管道阻力降的计算.pptx

管道阻力降 计算王 勇主要内容一概述二管径选择的一般要求三如何确定管径四管道阻力降计算五常见管道压降元件典型压降第页2011年12月18日? 1.概述 石油化工装置主要是由设备、管道、仪表构成的一个系统。管道系统的主要作用是流体输送，控制着设备的 输入与输及操作条件，管道系统设计是工艺设计的一项 重要内容。而管道阻力降计算则是管道系统设计的一项最基本的工作。一般的管道可根据物料平衡表中的物料流量、推荐流 速或允许压力降来选用管径（所选管径应符合材料标 准）。但对某些水力计算有特殊要求的管道，则应进行 详细的水力学计算。如下部位的管道协调通常就需要进行详细水力学计算：塔及反应器的入口管道； 泵的吸入管道； 往高位输送或长距离输送的液体管道；???第页2011年12月18日要求流量均匀分配的管道； 液封管道(须校核液封足否会被冲掉或吸入)； 提升管道；两相流管道； 压缩机吸入或排出管道； 塔的回流管道；???????安全阀的入口和出口管道(控制安全阀人口管道的压 降不超过其定压的3％，出口管道须校核安全阀的背压对 安全阀定压的影响)；热虹吸再沸器工艺物料的进出口管道； 有调节阀的管道（确定合适的调节阀压降）等。??第页2011年12月18日? 2.管径选择的一般要求 管道尺寸的确定，应在充分分析实际情况的基础上进行，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）和折旧费等有密切的关系。应根据这些费用作出经 济比较，并使管道系统的总压力降控制在给定的工作 压力范围内，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。在选定管道系统管径时，应 考虑以下几个原则。? 2.1 流量的考虑 管道系统的设计应满足工艺对管道系统的要求，其流通能力应按正常生产条件下介质的最大流量考虑。其最大摩擦压力降应不超过工艺允许值，其流速应位 于根据介质的特性所确定的安全流速的范围内。第页2011年12月18日? 2.2 综合权衡建设费用和运行费用 在设计管道系统时，一般应在允许摩擦压力降的前提下尽可能地选用较小管径，特别是在确定合金管管径时 更需慎重对待，以节省投资。但是，管径太小则介质流 速增高，摩擦阻力增大，增加了机泵的投资和功率消 耗，从而增加了操作费用。因此，在确定管径时，应综 合权衡投资和操作费用两种因素，取其最佳值。? 2.3 流速的选择 为了防止因介质流速过高而引起管道冲蚀、磨损、振动和噪声等现象，液体流速一般不宜超过4 m/s；气体流速一般不超过其临界速度的85 ％，真空下最大不超过 100 m/s；含有固体物质的流体，其流速不应过低，以免 固体沉积在管内而堵塞管道，但也不宜太高，以免加速 管道的磨损或冲蚀。第页2011年12月18日? 2.4 高速流体管道 当流体突然改变方向（例如在弯头或三通中），垂直于流向的表面局部压力会急剧增加，它是流速、密度和 初始压力的函数。而流速反比于管道直径的平方，所以 高速流体管道尺寸的确定需要慎重。第页2011年12月18日? 3.如何确定管径 管道阻力降计算是确定管道直径的重要依据；是系统水力学计算的一个重要组成部分。在石油化工工艺设计中，管径的选择是一个重要的 课题，如果管线直径过大，虽然管线阻力降减小了， 但随着管径增大会导致管线壁厚增加、重量增加、管 件阀门尺寸增加，相应管支架、框架结构加大，从而 增加了管道投资成本；但如果管线直径过小，管线阻 力降较大，需要选用扬程更高的增压设备（如泵、压 缩机等），这样不但会增加转动设备投资成本，同时 导致整个装置的能耗增加，长期的运行成本升高。因 此，管径的合理、经济选择对于一个石油化工工艺装 置的系统设计相当重要，但是，想要经济、合理的选 择管径，管道阻力降的计算就是重要的依据了。第页2011年12月18日管径的选择，必须符合管道材料标准，各项目采用 的管道标准可能会略有差别。本文以ASME标准为例。2011年12月18日 第9页百米压降与介质流速是水力学计算中最重要的两项 参数，管径的选取是否合适通常都由这两个参数来判 断。在进行初估管道管径时，管内流速及最大摩擦压力 降可参考以下推荐值（一般初始值可采用推荐范围的 中值）。下面分别按三种常用计算管道，提供工程计算中推 荐的百米压降与介质流速控制范围：? 工艺液体管道? 工艺气体管道? 公用工程管道第页2011年12月18日工艺液体管道△P100百米压降 (kgf/cm2/100m)流速 (m/s)泵吸入口 饱和液0.050.5～1.5泵吸入口 过冷液0.081.0～2.0泵排出口0.15-1.5经济流速（一般 不超过4m/s)塔抽出口0.051