管徑選擇與管道壓力降計(jì)算(2017最新版)

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)用范圍和說明1.0.1本規(guī)定適用于化工生產(chǎn)裝置中的工藝和公用物料管道，不包括儲運(yùn)系統(tǒng)的 長距離輸送管道、非牛頓型流體及固體粒子氣流輸送管道。1.0.2對于給定的流量，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)墓軓剑送膺€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)來選擇管徑，可用于工程設(shè)計(jì)中的估算。1.0.3當(dāng)按預(yù)定介質(zhì)流速來確定

2、管徑時，采用下式以初選管徑：d=18.81w0.5 u-0.5 p0.5(1.0.3 1)或d=18.81v00.5u-0.5(1.0.3 2)式中d管道的內(nèi)徑，mm；w管內(nèi)介質(zhì)白質(zhì)量流量，kg/h;v0管內(nèi)介質(zhì)白體積流量,m3/h；-介質(zhì)在工作條件下的密度，kg/ m3;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)算管長的壓力降控制值(，pf100)來選擇管徑時，采用下式 以初定管徑：d=18.16w0.38 p0.207 f033，pf100 0.207(1.0.41)或d=18.16v00.38 +173 e033，pf100 0.20

3、7(1.0.4-2)式中11介質(zhì)的動力粘度，pas；/ pf100 100m計(jì)算管長的壓力降控制值，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的表介 質(zhì)工作條件或管徑范圍流連m/s3。40飽和蒸汽dn-200 10035加3075pvimph15-20飽和蘸汽尸=14mpa20-40p=

4、4 12mp總40 $0djv>20040-50過熱蒸汽dnk 20gl0。5 s30dnc10o40 20二次蒸汽二次蒸汽要利用時15翔二次蒸汽不利用時60高壓乏汽加1gd乏汽排氣管上從受壓容器排出80從無壓容器排出15和直空5-10p<0. 3mp品表）elz。.au 裝）20-10壓縮氣體f = 0.61mph（表15-10尸=1wmpq（表）128p=2 3mp.（表）g3p = 3 3cm?a（表）3-0.53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m 速 m/s尸=00. 05mpa（表）10-5氧氣注f=0. 050. 6mpa

5、（表） ?=0.6imp虱表）8664p = 23mp式表）43煤氣管道長50100mq27mpa30. 75p£0. 27mpa12-8f40. 8mpa123半水煤氣尸工0.10.15mpa （表）1015天然氣30煙道氣煙道內(nèi) 管道內(nèi)3634石灰窯窯氣1012氮?dú)馐?510mpa25氫氮混合氣注尸=203ompa5-10p =真空1525氮?dú)馐瑅o.3m人（表）815p<0, 6mpa（表）1020p<2mpa（表）38乙烯氣p22150mpa （表）56產(chǎn)<0.olmpa（表）34乙快氣在尸vo.15mpa （表）48（最大）p<2- 5mpa（表）最

6、大4氮?dú)怏w1025液體1.5氯仿氣體液體102氯化氫氣體（鋼襯膠管）20液體橡膠管）l5溟氣體（玻璃管）10液體（玻璃管）1. 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1氣體液體202氯乙烯 二氯乙烯 三氯乙烽2乙二醇2苯乙烯2二溟乙烯玻璃管1尸=0.10.smpa（表）0.52水及粘度相似的液體（表）f&8mpa （表）3-0. 532尸=2030mp虱表）3. 52自來水主管p = 0. 3mpa （表）1. 53.5支管尸=0. 3mpa （表）1. 01.5鍋爐給水巴0. 8mpa表）1.23.5蒸汽冷凝水0. 5l 5冷凝水自流0.26 5過熱水2海水,微堿

7、水p<0, 6mpa（ft）1, 52. 5粘度 0.05pa - sdn250. 5。. 9dn300.71.0djv100粘度。jpa ”1.01.6dn250« 30. 6油及粘度較大的液體dn50 rwioo；0, 50. 70. 7l0dn20q1.21.6粘度ipa >sdn250. 1仇2zw5。0.160. 25dn1000. 250. 35 dn2000. 35-0.555-管徑選擇與管道壓力降計(jì)算ps304-03續(xù)表2. 0門介 質(zhì)工作條件或管徑范圍流速m/sf =真空0.0503液氮產(chǎn) £0.6mpa（表）0. 80.3p<2mpg

8、（表）l 50.8濃度0-30%2氫氧化鈉30 50%1.550 73 %l 2四氯化碳2硫酸濃度8893%（鉛管）l 293100%（鑄鐵管,鋼管）l2鹽酸（襯膠管）1. 5氯化銅1帶有固體24.5無固體1.5排出廢水10. 40.8濃度15%2, 5-3泥狀混合物25%3465%2, 5-3鼓風(fēng)機(jī)吸入管10 15鼓風(fēng)機(jī)排出管15 20壓縮機(jī)吸入管10 20氣體壓縮機(jī)排出管；pvimpa（表）108尸=1lompa（表）10 20f>10mpa（表）812往復(fù)式真空泵吸入管1376往復(fù)式真空泵排出管2530油封式真空泵吸入管110 13續(xù)表2. 0.1介 質(zhì)工作條件或管徑范圍流速m/s

9、水及粘度相似的液體往復(fù)泵吸入管往復(fù)泵排出管0, 51.517離心泵吸入管（常溫）離心泵吸入管（7011oc）離心泵排出管高壓離心泵排出管1.520. 5l 51.533-3. 5齒輪泵吸入管齒輪泵排出管<1"2注:本表所列流速，在選用時還應(yīng)參照相應(yīng)的國家標(biāo)襤. 氧氣流速應(yīng)參照氧氣站設(shè)計(jì)規(guī)范mgb 50030-91）.班氣流速應(yīng)參照氫氧站設(shè)計(jì)規(guī)范虱gb 5017793" 乙塊流速應(yīng)參照乙快站設(shè)計(jì)規(guī)范mgb 50031-91）,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總氏力降kpa/100mkpa液體）臬進(jìn)口管s泵出口管：dn40、5093

10、qn8070dnw0及以上50蒸汽和氣體公用物料總管按進(jìn)口壓力的5%公用物料支管按進(jìn)口壓力的2%壓縮機(jī)進(jìn)口管：p<350kpm表）1.83. 5p>350kpm表）3.5-7壓縮機(jī)出口管14 20蒸汽按進(jìn)口壓力的3%每100m管長的壓力降控制值(aprioo) 表2. 0. 2-2介質(zhì)管 道 種 類壓力降kpa負(fù)壓管道注f<49kpa|49kpa<fc101kpa1. 131.9&通風(fēng)機(jī)管道 p=101kpa1.9s輸送氣體的管道壓縮機(jī)的吸入管道101kpa<p<ukpalllkpa<f£0.45mpap>0. 45mpal 9

11、64. 50. 01p壓縮機(jī)的排出管和其它壓力管道尸<0. 45mpap>0, 45mpa'4. 50. olp工藝用的加熱蒸汽管道 戶10. 3mp號0. 3mpa<pc0. 6mpfi0. 6mpa<p<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 飽和液體 不蛔和液體10.071. 020. 022.0案的排出管道流量小于150ti?/h流量大于150m5/h45,050.045.0循環(huán)冷卻水管道30,0注 表中p為管道進(jìn)口端的流體之壓力(絕對壓力).3. 核定3.0.1初選管徑后，應(yīng)在已確定的工作條件及物料

12、性質(zhì)的基礎(chǔ)上，按不同流動情況的有關(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滿足介質(zhì)在管道輸送時，對流速的安全規(guī)定；3.0.4滿足噪聲控制的要求。第二部分管道壓力降計(jì)算1單相流（不可壓縮流體）1.1 簡述1.1.1 本規(guī)定適用于牛頓型單相流體在管道中流動壓力降的計(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

13、量計(jì)的允許壓力降，以及安全閥和爆破片 的泄放壓力等。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)液體亦屬牛頓型 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)算時應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選用合理的數(shù)值。 通常, 對平均需要使用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 510年，條件往往會保持穩(wěn)定，但也可能進(jìn) 一步惡化。此系數(shù)中未考慮由于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)定中對摩擦壓力降計(jì)算

14、結(jié)果按1.15倍系數(shù)來確定系統(tǒng)的摩 擦壓力降，但對靜壓力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。對用當(dāng)量長度計(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)條件來確定管道直徑，需要時，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)允許的流速下)來確定尺寸，而不能按機(jī)器的最大能力來確定管道尺寸；c.間斷使用的管道(如開工旁

15、路管道)尺寸，應(yīng)按可能得到的壓差來確定。(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1221。(3)某些對管壁有腐蝕及磨蝕的流體，由流速決定管徑，其流速見表1.2.20.5w 18.8 u1.2.2.2 管徑計(jì)算(1.2.2-1)vf d 18.8 一 計(jì)算公式如下：u式中d管道內(nèi)直徑，mm；vf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;-流體密度，kg/m3。通常可由圖1.2.2 1或圖1.2.22查得管徑9-管徑選擇與管道壓力降計(jì)算ps304-03管內(nèi)徑()mm500 f體積流*匕）m3/h流速5)m/s400300200-6

16、0000 4 50000400001 -jo。20000-10000 t6000 二 一8卯!*0003150002000于 3000100-1000 j400= '8005009080 二70一:一300200-60-5g40-30-*寸0.3 0.2 圖流速，流量、管徑計(jì)算圖管徑選擇與管道壓力降計(jì)算ps304-0313m3/h100000)50000mm卜20000層流r：oooor5000卜 2q00rloool500-2001000二 500-500-200-00湍流rlooo100g，eioo*20一2050mio一 20一20*2to11=0.1曲05to-1:10密度年）

17、粘度3）kg/m3 s10000下 .二5000 : 20002000"100°10007500/500:1 2oq二七一tlt_一)oo-o0 5f_-fw3_r:*-t二j 20102 15 *o。仁/?！浚?. 0050. 02二：”0.0020. 01j圖l2.2 2液體，氣體（p<1000kpd經(jīng)濟(jì)管徑圖管徑選擇與管道壓力降計(jì)算ps304-03某些管道中流體允許壓力降范圍表1.2.2 -1在舁 廳p管道種類及條件壓力降范圍kpa（100m管長）l蒸汽 p= 6.4-iompae）46 230總管 p< 3.5mpa（表）12 35p >3.5mp

18、a（表）23 46支管 p< 3.5mpa（表）23 46p >3.5mpa（表）23 69排氣管4.6 122大型壓縮機(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%4一般低壓下工藝氣體2.3 235一般高壓工藝氣體2.3 696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 m/h35 13834110 m3/h23 92>110 m3/h12 46某些對管壁有

19、腐蝕及磨蝕流體的流速表1.2. 2 2序號介質(zhì)條件管道材料最大允許流速my7 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0.914含酚蒸汽碳鋼18.005鹽水碳鋼1.83管徑 900襯水泥或?yàn)r青鋼管4.60管徑900襯水泥或?yàn)r青鋼管6.00注：當(dāng)管道為含鍥不銹鋼時，流速有時可提高到表中流速的10倍以上1.2.3 管路1.2.3.1 簡單管路凡是沒有分支的管路稱為簡單管路。(1)管徑不變的簡單管路，流體通過整個管路的流量不變(2)由不同管徑的管段組成的簡單管路，稱為串聯(lián)管路。a.通過各管段的流量不變，對于不可壓縮流體則有vf = vf1=vf2=v

20、f3(1.2.3 1)b.整個管路的壓力降等于各管段壓力降之和，即，p=，r+，p2+，p3+ (1.2.32)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單管路組成(1)并聯(lián)管路 在主管某處分支，然后又匯合成為一根主管。a.各支管壓力降相等，即/ p= / pi =，p2=，p3(1.2.3 3)在計(jì)算壓力降時，只計(jì)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 根主管。-#-管徑選擇與管道壓力降計(jì)算ps304-03a.主管流量

21、等于各支管流量之和；b.支管所需能量按耗能最大的支管計(jì)算；c.對較復(fù)雜的枝狀管路，可在分支點(diǎn)處將其劃分為若干簡單管路，按一 般的簡單管路分別計(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；靜壓力降是由于管道始端和終 端標(biāo)高差而產(chǎn)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)

22、量長度?？偣荛L 度按最遠(yuǎn)一臺設(shè)備計(jì)算。(3)對因結(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：duw vf”，“、re 354 354(1.2.4-1)dd式中re雷諾數(shù)，無因次；u 流體平均流速， m/s；d管道內(nèi)直徑，mm；流體粘度，mpa- s；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絕對粗糙度(e積相對粗糙度(/d)。絕對粗糙度表示管子內(nèi)壁凸出部分的平均高度。在選用時，應(yīng)考慮到流體對 管壁的腐蝕、磨蝕、結(jié)垢以及使用情況等因素。如無縫鋼管，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

23、時，可選取絕對粗糙度-o.2mm；輸送水時，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；對酸、堿等腐蝕性較大的流體，則可取=l mm或更大些。對相同絕對粗糙度的管道，直徑愈小，對摩擦系數(shù)影響程度愈大，因此用 ， 和d的比值 jd來表示管壁粗糙度，稱為相對粗糙度。在湍流時，管壁粗糙度對 流體流動的摩擦系數(shù)影響甚大。摩擦系數(shù)（入加雷諾數(shù)（re）及管壁相對粗糙度（jd）的關(guān)系見圖1241所示； 在完全湍流情況下，清潔新管的管徑（d）占絕對粗糙度（e的關(guān)系見圖1.2.42所示。某些工業(yè)管道的絕對粗糙度見表 1.2.4 1;相對粗糙度由圖1.2.4 2查得。某些工

24、業(yè)管道的絕對粗糙度表1.2.4-1序號管道類別絕對粗糙度（c） mm1無縫黃銅管、銅管及鉛管0.01 0.052新的無縫鋼管或鍍鋅鐵管0.1 0.23金新的鑄鐵管0.25 0.424屬具有輕度腐蝕的無縫鋼管0.2 0.35管具有顯著腐蝕的無縫鋼管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非橡皮軟管0.01 0.0310金木管道0.251.2511屬陶土排水管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）流動型態(tài)流體在管道中流動的型態(tài)分為層流和湍流兩種流型，層流與湍流間有一段不 穩(wěn)定的臨界區(qū)。湍流區(qū)又可分為過渡區(qū)和

25、完全湍流區(qū)。工業(yè)生產(chǎn)中流體流型大多 屬于過渡區(qū)，見圖1.2.41所示。確定管道內(nèi)流體流動型態(tài)的準(zhǔn)則是雷諾數(shù)（re）。19 l5露瞬壁照口. 050. q40. 03仇020, 015q. 010, q080. cog。+ 0040.0020.皿10.01q.其9q, 00b瓦 cooa通 0006o. 00040. 0001口 000050. 06001三3, 000,001 3= 0.000,005雷諾數(shù)5cdaps30463圖1,2.4 -1摩擦系數(shù)gd與雷諾數(shù)（由）及管壁相對粗糙度江）的關(guān)系管徑選擇與管道壓力降計(jì)算ps304-03-23-“鼠翼反拉q. q5口, 02-0.網(wǎng)q. 010

26、. 035600俄030- 0030, q250. 002-0.020. ml0. 00網(wǎng)- -0. 018-0. o1c仇 00040.0003f onth 0d0210. 0120.。卯m.01cl。第30. 000020. 00 &0. ooooi0. 00000815005 dod75 10012&.25001350 20000.00060+ q0d5值 000006q 0000050. 000050. 0000550a 7g述學(xué)0. qo6 0+q050. 0m0. 0001 o.ooqoe&級j5o匚管徑a mmt-d 口08圖lz4 2清潔新瞥的粗糙度a.

27、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）過渡區(qū) 摩擦系數(shù)（感雷，g數(shù)（re）和管壁相對粗糙度（/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>104o因此，工程設(shè)計(jì)中管內(nèi)的流體流型多處于湍流過渡區(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)與雷諾數(shù) 無關(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

28、，可按湍流來考慮, 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，摩擦系數(shù)隨雷諾數(shù) 而變化。(6)摩擦系數(shù)a.層流 層流時摩擦系數(shù)用式(1.2.4 2)計(jì)算或查圖1241。入=64/re(1.2.4 2)式中x-摩擦系數(shù)，無因次。b.過渡流和完全湍流，見圖1.2.4 1所示。在較長的鋼管中，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。(7)壓力降在管道系統(tǒng)中，計(jì)算流體壓力降的理論基礎(chǔ)是能量平衡方程。假設(shè)流體是在 絕熱、不對外作功和等始條件下流動，對不可壓縮流體密度是常數(shù)，則得：z2zig 10223 u2ui210 3

29、hf10(1.2.4-3)hfle(1.2.4-4)因此z23g 102u22ui210 3le10 3(1.2.4-5)，p=，ps+，pn + /pf(1.2.4-6)式中/ p管道系統(tǒng)總壓力降，kpa；管徑選擇與管道壓力降計(jì)算ps304-03，ps靜壓力降，kpa；，pn一速度壓力降，kpa；，pf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分別為管道的長度和閥門、管件等的當(dāng)量長度，m；d管道內(nèi)直徑，m。1.2.4.

30、2 壓力降計(jì)算(1)圓形截面管a.摩擦壓力降由于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)量長度法表示，如式 (1.2, 45)的最末項(xiàng)。 亦可以阻力系數(shù)法表示，即lu23pfk 10 3d2(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，對層 流和湍流兩種流動型態(tài)均適用。式中/ pf一管道總摩擦壓力降，kpa；l摩擦系數(shù)，無因次；l一管道長度，m；d一管道內(nèi)直徑，m；z2k一管件、閥門等阻力系數(shù)之和，無因次；u一流體平均流速，m/s；廠流體密度，kg/m3。通常，將直管摩擦壓力降和管件、閥門等

31、的局部壓力降分開計(jì)算，對直管段 用以下公式計(jì)算。層流32 uld2(1248)(b)湍流pf2u2 10324 lw6.26 105 d56.26 104 之d (1.2.4 9)式中d管道內(nèi)直徑，mm；w流體質(zhì)量流量,vf流體體積流量,kg/h；m3/ h25 n流體粘度，mpa- so其余符號意義同前。b.靜壓力降由于管道出口端和進(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)高大于進(jìn)口端標(biāo)高，負(fù)值則相反。其計(jì) 算式為：一一 一3(1.2.410)psz2 z1 g 10式中，ps一靜壓力降，kpa；z2、z1一管道出口端、進(jìn)口端的標(biāo)高，m；廠流體密度，

32、kg/m3；g重力加速度，9.81m/s2c.速度壓力降由于管道或系統(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(1.2.411)pnu2 u110 32，pn一速度壓力降，kpa；u2、u1一出口端、進(jìn)口端流體流速， m/s；p一流體密度，kg/m3。管徑選擇與管道壓力降計(jì)算ps304-03d.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)量長度法和阻力系數(shù)法 計(jì)算，分述如下：（a）當(dāng)量長度法將管件和閥門等折算為相當(dāng)?shù)闹惫荛L度， 此直管長度稱為管件和閥門的當(dāng)量 長度。計(jì)算管道壓力降時，將當(dāng)量長度加到

33、直管長度中一并計(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)量長度見表1.2.4 2和表1243。表1242和表1.2.4 3的使用說明為： 表中所列常用閥門和管件的當(dāng)量長度計(jì)算式，是以新的清潔鋼管絕對粗 糙度0.046mm,流體流型為完全湍流條件下求得的，計(jì)算中選用時應(yīng)根據(jù)管道 具體條件予以調(diào)整。 按條件計(jì)算，可由圖1.2.4 1查得摩擦系數(shù)（九）（完全湍流摩擦系數(shù)）， 亦可采用1.2.44中數(shù)據(jù)。27 常用閥門以管徑計(jì)的當(dāng)量長度表1. £ 4-2序號名稱及示意圖當(dāng)黃長度（工。m備 注1閘周（全開）摸形歌.雙圓盤.桂狀圓盍等k 7k=8。管道內(nèi)直徑（源）.cf工一 t

34、通丁以下同2基 a.l止閥（全開）閥杵與流體垂直，閥座為平面傾斜及柱狀金耳-1 isltc®a.l(s=34oq管徑選擇與管道壓力降計(jì)算ps304-0333續(xù)表 1,2. 4 -2名稱及示意圖止逆閥（全開）a旋啟式（力cb）當(dāng)量長度ma (a)工u=100da(b)le=50dbme=6ood,b(b)e=55d公稱通徑mmmct=5"50 200250350400120040z)30 z)2qd120 d90dgod續(xù)表 1.2. 4 -2當(dāng)量長闕4m序名稱及示意圖5截?cái)嗍剑ㄈ_）le=40cdh.£ = 200。l300od.d.lq = 35odle=55d

35、序名稱及示意圖 號當(dāng)造長度山6rn7 球潤（全開）b.心= 75dle = 3od8蝶閥（金開）公稱通徑dnmmqm50-200450250-35035 d40060025d管徑選擇與管道壓力降計(jì)算ps304-0335 續(xù)表 1, 2. 4- 2名稱及示意圖旋塞（全開）a.直通b.三通(b)mje視圖國1c隔膜（全開）當(dāng)量長度備 注ma.te18z?b(a)z»e= 30 0b(b)z=god公稱通徑（z）n）匕已mmm50121d8。l28j>1001352j150153d200164。圖斗必出赧而租i小、叫 內(nèi)直徑仇出仙度.管徑選擇與管道壓力降計(jì)算ps304-0341 序號

36、當(dāng)量長度(上巴)名際及示意圖m常用管件以管徑計(jì)的當(dāng)量長度90”彎頭(1)標(biāo)準(zhǔn)型(2)法蘭連接或焊接45”彎頭斜接彎頭續(xù)表 1.2.4 3表 1.2. 4-3備 注口管道內(nèi)直徑(m),展下同r/dae(m)ridkg12001030dz1zdit34。312。1438d414du42。,617dib46。s24d2050d上啟=16dal0qlt15"w60.25。30s75,4od45'15。90*600pkk32 10(1.2.412)le = 20d b.le = 60d圖中：d內(nèi)直徑或表示內(nèi)直徑長度；r曲率半徑；o-角度。新的清潔鋼管在完全湍流下的摩擦系數(shù)(由圖 1.2

37、.4 1 查得) 表 1.2.4 4公稱直徑(dn) mm1 52 02 53 24 05 065801 0 01 2 51 502002503004045060摩擦系數(shù)(入t )0.0270.0250.0230.0220.02l0.0190.0180.0170.0160.0150. 01 40. 01 30. 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)符號見圖1.2.43所示式中/ pk 流體經(jīng)管件或閥門的壓力降，kpa；k阻力系數(shù)，無因次。其余符號意義同前。逐漸縮小的異徑管_20.8sin - 1224(1.2.413)450 <g 180° 時0.5

38、12sin 一24逐漸擴(kuò)大的異徑管當(dāng)450時2 22.6sin 1k21當(dāng) 450 <9< 180° 時did2(1.2.414)(1.2.415)(1.2.416)式中各符號意義同前，并見圖1.2.43說明逐漸縮小逐漸擴(kuò)大圖中符號說明：白、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，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：管徑選擇與管道壓力降計(jì)算ps304-032 u pkk k

39、v 32 10（12417）突然擴(kuò)大和從管口到容器（容器進(jìn)口）按下式計(jì)算：2pkk kv 32 10（12418）式中，pk 局部壓力降，kpa；k阻力系數(shù)，無因次，見表 1.2.4 5。通常?。簁 = 0.5;kv管件速度變化阻力系數(shù)，無因次。其余符號意義同前。d小d小管件速度變化阻力系數(shù)kv = 1 （弓大）4。對容器接管口， （d大）4值甚小，可 略去不計(jì)，故kv = l。因此，通常k+kv=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）得：容器出口容器進(jìn)口pkpk21.5 天(1.2.419)2u0.532 103(1.2.420)當(dāng)，pk為

40、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1.2.45,層流時閥門和管件的阻力系數(shù)見表1.2.46容器接管口的阻力系數(shù)（k）（湍流）表1.2.451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（邊邊接口）1.013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（邊邊接口）0.56容器的出口管（小圓角接口）0.287容器的出口管（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 號管件及閥門名稱局部阻力系數(shù)(k)rg 1000rg 500rg 100rg 5

41、0l90°彎頭(短曲率半徑)0.91.07.5162三通(直通)0.40.52.5(分枝)1.51.84.99.33r閘閥一1.2r 1.7 19.9r 244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管道的自由截面積與被流體所浸潤的周邊之比，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 = 4rh(1.2.422)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：_2_3(1.2.4 23)pfl/de u / 2 10各式中rh

42、水力半徑，m；a管道的自由截面積，m2；c浸潤周邊，m；de管道的當(dāng)量直徑，m。其余符號意義同前。式(1.2.423)對非滿流的圓截面管也適用，但不適用于很窄或成狹縫的流動 截面，對矩形管其周邊長度與寬度之比不得超過三比一，對環(huán)形截面管可靠性較 差。對層流用當(dāng)量直徑計(jì)算不可靠，在必須使用當(dāng)量直徑計(jì)算時，應(yīng)對摩擦系數(shù) 進(jìn)行修正，即(1.2.4 24)j re式中re 雷諾數(shù)，無因次;j常數(shù)，無因次，見表 1.2.47某些非圓形管的當(dāng)量直徑(d)及常數(shù)(j) 表1247序 號非圓形截面管當(dāng)量直徑(de)m常 數(shù)(j)1止方形，邊長為do572等邊三角形，邊長為a0.58a533環(huán)隙形，環(huán)寬度b=(

43、d1 d2)/2(d1為外 管內(nèi)徑，d 2為內(nèi)管外徑)d1ch964長方形，長為2a,竟為a1.3a625長方形，長為4ad,竟為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1.8510 vf: 4.8655pf1.095 10 l. d(1.2.4 25)c hw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hazen w川iams式。l 管道長度，m。式(

44、1.2.425)僅在流體的粘度約為1.1mpas(水在l5.5c時的數(shù)值)時，其值 才準(zhǔn)確。水的粘度隨溫度而變化， 0c時為1.8mpas； 100c時為0.29mpa s。 在0c時可能使計(jì)算出的摩擦壓力降增大 20%, 100c時可能減小20%。其它流體 當(dāng)粘度和水近似時，也可用此公式計(jì)算。(4)螺旋管43管徑選擇與管道壓力降計(jì)算ps304-03流體經(jīng)螺旋管的摩擦壓力降按下式計(jì)算:pfc lcd2uk32 104fld2u2 103lc n h 29.87d：式中/ pf螺旋管摩擦壓力降，kpa；(1.2.4 26)(1.2.427)47 fc、卜螺旋管摩擦系數(shù)，由圖1.2.4 4得出（a

45、= 4fc）;k螺旋管進(jìn)、出口連接管口的阻力系數(shù)，由表1.2.45查得；如果出口管口直接與螺旋管相切連接，則滯流時 k = 0.5,湍流時k = 0.1;u流體平均流速，m/s；-流體密度，kg/m3；lc螺旋管長度，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)。<皇疑髓k理參數(shù) re/cdc/d)螺旋管徑與管道直徑比(2/。)4 s 1qd?？谌鐇)叔s4&蹤塞100000,0012。*。川。 ooob6 00。60. 00040. 00030.0020.0002l士薪隔k圖其超和驅(qū)*10001q4104直徑比(2/力)e丑0, 010. 0080. 0060, 00443 0, 003山】 10*。阿107求fc步驟:1 .層流：當(dāng)re<(re)c,(re)c由曲線而得：光滑管fc