管径选择与管道压力降计算2014最新版 - 图文

管径选择与管道压力降计算2014最新版

静压力降⊿PS，当气体压力低、密度小时，可略去不计；但压力高时应计算。在压力降较大的情况下，对长管(L>60m)在计算⊿Pf时，应分段计算密度，然后分别求得各段的⊿Pf，最后得到⊿Pf的总和才较正确。

(2) 可压缩流体压力降计算的理论基础是能量平衡方程及理想气体状态方程，理想气体状态方程为：

PV＝WRT／M (2.2.2—2) 或 P／ρ=C(等温流动) (2.2.2—3) 对绝热流动，式(2.2.2—3)应变化为：

P／ρk=C (2.2.2—4) 上述各式中

⊿P——管道系统总压力降，kPa；

⊿Pf、⊿PS、⊿PN——分别为管道的摩擦压力降，静压力降和速度压力降，kPa； P——气体压力，kPa； V——气体体积，m3； W——气体质量，kg； M——气体分子量；

R——气体常数，8.314kJ／(kmol·K)；

ρ——气体密度，kg／m3；

C——常数； k——气体绝热指数

k=Cp／CV (2.2.2—5) Cp、CV——分别为气体的定压比热和定容比热，kJ／(kg·K)。 (3) 绝热指数(k)

绝热指数(k)值由气体的分子结构而定，部分物料的绝热指数见行业标准《安全阀的设置和选用》(HG／T 20570.2—95)表16.0.2所列。

一般单原子气体(He、Ar、Hg等)k＝1.66，双原子气体(O2、H2、N2、CO和空气等)k=1.40。

(4) 临界流动

当气体流速达到声速时，称为临界流动。

a. 声速 声速即临界流速，是可压缩流体在管道出口处可能达到的最大速

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度。通常，当系统的出口压力等于或小于入口绝对压力的一半时，将达到声速。达到 声速后系统压力降不再增加，即使将流体排入较达到声速之处压力更低的设备中(如大气)，流速仍不会改变。对于系统条件是由中压到高压范围排入大气(或真空)时，应判断气体状态是否达到声速，否则计算出的压力降可能有误。 气体的声速按以下公式计算：

103kRTuc?M (2.2.2—6) 绝热流动

103RTuc?M (2.2.2—7) 等温流动 式中

uc——气体的声速，m／s； k——气体的绝热指数；

R——气体常数，8.314kJ／(kmol·K)； T——气体的绝对温度，K； M——气体的分子量。

b. 临界流动判别。通常可用下式判别气体是否处于临界流动状态，下式成立时，即达到临界流动。

P2P10.605T2?GGcniT1k (2.2.2—8) c. 临界质量流速

1MT1 (2.2.2—9) GC?11P式中

P1、P2——分别为管道上、下游气体的压力，kPa；

G1、G2——分别为气体的质量流速和临界质量流速，kg／(m2·s)； T1、T2——分别为管道上、下游气体温度，K； Gcni——参数，见式(2.2.2—14)，kg／(m2·s)； G——气体的质量流速，kg／(m2·s)。 其余符号意义同前。

(5) 管道中气体的流速应控制在低于声速的范围内。 2.2.2.3 管道压力降计算

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(1) 摩擦压力降 a. 等温流动

当气体与外界有热交换，能使气体温度很快地按近于周围介质的温度来流动，如煤气、天然气等长管道就属于等温流动。 等温流动计算式如下：

?LWG2?Pf?6.26?10g5d?m (2.2.2—10)

3式中

⊿Pf——管道摩擦压力降，kPa； g——重力加速度，9.81m／s2； λ——摩擦系数，无因次； L——管道长度，m； WG——气体质量流量，kg／h； d——管道内直径，mm；

ρm——气体平均密度，kg／m：

?m???1??2?3??2 (2.2.2—11)

ρ1、ρ2--分别为管道上、下游气体密度，kg／m3。 b. 绝热流动 (a) 假设条件

对绝热流动，当管道较长时(L>60m)，仍可按等温流动计算，误差一般不超过5％，在工程计算中是允许的。对短管可用以下方法进行计算，但应符合下列假设条件：

① 在计算范围内气体的绝热指数是常数； ② 在匀截面水平管中的流动；

③ 质量流速在整个管内横截面上是均匀分布的； ④ 摩擦系数是常数。 (6) 计算步骤

可压缩流体绝热流动的管道压力降计算辅助图见图2.2.2所示。 ① 计算上游的质量流速

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G1＝WG／A(G1＝G，G1即图2.2.2中G) (2.2.2—12)

② 计算质量流量

WG?1.876?10?2P1d2③ 计算参数(Gcni)

M?G????T1?Gcni?? (2.2.2—13)

Gcni?6.638P1MT1 (2.2.2—14)

④ 假设N值，然后进行核算 N??LD (2.2.2—15)

⑤ 计算下游压力(P2)，根据N和G1／Gcni值，由图2.2.2查得P2／P1值，即可求得下游压力(P2)。 式中

G——气体的质量流速，kg／(m2·s)；

G1——上游条件下气体的质量流速，kg／(m2·s)； WG——气体的质量流量，kg／s； W——气体的质量，kg； A——管道截面积，m2； P1——气体上游压力，kPa； d——管道内直径，mm； M——气体分子量； T1——气体上游温度，K；

Gcni——无实际意义，是为使用图2.2.2方便而引入的一个参数，kg／(m2·s)； N——速度头数； λ——摩擦系数； L——管道长度，m； D——管道内直径，m。 c. 高压下的流动

当压力降大于进口压力的40％时，用等温流动和绝热流动计算式均可能有较大误差，在这种情况下，可采用以下的经验公式进行计算：

(a) 巴布科克式 (巴布科克式即Babcock式)

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