）12 35P > 3.5MPa（表）23 46支管 P< 3.5MPa（表）23 46P > 3.5MPa（表）23 69排氣管4.6 122E壓縮機(jī)>735kW進(jìn)口1.8 9出口4.6 6.9小型壓縮機(jī)進(jìn)出口2.3 23壓縮機(jī)循環(huán)管道及壓縮機(jī)出口管0.23 123安全閥進(jìn)口管（接管點(diǎn)至閥）最大取整定壓力的3%出口管最大取整定壓力的10%出口匯總管最大取整定壓力的7.5%4般低壓下工乙氣體2.3 235一般局壓工藝氣體2.3

19、 696塔頂出氣管127水總管238水支管189泵進(jìn)口管最大取8出口管 < 34 m3/h35 13834 110 m3/ h23 92>110 m3/ h1246某些對(duì)管壁有腐蝕及磨蝕流體的流速表1. 2. 2- 2序號(hào)介質(zhì)條件管道材料最大允許流速m / Sl燒堿液(濃度5%)碳鋼1.222濃硫酸(濃度80%)碳鋼1.223酚水(含酚1%)碳鋼0.9l4含酚蒸汽碳鋼18.005鹽水碳鋼1.83管徑 900襯水泥或?yàn)r宵鋼管4.60管徑900襯水泥或?yàn)r宵鋼管6.00注：當(dāng)管道為含銳不銹鋼時(shí)，流速有時(shí)可提高到表中流速的10倍以上1.2.3管路1.2.3.1簡(jiǎn)單管路凡是沒有分支的管路稱為

20、簡(jiǎn)單管路。(1) 管徑不變的簡(jiǎn)單管路，流體通過(guò)整個(gè)管路的流量不變。(2) 由不同管徑的管段組成的簡(jiǎn)單管路，稱為申聯(lián)管路。a. 通過(guò)各管段的流量不變，對(duì)丁不可壓縮流體則有Vf = Vfi=Vf2=Vf3,(1.2.3 1)b. 整個(gè)管路的壓力降等丁各管段壓力降之和，即/ P= / Pi + / P2+/P3+ ,(1.2.3 2)1.2.3.2復(fù)雜管路凡是有分支的管路，稱為復(fù)雜管路。復(fù)雜管路可視為由若干簡(jiǎn)單管路組成(1) 并聯(lián)管路在主管某處分支，然后乂匯合成為一根主管。a. 各支管壓力降相等，即/ P= / Pl = / P2= / P3,(1.2.3-3)在計(jì)算壓力降時(shí)，只計(jì)算其中一根管子即可

21、。b. 各支管流量之和等丁主管流量，即Vf = Vf1 + Vf2 + Vf3 +,(1.2.3 4)(2) 枝狀管路從主管某處分出支管或支管上再分出支管而不匯合成為 一根主管。a. 主管流量等丁各支管流量之和；b. 支管所需能量按耗能最大的支管計(jì)算；c. 對(duì)較復(fù)雜的枝狀管路，可在分支點(diǎn)處將其劃分為若干簡(jiǎn)單管路，按- 般的簡(jiǎn)單管路分別計(jì)算。1.2.4管道壓力降計(jì)算1.2.4.1 概述(1)管道壓力降為管道摩擦壓力降、靜壓力降以及速度壓力降之和。管道摩擦壓力降包括直管、管件和閥門等的壓力降，同時(shí)亦包括孔板、突然 擴(kuò)大、突然縮小以及接管口等產(chǎn)生的局部壓力降；靜壓力降是由丁管道始端和終 端標(biāo)高差而產(chǎn)

22、生的；速度壓力降是指管道始端和終端流體流速不等而產(chǎn)生的壓力 降。(2) 對(duì)復(fù)雜管路分段計(jì)算的原則，通常是在支管和總管(或管徑變化處)連接 處拆開，管件(如異徑三通)應(yīng)劃分在總管上，按總管直徑選取當(dāng)量長(zhǎng)度?？偣荛L(zhǎng)度按最遠(yuǎn)一臺(tái)設(shè)備計(jì)算。(3) 對(duì)因結(jié)垢而實(shí)際管徑減小的管道，應(yīng)按實(shí)際管徑進(jìn)行計(jì)算。雷諾數(shù)按下式計(jì)算：(1.2.4 1)-d* W Vf Re = 354 = 354 時(shí) d式中Re-一雷諾數(shù)，無(wú)因次；u流體平均流速，m/s；d 管道內(nèi)直徑，mm；四 流體粘度，mPas；W流體的質(zhì)量流量，kg / h；Vf流體的體積流量，m3/h；P流體密度，kg/m3。(4)管壁粗糙度管壁粗糙度通常是指

23、絕對(duì)粗糙度(，和相對(duì)粗糙度(/d)。絕對(duì)粗糙度表示管子內(nèi)壁凸出部分的平均高度。在選用時(shí)，應(yīng)考慮到流體對(duì) 管壁的腐蝕、磨蝕、結(jié)垢以及使用情況等因素。如無(wú)縫鋼管，當(dāng)流體是石油氣、 飽和蒸汽以及干壓縮空氣等腐蝕性小的流體時(shí)， 可選取絕對(duì)粗糙度 亍o.2mm；輸 送水時(shí)，若為冷凝液（有空氣）則取£= 0.5mm；純水取 0.2mm；未處理水取 & =0.30.5mm;對(duì)酸、堿等腐蝕性較大的流體，則可取=l mm或更大些。對(duì)相同絕對(duì)粗糙度的管道，直徑愈小，對(duì)摩擦系數(shù)影響程度愈大，因此用 & 和d的比值d來(lái)表示管壁粗糙度，稱為相對(duì)粗糙度。在湍流時(shí)，管壁粗糙度對(duì)流體流動(dòng)的摩擦系數(shù)影

24、響甚大。摩擦系數(shù)（2）與雷諾數(shù)（Re）及管壁相對(duì)粗糙度（/d）的關(guān)系見圖1.2.4 1所示； 在完全湍流情況下，活潔新管的管徑（d）占絕對(duì)粗糙度（9的關(guān)系見圖1.2.4 2所示。某些工業(yè)管道的絕對(duì)粗糙度見表 1.2.4 1;相對(duì)粗糙度由圖1.2.4 2查得。某些工業(yè)管道的絕對(duì)粗糙度表1. 2.4 1序號(hào)管道類別絕對(duì)粗糙度（c） mm1無(wú)縫黃銅管、銅管及鉛管0.01 0.052新的無(wú)縫鋼管或鍍鋅鐵管0.1 0.23金新的鑄鐵管0.25 0.424屆具有輕度腐蝕的無(wú)縫鋼管0.2 0.35管具有顯著腐蝕的無(wú)縫鋼管0.5以上6舊的鑄鐵管0.85以上7鋼板制管0.338干凈玻璃管0.0015 0.019

25、非橡皮軟管0.01 0.0310金木管道0.251.2511屆陶土排水管0.45 6.012管接頭平整的水泥管0.3313石棉水泥管0.03 0.8（5）流動(dòng)型態(tài)流體在管道中流動(dòng)的型態(tài)分為層流和湍流兩種流型，層流與湍流問(wèn)有一段不 穩(wěn)定的臨界區(qū)。湍流區(qū)乂可分為過(guò)渡區(qū)和完全湍流區(qū)。工業(yè)生產(chǎn)中流體流型大多 屆丁過(guò)渡區(qū)，見圖1.2.4 1所示。確定管道內(nèi)流體流動(dòng)型態(tài)的準(zhǔn)則是雷諾數(shù)（Re）。，粗糙骨Ij臨界區(qū)卜 層流& 沖* -4J14一 *菰:n £S：!iUii疽三. zt W口. 050. 040.030.020, 0150, 010. 0080.0060+ 0040+0020.

26、 O&lS COO8 a 00060. 00040*00020. 0001仇 00005PS30463-Of 000»001 萬(wàn)=0.00。，0。5雷諾數(shù)SBd4圖1. 2. 4-1摩擦系數(shù)）與雷諾數(shù)g及管壁相對(duì)粗檢度（時(shí)d）的關(guān)系管徑選擇與管道壓力降計(jì)算PS304-0347 (hQO< 0.005 饑D040, QO30. 002CL 0005 0,0004 0,0003 0001 0.000080l ODOOi d 000050. 0000；0. 000020. QQQOOS礙一 010. 00 95075 10012500 250500管役(右mtii50000.

27、 OOB-0. 025-0. DL8F 016-0. 01-F, 012E 1,2. 4-2清潔新管的粗槌度a. 層流 雷諾數(shù)Re<2000,其摩擦損失與剪應(yīng)力成正比，摩擦壓力降與流體 流速的一次方成正比。b. 湍流 雷諾數(shù)Re»4000,其摩擦壓力降幾乎與流速的平方成正比。（a）過(guò)渡區(qū) 摩擦系數(shù)（幾是雷諾數(shù)（Re）和管壁相對(duì)粗糙度（d）的函數(shù)，在 工業(yè)生產(chǎn)中，除粘度較大的某些液體（如稠厚的油類等）外，為提高流量或傳熱、 傳質(zhì)速率，要求Re>104。因此，工程設(shè)計(jì)中管內(nèi)的流體流型多處丁湍流過(guò)渡區(qū)范圍內(nèi)。(b)完全湍流區(qū) 在圖1.2.4 1中，M-N線上部范圍內(nèi)，摩擦系數(shù)與

28、雷諾數(shù) 無(wú)關(guān)而僅隨管壁粗糙度變化。c. 臨界區(qū) 2000<Re<4000,在計(jì)算中，當(dāng) Re>3000時(shí)，可按湍流來(lái)考慮, 其摩擦系數(shù)和雷諾數(shù)及管壁粗糙度均有關(guān)，當(dāng)粗糙度一定時(shí)，摩擦系數(shù)隨雷諾數(shù) 而變化。(6)摩擦系數(shù)a. 層流 層流時(shí)摩擦系數(shù)用式(1.2.4-2)計(jì)算或查圖1.2.41。入=64/Re(1.2.4 2)式中X-一摩擦系數(shù)，無(wú)因次。b. 過(guò)渡流和完全湍流，見圖1.2.4 1所示。在較長(zhǎng)的鋼管中，若輸送的是為水所飽和的濕氣體，如氫、二氧化碳、氮、 氧及類似的流體，應(yīng)考慮到腐蝕而將查圖所得摩擦系數(shù)乘以1.2。壓力降在管道系統(tǒng)中，計(jì)算流體壓力降的理論基礎(chǔ)是能量平衡方

29、程。假設(shè)流體是在 絕熱、不對(duì)外作功和等焰條件下流動(dòng)，對(duì)不可壓縮流體密度是常數(shù)，則得：2 _2. F = Z2 Z1 ；g 10； u2 « n 10' hf10；2(1.2. 4-3)L、Le u2hf = 一D 2(1.2. 4-4)因此P = Z2 Z1 ：g 10' U2 210 一L,虹102D 2(1.2. 4-5)或/ P=/Ps+/Pn + / Pf(1.2. 4-6)式中/ P一管道系統(tǒng)總壓力降，kPa；/ Ps靜壓力降，kPa；/ Pn速度壓力降，kPa；/ Pf一摩擦壓力降，kPa；Zi、Z2一分別為管道系統(tǒng)始端、終端的標(biāo)高，m；ui、U2一分別為

30、管道系統(tǒng)始端、終端的流體流速，m/s；u一流體平均流速，m/s；P流體密度，kg / m3;hf管內(nèi)摩擦損失的能量,J/ kg；L、Le分別為管道的長(zhǎng)度和閥門、管件等的當(dāng)量長(zhǎng)度，m；D管道內(nèi)直徑，m。1.2.4.2壓力降計(jì)算(1)圓形截面管a.摩擦壓力降由丁流體和管道管件等內(nèi)壁摩擦產(chǎn)生的壓力降稱為摩擦力壓降。 摩擦壓力降 都是正值.正值表示壓力下降?？捎僧?dāng)量長(zhǎng)度法表示，如式 (1.2, 4-5)的最末項(xiàng)。 亦可以阻力系數(shù)法表示，即APf ='生枝 K jUx102<D ，2(1.2.4 7)此式稱為范寧(Fanning)方程式，為圓截面管道摩擦壓力降計(jì)算的通式，對(duì)層 流和湍流兩種

31、流動(dòng)型態(tài)均適用。式中/ Pf一管道總摩擦壓力降，kPa；廣摩擦系數(shù)，無(wú)因次；L一管道長(zhǎng)度，m；D一管道內(nèi)直徑，m；E K一管件、閥門等阻力系數(shù)之和，無(wú)因次；u一流體平均流速，m/s；L流體密度，kg / m3。通常，將直管摩擦壓力降和管件、閥門等的局部壓力降分開計(jì)算，對(duì)直管段 用以下公式計(jì)算。層流32uLd2(1.2.4-8)4 LVf2：'(b)湍流舊=L U ： 3 =6.26 104 足性=6.26 105D 2婦03d'Pd5(1.2. 49)式中d 管道內(nèi)直徑，mm；W流體質(zhì)量流量，kg/h；Vf一流體體積流量，m3/ h；四流體粘度，mPas。其余符號(hào)意義同前。b.

32、 靜壓力降由丁管道出口端和進(jìn)口端標(biāo)高不同而產(chǎn)生的壓力降稱為靜壓力降。靜壓力 降可以是正值或負(fù)值，正值表示出口端標(biāo)高大丁進(jìn)口端標(biāo)高，負(fù)值則相反。其計(jì) 算式為：(1.2. 4 10). ：R = Z2 - Zi E 10項(xiàng)式中/ Ps靜壓力降，kPa；Z2、Z1管道出口端、進(jìn)口端的標(biāo)高，m；L流體密度，kg/ m3;g重力加速度，9.81m/s2c. 速度壓力降由丁管道或系統(tǒng)的進(jìn)、出口端截面不等使流體流速變化所產(chǎn)生的壓差稱速度壓力降。速度壓力降可以是正值，亦可以是負(fù)值。其計(jì)算式為:22(1.2. 4 11)U2 一 U r 烏 Fn =102/ Pn速度壓力降，kPa；U2、U1出口端、進(jìn)口端流體

33、流速，m/s；p 流體密度，kg/ m3。d. 閥門、管件等的局部壓力降流體經(jīng)管件、閥門等產(chǎn)生的局部壓力降，通常采用當(dāng)量長(zhǎng)度法和阻力系數(shù)法 計(jì)算，分述如下：（a）當(dāng)量長(zhǎng)度法將管件和閥門等折算為相當(dāng)?shù)闹惫荛L(zhǎng)度，此直管長(zhǎng)度稱為管件和閥門的當(dāng)量長(zhǎng)度。計(jì)算管道壓力降時(shí)，將當(dāng)量長(zhǎng)度加到直管長(zhǎng)度中一并計(jì)算，所得壓力降即 該管道的總摩擦壓力降。常用管件和閥門的當(dāng)量長(zhǎng)度見表 1.2.4 2和表1.2.4 3表1.2.4 2和表1.2.4 3的使用說(shuō)明為： 表中所列常用閥門和管件的當(dāng)量長(zhǎng)度計(jì)算式，是以新的活潔鋼管絕對(duì)粗 糙度 亍0.046mm,流體流型為完全湍流條件下求得的，計(jì)算中選用時(shí)應(yīng)根據(jù)管道 具體條件予以

34、調(diào)整。 按條件計(jì)算，可由圖1.2.4 1查得摩擦系數(shù)（打）（完全湍流摩擦系數(shù)）， 亦可采用1.2.44中數(shù)據(jù)。1同閥（全開）楔形盤,雙愚盤桂狀圓盤等n截止閥（全開'a.閥籽與流體垂直，罔座為平面、傾斜及檢狀a.L«= 340Z)b. 3常用閥門以管徑計(jì)的當(dāng)景長(zhǎng)度表1*2, 4-2名稱及示意圖上=w。管道內(nèi)直徑。*以下同b.續(xù)表 1.2. 4 -2名稱及示惠圖當(dāng)量長(zhǎng)嵌礙m4 止逆閥(全開)&旋啟式包)(b)a (a)人=100Da(b)Le= 50Db.升降式: (a)<b)bMe-600D,b(b)A=55Dc.斜盤式公稱通徑mmm4= 5。a-15p50 20

35、040。120 D25035030。90D40。12002QDSOD續(xù)表 1.2. 4 -2當(dāng)量長(zhǎng)度田燈tnLe = 4O0Db.e=350p£e= 55D帶濾網(wǎng)底閥（全開）3.升降式tld球陽(yáng)（全開）蟆閥（全開）= 420J3lxLn = 30Dmm250-350400800續(xù)表L 2. 4 2序名稱及示意圖號(hào)9旋塞（全開）a.直通上三通3）10隔膜闕（全開）當(dāng)量長(zhǎng)度Sem備 注a.e-18Db(a)Le= 30 Db(b)匕噌=9。£>公禰通徑0）N）4mmmso121D80128Z)100135/J150153。i200164 Z)圖Mhz廠 臧而租*內(nèi)直徑I

36、偵角度*常用管件以管徑計(jì)的當(dāng)量長(zhǎng)度表L2.4-3序名禰及示意圖 號(hào)1 9。彎頭當(dāng)量忸度Kem備 注Ae = 3。/)D 管道內(nèi)直徑何）,以下同（2）法蘭連接或焊接r/J)r/a12QD1030£)2IZD1234 D32D1438D414D1(42。e17DIB46。824D2050D4 5*彎頭3斜接彎獎(jiǎng)aRaA15*4D60*25。30。8D75B4OD45'15D90*600續(xù)表 1.2.4 3稱及示意圖4180“回彎頭Le= 50D標(biāo)準(zhǔn)三通a.直通b分枝a*Le = 20。b.Le = 60D圖中：d內(nèi)直徑或表示內(nèi)直徑長(zhǎng)度；r曲率半徑；a角度。新的活潔鋼管在完全湍流下

37、的摩擦系數(shù)(由圖 1. 2.4 1 查得) 表 1.2.4 4公稱直徑(DN) mm1 52 02 53 24 05 06找01 0 01 2 51 5 0200-250300400450-600摩擦系數(shù)(入T )0.0270.0250.0230.0220.02l0.0190.0180.0170.0160.0150. 0140.0 130. 012(b)阻力系數(shù)法管件或閥門的局部壓力降按下式計(jì)算，式中有關(guān)符號(hào)見圖1.2.4 3所示Pk(1.2.412)式中/ Pk流體經(jīng)管件或閥門的壓力降，kPa；K阻力系數(shù)，無(wú)因次。其余符號(hào)意義同前。逐漸縮小的異徑管當(dāng)9< 45°時(shí)00.8si

38、12(1.2.413)diPd2當(dāng)450 <哭180°時(shí)0.51 -2K =(1.2.414)逐漸擴(kuò)大的異徑管 當(dāng)9< 45°時(shí)2.6sin 日(1 - P2 彳 K=J(1.2.415)當(dāng)450 <德180°時(shí)K "2(1.2.416)K -一：4式中各符號(hào)意義同前，并見圖1.2.4 3說(shuō)明逐新場(chǎng)小逐漸擴(kuò)大圖中符號(hào)說(shuō)明：涕、a2異徑管的小管段、大管段截面積；d1、d2異徑管的小管段、大管段內(nèi)徑；9-一異徑管的變徑角度。圖1.2.4 3逐漸縮小及逐漸擴(kuò)大的異徑管應(yīng)用式(1.2.41316)通常，流體經(jīng)孔板、突然擴(kuò)大或縮小以及接管口等處，

39、將產(chǎn)生局部壓力降 突然縮小和從容器到管口(容器出口)按下式計(jì)算：U2Pk = K K 32 1。（1.2.417）突然擴(kuò)大和從管口到容器（容器進(jìn)口）按下式計(jì)算：u2：?. ：Pk = K Kv 32 103（1.2.4-18）式中/ Pk局部壓力降，kPa；K阻力系數(shù)，無(wú)因次，見表 1.2.4 5。通常取：K = 0.5;Kv管件速度變化阻力系數(shù)，無(wú)因次。其余符號(hào)意義同前。管件速度變化阻力系數(shù)Kv = 1 （d大）4。對(duì)容器接管口， （d大）4值甚小，可略去不計(jì)，故Kv= I。因此，通常K+K v = 1.5, K Kv= 0.5;將此關(guān)系式分別 代入式（1.2.417）和式（1.2.418）

40、得:容器出口Pk =1.52 n * u P_3以尺10 )(1.2.419)u2 |Fk =-。.53容器進(jìn)口(1.2.4 20)2 10當(dāng)/Pk為負(fù)值，表示壓力回升，計(jì)算中作為富裕量，略去不計(jì)。完全湍流時(shí)容器接管口阻力系數(shù)，在要求比較精確的計(jì)算中，可查表1.2.4一5,層流時(shí)閥門和管件的阻力系數(shù)見表 1.2.4 6。容器接管口的阻力系數(shù)（K）（湍流）表1.2.4-51容器的出口管（接管插入容器）1.02容器或其它設(shè)備進(jìn)口 （銳邊接口）1.03容器進(jìn)口管（小圓角接口）1.04容器的進(jìn)口管（接管插入容器）0.785容器或其它設(shè)備出口（銳邊接口）0.56容器的出口管（小圓角接口）0.287容器的

41、出口管（大圓角接口）0.04管件、閥門局部阻力系數(shù)(層流)表1.2.4 6序號(hào)管件及閥門名稱局部阻力系數(shù)(K)Re= 1000Re= 500Rb 100Rb 50l90°彎頭(短曲率半徑)0.91.07.5162三通(直通)0.40.52.5(分枝)1.51.84.99.33閘閥1.21.79.9244截止閥111220305旋塞121419276角閥88.511197旋啟式止回閥44.51755(2)非圓形截面管a. 水力半徑：水力半徑為流體通過(guò)管道的自由截面積與被流體所浸潤(rùn)的周邊之比，即Rh = A/C(1.2.4 21)b. 當(dāng)量直徑：當(dāng)量直徑為水力半徑的四倍，即De = 4

42、Rh(1.2.4 22)c. 壓力降：用當(dāng)量直徑計(jì)算湍流非圓形截面管壓力降。計(jì)算公式如下：(1.2.4 23)R =，L/De U*/ 2 103 1各式中Rh 水力半徑，m；A管道的自由截面積，m2;C浸潤(rùn)周邊，m；De管道的當(dāng)量直徑，m。其余符號(hào)意義同前。式(1.2.4-23)對(duì)非滿流的圓截面管也適用，但不適用丁很窄或成狹縫的流動(dòng) 截面，對(duì)矩形管其周邊長(zhǎng)度與寬度之比不得超過(guò)三比一，對(duì)環(huán)形截面管可靠性較 差。對(duì)層流用當(dāng)量直徑計(jì)算不可靠，在必須使用當(dāng)量直徑計(jì)算時(shí)，應(yīng)對(duì)摩擦系數(shù)進(jìn)行修正，即=J Re(1.2.4 24)式中Re雷諾數(shù)，無(wú)因次；J常數(shù)，無(wú)因次，見表 1.2.4 7某些非圓形管的當(dāng)量

43、直徑(D)及常數(shù)(J) 表1.2.4-7序號(hào)非圓形截面管當(dāng)量直徑(De)m常 數(shù)(J)1正方形，邊長(zhǎng)為dO572等邊三角形，邊長(zhǎng)為a0.58a533環(huán)隙形，環(huán)寬度b= (d1 d2) /2(d1為外 管內(nèi)徑，d2為內(nèi)管外徑)dd2964長(zhǎng)方形，長(zhǎng)為2a,寬為a1.3a625長(zhǎng)方形，長(zhǎng)為4ad,寬為a1.6a73(3)冷卻水管冷卻水管有結(jié)垢，推薦采用哈森一威廉的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算，即APf =1.095勺010(d 4.8655 )式中/ Pf摩擦壓力降，kPa；Vf冷卻水體積流量，m3 / h ；ChwHazen-Williams 系數(shù)鑄鐵管Chw = 100襯水泥鑄鐵管Chw = 120碳鋼管

44、Chw = 112玻璃纖維增強(qiáng)塑料管 Chw = 150d管道內(nèi)直徑，mm； 哈森一威廉式即Haze咔Williams式。L管道長(zhǎng)度，m。式(1.2.4-25)僅在流體的粘度約為1.1mPas(水在l5.5C時(shí)的數(shù)值)時(shí)，其值 才準(zhǔn)確。水的粘度隨溫度而變化， 0C時(shí)為1.8mPas； 100C時(shí)為0.29mPa s。 在0C時(shí)可能使計(jì)算出的摩擦壓力降增大 20%, 100C時(shí)可能減小20%。其它流體 當(dāng)粘度和水近似時(shí)，也可用此公式計(jì)算。(4)螺旋管流體經(jīng)螺旋管的摩擦壓力降按下式計(jì)算:-Pf=' K 32 1032 103Lc = n , H 2 9.87D：(1.2.4 26)(1.2

45、.427)式中/ Pf螺旋管摩擦壓力降，kPa ；fc、2c螺旋管摩擦系數(shù)，由圖1.2.4 4得出（為=4 fc）；K螺旋管進(jìn)、出口連接管口的阻力系數(shù)，由表1.2.4 5查得；如果出口管口直接與螺旋管相切連接，則滯流時(shí) K = 0.5,湍流時(shí)K = 0.1;u流體平均流速，m/s；P流體密度，kg / m3;Lc 螺旋管長(zhǎng)度，m；D 螺旋管管子內(nèi)直徑，m；Dc 螺旋管直徑（以管中心為準(zhǔn)），m；H螺距（以管中心為準(zhǔn)），m；n螺旋管圈數(shù)。6210 0.0020.00120. 0003螺旋管徑與管道直徑比(R/D)乖號(hào)3技調(diào)。參數(shù) Re/(Dc/D)5=一-l:HI升l*llrl«lvll

46、lali=: = *=J三三_=.£0, 01。 0080. 0064 0.0043 0.003 頃mb.kw0.0002L1Q11伊1伊0,001雷諾數(shù)(Re)求fc步驟:1.層流：當(dāng)Re<(Re)c, (Re) c由曲線而得：光滑管fc = 16B/Re；新鋼管fc = 19.2B /Re, B由曲線而得 2.湍流：當(dāng)Re>(Re)c, f由曲線而得：光滑管fc = c+f, c由曲線而得；新鋼 管fc = E(c+f), E由曲線而得。圖1.2.4 4螺旋管摩擦系數(shù)管徑選擇與管道壓力降計(jì)算PS304-031.2.5計(jì)算步驟及例題1.2.5.1計(jì)算步驟(1) 已知管徑、流量求壓力降a. 計(jì)算$諾數(shù)以確定流型；b. 選擇管壁絕對(duì)粗糙度，計(jì)算相對(duì)粗糙度，查圖1.2.4 1得摩擦系數(shù)；c. 求單位管道長(zhǎng)度的壓力降；d. 確定直管長(zhǎng)度和管件及閥門等的當(dāng)量長(zhǎng)度；e. 分別求出/ Pf、/Pn和/Ps得到管道的總壓力降。(