HG T 20570.7-1995 工艺系统工程设计技术规定.pdf

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1、中华人民共和国行业标准HG 国际通用设计体制和方法HG/T 20570-95 工艺系统工程设计技术规定1996-05-02发布1996-09-01 实施中华人民共和国化学工业部发布中华人民共和国行业标准工艺系统工程设计技术规定HG/T 20570-95 主编单位:化工部工艺系统设计技术中心站推准部门:生学工业部实施自黯:一九丸六年九月一日也Z部工程建议标准编辑中，也19% 北京管道压力降计算HG/T 20570.7-95 编制单位:中匮成这位学工程公司中国寰球生学工程公司中国天辰先学工程公司推准部门:生学工鱼部实施罚期:一九九六年九另一日编制人2中国成达化学工程公司XiJ静芳(第一章、第二章、

2、第六章)中国寰球化学工程公司赵敏(第三章)吕文瑛(第四章)腾克和IJ(第五章)中国天辰化学工程公司唐亦农(第七章事核人:中国成达化学工程公司曾庆祥(第一章、第二章、第六章)中国寰球化学工程公司汪清裕(第三章、第四章杨宜化工部第三设计院谈冲化工部系统设计技术中心站盛青萍龚入伟1 单桓潦(不可压缩漳体1.1简述1.1.1 本规定适用于牛顿型单相iJlt体在管道中流动压力烽的计算e在化工工艺专业已基本确定各有关主要设备的工作压力的情况下，进行系统的水力计算。根据化工工艺要求计算各主要设备之间的管道包括管段、阀门、控制阀、流量计及管件等)的压力降，使系统总压力降控制在给定的工作压力范围内，在此基础上确

3、定管道尺寸、设备接管口尺寸、控制凋和流量计的允许压力降，以及安全阀和爆破片的泄放压力等。1.1.2 牛顿型流体是液体剪应力与速度梯度成正比而粘度为其比例系数。凡是气体都是牛顿盛流体，除出离分子等物质组成的液体和泥浆外，多数液体亦属牛顿型流体。1.2 计算方法1.2. 1 注意事项1.2.1.1 安全系数计算方法中未考虑安全系数，计算时应根据实际情况选用合理的数值。通常，对平均需要使用5-10年的铜管，在摩擦系数中加20%-30%的安全系数，就可以适应其极糙度条件的变化多超过5-10年，条件往往会保持稳定，但也可能进一步恶化a此系数中未考虑由于流量增加而增加的压力薄，因此须再增加10%-20%的

4、安全系数.规定中对摩擦压力降计算结果按1.15倍系数来确定系统的摩擦压力降，但对静压力降和其它压力降不乘系数e1.2. 1. 2 计算准确度在工程计算中，计算结果取小数后两位有效数字为宜。对用当量长度it算压力薄的各项计算中，最后结果听取的有效数字仍不超过小数后两位。1. 2. 2管径1. 2. 2. 1 确定管径的一般原则(1) 应根据设计条件来确定管道直径，需要时，可以有设计条件下压力降15%-25%的富裕量，但以下情况除外:151 Q. 有燃料?也循环管路系统的排出管尺寸，应考虑定豹循环量sb. 泵、压缩机和鼓风机的管道，应按工艺最大流量在设备设计允许的流速下来确定尺寸，而不能按机器的最

5、大能力来确定管道尺寸多 间断使用的管道如开工旁路管道)尺寸，应按可能得到的压差来确定。(2) 在允许压力降范围内，应采用经济管径，某些管道中流体允许压力降范围见表1.2. 2-1。(3) 某些对管壁有腐蚀及磨蚀的流体，宙流速决定管径，其流速见表1.2. 2一2. 1.2.2.2 管径计算计算公式如下:d=18.8(巳)0.=18. 8(墅)0.5u u 式中d一一-管道内直径.，mm;V , 流体体积流量，m/h;u一-流体平均流速.m/s;w-一-流体质量流量，kg/h;p-一一流体密度志g/矿。通常可由图1.2. 2-1或因1.2. 2-2查得管径。152 (1. 2. 2 1) 管内径i

6、l体事R愧蠢vtl流速(ulmm 自/hm/s 5号vmvvvl42sm0000 200 18500006 号24000 201 ,F dF dF dF dF mw驹，吁伊币64, ,F , , , 0.1 理1.2.2-1流速、流量、管径计算理153 密度!p)除在怡，体瓢泼量)!，) kg!m mPa.s m/b 100击。SO100000 经济管径!.di，5m。0，0Ao、，0只o是r过-革ttr -lZoOoOo O 50000 mm 20也00层冒E500 10000 端蔬茎10001000 200 5000 100 2000 5告。50 100。500 20 z 10 200 .

7、, 100 .-100 100 5,0 , J , 50 50 , 20 10 5 20 20 1 告.2 z 10 10 O. 0.1 。.20.05 0.5 5 。.020.2 0.1 0.05 0.01 0.1 z 。.0050.05 0.02 0.02 争。.21 0.01 理1.2.2-2法练、气体(P735kW进口1. 8-9 出口4.在-6.9小型压缩极迸出口2.3-23 压缩机循环管道及压缩机出口管0.23-12 3 安全阀进口管接管点至澜最大取整定压力的3笋出口管最大取整定压力的10%出口汇总管最大取整定压力的7.5%4 一毅低压工艺气体2.3-2。5 一般高压工艺气体2.3

8、-69 塔顶出气管12 7 水总管23 s 水支管18 泵进口管最大取自出口管llO m/h 12-46 155 某些对管璧有腐蚀及磨蚀流体的流速f1!号介质条件管道材料1 绕碱液(浓度5%)碳锈2 浓硫酸(浓度80%)碳钢3 露自水含酸1%)碳钢4 含黯蒸汽臻锈5 盐水磺锵管径900衬水泥或沥青铜管管径 H JL L I/ JLL 明白。77十十1。-0吨MO口 g -0OHM lm-O-AF 。-O伺机。-ou白# . e、a c二如.A肿. . 究浦流、粗糙臂朦擦系惊心。口N-1/ 十斗:IA:号时说矫情吨。/|户)11 1111 /l 1ll| oi。白山WIPOHN u-OM 。-o

9、omw怖川N俨aat】NMONO吕。J 涮拍即鲸唰md菌席问 层流雷诺数Re104。因此，工程设计中管内的流体流型多处于濡流过渡区范围内.(b) 完全揣流区在图1.2. 4-1中，M-N线上部范围内，摩擦系数与雷诺数无关商仅黯管壁粗糙度变化。c. 临界区203000时，可按漏流来考虑，其摩擦系数和雷诺数及管壁粗糙度均有关，当粗糙度定时，摩擦系数随雷诺数丽变化。(6) 摩擦系数a. 层流层流对摩擦系数用式(1.2.4-2)计算或查图L2. 4-1。= 64/Re (1.2.4-2) 式中A 摩擦系数，无因次。b. 过渡流和完全满流，见图1.2.4-1所示。在较长的铜管中，若输送的是为水所饱和的湿

10、气体，如氢、二氧化碳、氮、氧及类似的流体.应考虑到腐蚀而将查图听得摩擦系数乘以1.20 (7) 压力降在管道系统中，计算流体压力降的理论基础是能量平衡方程。假设流体是在绝热、不对外作功和等熔条件下流动，对不可压缩流体密度是常数，则得:因此或(U-UI) , -. r._15 4D 60 25D 30 8D 75 40D 45 15D 90 60D 170 序号名称及示意图4 I 180囚弯头5 I标准三遥a.直通b.分枝J 臣中，d内豆径或表示内直径氏度4r 曲率半径: 角度。当量主主度(Le)rr主L e=50D a. !Le=20D b. Le=60D 新的清洁钢管在完全淄滚下的摩擦系数由

11、盟主.2.4-1查得续表1.2.4 - 3 备注表1.2.唾-4150 1200-250130号-40时450-60旧式中。.013I 0.012 岳)阻力系数法管件或阀门的局部压力降按下式计算，式中存关符号见图1.2. 4-3所示。u2p LlP.=K.一:.L.民2XI0LlPK 流体经管件或阀门的压力海.kPa;K一一阻力系数，无因次。(1.2.4-12) 171 其余符号意义同前。逐渐缩小的异径管当0二450时(1. 2. 4-13) K =去当450,= 1. 095 X阳工!_-).5 (L/ d4.86日b到W式中LlP，-摩擦压力降，kPa;V , 冷却水体积流量，m/h;CH

12、W-Hazen-Williams系数铸铁管CHW=lOO衬水泥铃铁管CHW=12古碳钢管CHW=112玻璃纤维增强塑料管CHw=150d一一管道内直径，.mm;K 螺旋管进、出口连接管口的阻力系数，由表1.2.4-5查得否如果出口管口直接与螺旋管相切连接，则湾流时K=O.;，揣流日才K=在.1 ; g一一流体平均滚速.m/s;p 流体密度，均1m;L，一一螺旋管氏度yffi;D 螺旋管管子内室径.m;D, 螺旋管直径(以管中心为准).m; H一一螺距(以管中心为准).mln 螺旋管理数。176 Aav毅曲事躯陈善螺旋管径与管道主径比(Dc/D)坦J川嚣扳回赠我国19 0.01 扳憾运0.008

13、部主O.6廉、二l意4 0.0间草草肇事匾 很3 0.003 参数Re/CRe)f由酶线夜得E光滑管I4000(端流摩擦系数取管壁绝对祖糙度=0.2.到i格对粗糙度Id=O.2/33=0. 0061.查001.2.4-1.得摩擦系数，=0.0336，0.034单位管道长度的摩擦压力降4ALWF26.26X10X号.034 X 1 X 4900 .1P,= 6. 26 X 10 .-:-=1. 40kPa dp 33X930 当量长度(管件及阀门均为法兰连接直管176m90。弯头曲率半径为2倍，管内径15个)0.4X15=6m 三通(6个直通，两个支流)0.66X6+1. 98X2=7. 92m

14、 闸阕(4个全开)0.264X4=1. 06m 总长度以上合计)190.98=191m 因此，摩擦压力降为2i-AV E-i 主V贸一。，-vvL= +K YA又ad飞，pd=5 dH挝LUM二t34 。/hw、霉-aa=边得到钱5口4aA出山乙J器L-g应表M反查1. 71X930 .P,= 1. 5X一一一一一=2.04kPa. . 2Xl 储槽进口咱也dPN=K-kv)IEL10 查表1.2. 4-5得K=l.又K.=l.故.P=O取孔板允许压力降为35kPa以上摩擦压力降之和为267.4十2.04+35=304.44kPa反应器和储槽的压差为1. 0133X 10 540一一一一一一了

15、一一=438.67kPa 10 控制阀的允许压力降(.1Pv)为以上压差与以上各项摩擦压力降之和的差筐.IlP .P.=438. 67-304. 44=134. 23kPa l34.23 计算C.1Pv/(.1P.十LlPf)JX100%=，.nvnv , XIOO%=33.42% 134. 23十。作用通常此值为25%60%，故计算结果可以使用。179 倒2，一并联输法管路，总体积流量10800m/h，各支管的尺寸分别为L，=1200m.Lz= 1500m , L, =800m;管道内重径d，=白白m血，丛=500mm, d , =800mm; 泊的粘度为5.lmPa s，密度为890kg/

16、m，管道材质为钢，求并联管路的压力降及各支管的流量。解=并联管路各支管压力路相等，部LlP1 =LlP2= LlP IlP ,LYr, ,LzVlz ，L，品d d d 那VfI: V V，=屉函再又因V，=Vf1+V十V设管壁绝对粗糙度，=，=龟，取钢管=0.2mm，/d， =0.2/600=3. 33X 10 z/d，=0.2/500=4XIO- ，/d，=O. 2/800=2. 5X10-4 设流体在全端流条件下流动，则与Re无关，查罢g1. Z. 4-1得z，=O.的53.也=0.016，也=0.0144也川I 60g_ _, I 500二_，/ 8005 10二0153X120号匀0

17、.01号X1500匀。.0144X800=2057983: 1141088.7 5333333.3 = 1 : O. 554 : 2. 592 V行=10800X，A ， A _A 2605m/h t1 _J.，.v.l十0.554+2.5920.554 V , =10800X. V， _ 1443m/h . -1+0.554十2.5922.592 V ,.=10800X. , A : ， _ 6752m/h 国1十号.554+2.592校核值gV1P 354X26白5X89oA . A Re，=354X一一-=_:U_2.68XI05 1 uv , d1600X5.1 180 V2P 354

18、 X 1443 X 890 Re?=354X/r vvX:/:v.v 1.78XI05 z vv-.:rd2500X5.1 Vp 354X6752X89o fll-/.1, Re,=354X = vv. : :-: VV 5.21 X 10 , VV , d,l- 800 X 5.1 查图1.2. 4-1得=O.0173.2=0. 0185.3=0. 0159.与原假设值不符，应重新汁算。第二次假设=0.0173.马=0.0185.3=0.0159I 6005 I 5005 I 800 则VH:只2: 飞=.1一一一-2JZAi-一一吨。.0173X1200匀。.0185X1500匀。.015

19、9X800=1935372 : 1061191 : 5075530 =1: 0.5483: 2.6225 所以V=10800X , : , 2589m/h 叼(1+ O. 5483 + 2. 6225) 0.5483 位=10800=1428mVh(1 +0.5483+2.6225) 2.6225 V臼=10800X, :VV 6791m/h 0+0.5483十2.6225)核校值2Re Re, 354X2589X890在=2.67XI0 600X5.1 354X1420X890玄=1. 75XI0 500X 5.1 354X6791X890 3=-;:;: :v_ 5.24XI0 800X5

20、.1 查图1.2. 4-1得= 0.0173 .,= 0.0185.，=0.0159与假设值符合，故Vu=2589m1; V ,=1209m /h; V ,=6791m3 /h可作为本题答案。并联管路压力降t;p = t;p = t;p 2 = t;p , t;p tJ.P2 t;p , 6. 26X 1X 0.0173 X 1200X 2589 X 890 =99.70kPa 600 6. 26X 10X 0.0185 X 1500X 1420 X890 =99.76孟Pa500 6. 26X 10 X 0.0159 X 800X 67912 X 8吉。a :V.V /Vv 99. 74kP

21、a 三根支管压力降差别极徽.Il流量与实际流量略有差别，计算结果是正确的，可181 取P值为99.76孟Pa(或lOOkPa)。1.2.6管道计算表1.2.6. 1 用途将计算结果填入表中，供各版次管道仪表流程图(P&ID)使用。1.2.6.2专业关系(1) 化工工艺专业提供设备压力降、系统允许压力降以及有关物性数据等，管道及布置专业提供设备布置图，设备专业提供设备总装配图以及自控专业提供流量lt孔板压差等。(2) 不对外专业提出条件1.2.6.3编制时间和各版P&ID相适应，那每版P&ID应有相应的管道计算表。1.2.6.4编制步骤及说明(1) 填写已有条件，(2) 参，嘿计算步骤逐项计算包

22、括管道直管、管件及阀门等、控制阀、流量计孔板等的压力降，使这些压力降之和小子系统允许压力降，将最终计算结果填入表中，觅表1.2. 6。182 管道编号和类别自至4塑料名称流量分子量温度压力粘度压缩系数密度真空度管道公称直径表号或外径壁厚流速雷诺数流导压力烽查管*度弯头900管得当二通量大小头主是离凋度截止凋辈革塞m 止逆凋其它总长度m/h kPa mPa. s 主.g/mmm m/s cm/s kPa(10臼室主m m 管道计算表单摇滚)表1.2.岳183 续表1.2. 6 管道压力降主Pa孔板压力降祉Pa控制凋压力降祉Pa设备压力降kPa 始端标离m 终端标离m 静压力降kPa 设备接管口压

23、力降kPa 总压力降kPa 压力始端kPa 压力终端kPa 版次呈重日草草次或编制修校核改审核184 1.3符号说明A一一管道截面积，m25G一正方形、长方形、等边三角形边长，ffi;B 螺旋管阻力比，无因次gb一一环形管宽度，.m;C 浸润周边，m;C 光滑管段加阻力系数pCHW一-Hazen-Williams系数3D 管道内直径，m;D一一螺旋管直径，m;D，-.当量豆径，阻争d一一管道内直径，mm;E一一新钢管校正系数，无困次sf一一摩擦系数，无困次;f 螺旋管摩擦系数，无困次gg一一重力加速度，9.81m/5; H-一螺距，m;h, 管内摩擦损失的能量，J/孟g;J一一常数3K 温力系

24、数，无lZSf次pK亨一一管件速度变化阻力系数，无因次$L 管道长度，m;L一一螺旋管长度，m;.Le 管件当重长度，m;n 螺旋管理数sP一一压力，kPa;Re一一雷诺数，无因次;CRe )c 螺旋管临界雷诺数:RH 水力半径，m;a 流体平均流速，m/s;185 U2、Ul一一出口端、进口端流体流速，m/sJV 流体体积，m3;V!一一流体体积流量，m危害W一一流体质量流量，kg/h多Z 管道中液柱高度m;Z，、ZI管道出口端、进口端的标高tm;.IlP 压力待，kPa;1lP!一一摩擦压力降，主Pa;!J.Pk 局部压力降，kPa;!J.P一一速度压力降，孟Pa多1lP.一一静压力降，k

25、Pa;1lP苦一一控制阀的允许压力降g一一管壁绝对粗糙度，mm;A 摩擦系数s儿一一螺旋管摩擦系数多,h -完全满流下的摩擦系数;严流体粘度，血Pa.s，Pa.s多p-一一流体密度，kg/m;压力一一本规定除注明外，均为绝对压力。186 主1.t之2 单桓流(可压缩漳体)( ) 2.1简述2. 1. 1 本规定适用于工程设计中单指可压缩流体在管道中流动压力降的一般计算，对某些流体在高压下流动压力痒的经验计算式也作了简单介绍。2.1.2 可压缩流体是指气体、蒸汽和蒸气等以下简称气体沁园其密度随压力和温度的变化而差别很大，具有压缩性和理事胀性。可压缩流体沿管道流动的显著特点是沿程摩擦损失使压力下降

26、，从而使气体密度减小，管内气体流速增加。压力降越大，这些参数的变化也越大。2.2 计算方法2.2.1 注意事项2. 2. 1. 1 压力较低，压力降较小的气体管道，按等温流动一般计算式或不可压缩流体流动公式计算，计算时密度用平均密度，对高压气体首先要分析气体是否处于临界流动。2.2. 1. 2 一般气体管道，当管道沃度L60m时，按等温流动公式计算，L，十i1P，+i1PN(2.2.2-1) 静压力降i1P，当气体压力低、密度小时，可略去不计;!l压力高时应计算。在压力降较大的情况下，对长管也6Om)在计算i1P，时，应分段计算密度，然后分别求得各段的/1Pj.是后得到i1P量的总和才较正确。

27、(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2PV=WRT/M 或P/p=c(等温流动对绝热流动，式(22.2-3)变化为2p/护=c上述各式中tJ-管道系统总压力降，孟Pa.(2.2.2-2) (2.2.2-3) (2.2.2-4) i1Pj ,i1P, ,i1PN 分别为管道的摩擦压力薄，静压力降和速度压力降，kP的P 气体压力，主Pa;V 气体体积，m3; W一一气体质量.kg，M一一气体分子量pR一一气体常数，8.314kJ/(kmol K), P一气体密度，主g/m3;C一常数多是气体绝热指数k=C./C. (2.2.2-5) c.，cv

28、一分别为气体的定压比热和定容比热，kJ/(kgK). (3) 绝热指数(是)绝热指数(k)值囱气体的分子结构商定，部分物料的绝热指数见行业标准安全阔的设置和选用HHGIT20570.2-95)表16.O. 2所列。一般单原子气体He，Ar、Hg等是=1. 66.双原子气体OHN，、CO手在空气等海=1.40。188 (4) I拖界流动当气体旅速达到声速时，称为l商界流动。a. 声速声速JlPI临界流速，是可压缩流体在管道出口处可能达到的最大速度。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郊大气).

29、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对，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:绝热流动uc=乒Fu，=J丰(2.2.2-6) 等温流动式中(2.2.2-7) u, 气体的声速m/s;h一一气体的绝热指数gR一一气体常数.8.314kJ/(kmol. K); T 一一气体的绝对温度，.K;M一一气体的分子量。b. 1览界流动判别a通常可用下式如j那气体是否处于i商界流动状态，下式成立时，即达到临界滚动。P,/P, O. 605 jT, GZf JE呼TjC. 临界质量流速G, =llP, JM于;(2.2.2-8) (2.2.2

30、一份中式P，、P，分别为管道上、下游气体的压力.kPa;GG，-一一分别为气体的质量流速和11备界质量流速，与/(ms);T，、T，分别为管道上、下游气体温度，K;Gcni 参数，见式(2.2.2-14).kg/ (m s); c 气体的质量流速.kg/(m2.s).其余符号意义周前。(5) 管道中气体的流速应控制在低于声速的范围内。189 2.2.2.3 管道压力降计算(1) 摩擦压力烽a. 等温流动当气体与外界有热交换，能使气体温度很快地接近于周围介质的温度来流动，主目煤气、天然气等长管道就属于等温流动。式中等温流动计算式如下zLW主L1P，=6.26XH)，一一一t v. VV.5 d

31、5 Pm L1P, 管道摩擦压力降，kPa;E一一重力加速度，9.81m/s! A 摩擦系数，无因次sL一一管道长度，mlWG一一气体质量流量占g/h;d 管道内直径mm;p.一一气体平均密度句1m(p，-p，)磊pm=一3-t- p, p, ，p，一一分别为管道主、下游气体密度，kg/m b. 绝热流动(a) 假设条件(2.2.2-10) (2.2.2-11) 对绝热流动，当管道较长时也60m).仍可按等温流动计算，误差一毅不超过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= 在计算范窗内气体的绝热指数是常数g 在匀截面水平管中的流动多 质量流速在整个管内横截

32、窗上是均匀分布的事 摩擦系数是常数。(b) 计算步骤可压缩流体绝热流动的管道压力降计算辅助囹见图2.2.2所示。 计算上游的质量流速G，=部G/A(G, =G.G，即图2.2.2中G)190 (2.2.2-12) ,.-/ 边捂喜再重0.9 已拳之号E吊一尹于悼.，.，. -， J!iii!民和书面函面二品击王宝岳5 6 2015 lC 飞5:.t i坟主L撞去r;:; 妻王E 辑是亏主主-4副主臣。irl三三i己二:三字F秃芒乓主萨?I:t=It:l飞三!NA:=Y立学书学戈J且与肖品主Jipf共平￥习泣二;二i主:hll1l:lf:l:L1主tf宇先十寸于:-It!f一。.。-7 0.7

33、乒飞飞岳飞r!、1也& 亏、fc:.;，-.:lt，乒飞川、f/rk飞、)，_. /.- I:A / -?得11 / 111 /, JJi R1.2 R1.0 R=1. 4 G/G.帽古主算示范豆豆线恿白温组队6( 5 C:; 、3 逗。.4f l:!:I -nh民R=1.2时R=I.0U主(j是=1.4时Q.3 2 王莘-N(ZZZJe, JAN 工啻m 而:3E10.i! 19, 51 ,10. 4 , ! J 10. 3 1. 2 1. 3 E在5 .5 I1 10.7 1,0.5 iL号Ij l ,: 111 , 1II1 I f! 10. 7 0.9 1. 0 1. 1 1 E A

34、:圭亚豆豆骂川-50O.ll-20 15 10 7 一_，_3 门(J.jo-骂岳15也PO.!f l , I IT才亏11715 14 .1 3 im工Z峰忏针Itttmllli I Il lIi 1 ; 111 11 J !ho i , : 117 111 , 115 11141 I11豆10古0.10.2 .3号.40, 5 O. 6 0.7 噩二亏岳王弄ij骨11气t毛黠L亏M七主至2H+抖究iI-VI二，二HIfj声Il直F守主F乞同宇世f:tIO. O. 。O. O. (同鸟飞鸟)运RU山GIGcn; 可压缩流体绝然流动的营造压力降计算辅助图应2.2.2 计算质量流量WmmwJE会

35、 计算参数(G，n)G卢638P，J主 假设N值.然后进行核算N=兰D (2.2.2-13) (2.2.2-14) (2.2.2-15) 计算下游压力(P，根据N和/Gcni值，由图2.2.2查得只/P，值，即可求得下游压力(P，)。式中G 气体的质量流邃，kg/(四2 s); G，一一上游条件下气体的质量流速，kg/(阻2 s); WG一气体的质量流量，kg/s;W 气体的质量，均3A一一管道截面积，m23P，二气体上游压力，kPa;d一一管道内直径，mm;M一气体分子量pT，一一气体上游温度，K;G, 无实际意义，是为使用图2.2. 2方便而引入的一个参数，kg/(mS); N一一速度头数

36、多A一一摩擦系数sL一一管道长度，m;D一一管道内直径，泪。 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2(a) 巴布科克式(j) 巴布科克式即Babcock式e193 式中部bL， n./.i讥T6LL.P，=678一一一言十6.2XI0一一一1 v. v Pmd5 ! V. .,., -&.v Pmd6 tlI!一摩擦压力降.kPa;WG一气体的质量流量.kg/h;L一一管道*度，m;pm一一气体平均密度，比1m;d 管道内直径，mmo(2.2.2-16) 本式用于蒸汽管的计算，在压力等于或小于3450

37、kPa情况下结果较好，但当管径小子1白血时，计算结果可能偏高。式中(b) 韦默思式, . w I (Pl-P l) . .273 VG=2.538XIO-Sd.A一-一u _. vVV. - .J YL T VG-一气体体积流量，m(标)/s，(标一标准状态pd一一管道内直径，mm;.Pj，P，-一分别为管道上、下游压力.kPa;(2.2.2-17) Y一一气体相对密度。气体密度与相同温度、压力下的空气密度之比sL一一管道长度，km;T 气体绝对温度.Ko本式用于在3104240kPa压力、管道直径大子150mm的稳定流动情况下.计算天然气管道压力降的结果较好。对梧对密度接近O.6.常湿，流速

38、为4.59. Om/s. 直径为50Omm600m血的气体管道也适用。式中(c) 潘汉德式自P!-PlVG=3. 33XI0-sEd,.J82C L - ) E 流动效率系数$L一一管道长度kmo对于没有管道附件、阀门的水平新管，取E=l.p工作条件较好，取E=O.95各(D韦默思式l!PWeymou白式。远播汉德式PPanhandle式。194 (2.2.2-18) 工作条件一般，取E=0.92;工作条件较差，取E=0.85。其余符号意义向前。本式用于管道直径在150mm600mm.Re=5XI0.1.4XI0的天然气管道，准确度较式(2.2.2-17)稍好。式中(d) 海瑞思式, Ln L

39、1P, =7. 34X 10一一I , U._, , ._ P md5. :31 Pm一一气体平均压力.kPaP一旦止主Z-m 2 其余符号意义向前。本式通常用于压缩空气管道的计算。(2) 局部压力降(2.2.2-19) (2.2.2-2 局部压力降和单相流f不可压缩流体户一样，采用当量长度或阻力系数法计算，在粗略计算中可按直管长度的1.051.10倍作为总的计算长度。(3) 速度压力降速度压力降采用单相流(不可压缩流体户的管道一祥的计算方法。在工程计算中对较长管道此项压力降可略去不计。(4) 静压力降静压力降计算与单相流(不可压缩流体户压力降中的方法相同，仅在管道内气体压力较高时才需计算，压

40、力较低时密度小，可略去不计。2.2.3 计算步骤及伊i题2.2.3. 1 计算步骤(1) 一般计算步骤 不可压缩流体管道的般计算步骤，雷诺数、摩擦系数和管壁程糙度等的求取方法及有关图表、规定等均适用eb. 假设流体流速以估算管径。C. 计算雷诺数(Re)、相对粗糙度Id)然后查第1章单相流(不可压缩流体户图1.2.4-1.求摩擦系数().)筐。(j)海瑞忌、式epH盯m式，195 d. 确定直管长度及管寺和凋门等的当量民度。 确定或假设孔扳手在控制阀等的压力降。f. 计算单位管道长度压力降或直接计算系统压力降。g. 如管道总压力降超过系统允许压力降，那应核算管道摩擦压力降或系统中其它部分引起的

41、压力降，并进行调整，使总压力降低于允许压力降。如管道摩擦压力降过大，可增大管径以减少压力降。h. 如管道较短，贝tl按绝热流动进行计算E(2) 临界流动的计算步骤 已知流量、压力降求管径(a) 假设管径，用己知流量计算气体流速。(b) 计算流体的声速。(c) 当流体的声速大于流体流速，贝.IJ用有关计算式计算，可得到比较满意的结果。如两种流速板等，!lP流体达$lJ临界流动状况，计算出的压力降不正确e因此，重新假设管径使流速小子声速，方可继续进行汁算，直到流速低子声速对的管径，才是所求得的管径。(d) 或用式(2.2. 2一的进行判别，如气体处于临界流动状态，则应重新假设管径计算。b. 已知管

42、径和压力降求流量，计算步骤同上，但要先假设流量，将求出的压力降与已知压力降相比较，略低于己知压力降即可。 已知管径和流量，确定管道系统入口处的压力(P1)(a) 确定管道出口处条件下的声速，并用已知流量下的流速去核对，若声速小子实际流邃，则必须以声速作为极限流邃，流量也要以与声速相适应的值为极限。Cb) 采用较声速低的流速以及与之相适应的流量为计算条件，然后用有关计算式计算压力降。(c) 对较长管道，可也管道出口端开始，利用系绞中在某些点上的物理性质将管道分为若干段，从出口端至进口端逐段计算各段的摩擦压力降，其和即为该管道的总压力降。(d) 出口压力与压力降之和为管道系统入口处的压力(P，)

43、2.2.3.2例题例1:将25C的天然气(成份大部分为甲统)，用管道自甲地输送到相距45k血的乙地，两地高差不大，每小时送气量为5000kg，管道直径为307mm(内径的钢管=O. 2mm) ，已知管道终端压力为147kPa.求管道始端气体的压力c196 解z(1) 天然气在长管中流动，可视为等温滚动，用等温流动公式计算天然气可视为纯甲:境，则分子量M=16设=管道始端压力P，=440kPa摩擦压力降按式(2.2.2-10)计算，llP 、LW!:.P,=6. 26X 10g歹Pm雷诺数Re=354WGld25C时甲综粘度严为O.01lmPa S 员Re=354X500o/307XO. 011

44、=5. 24XIOs 相对粗糙度Id=O.2/3号7=6.51X10叫臼第1章单相流不可压缩流体户中图1.2. 4-1，查得=0.0176气体平均密度Pm=Pl+ ;怡p，)Pl=PM/(RT)=440X16/ = 10认30X29/C8.3143X311)=. 2258kg/m 平均密度(8. 804- 2258) Pm=. 2258+ w , vv. 3 VV/ =3.7519)哩1m压力降LlP=785-109. 30=675. 70kPa 。.0235LCl0344沪由675.70=6.26X 10 X 9.81 X笃(100) X 3.7519 得L=157.的母158四即在管长为1

45、58m处可达1搭界条件，其流速为声速，达到声速时的临界压力P配为200 109.30kPa。(2) 按绝热流动考虑质量流速G = WG/ A =10344/(7.85 X 10-X 3(00) =366. 03kg/Cm S) G,ni=6. 638P J革万=6. 638X 785X J297王1=1591.20kg/(m2 S) 比值G,/Gi=366. 03/1591. 20=0. 23 N=).L!D=O. 0235X64/0.1=15. 04 自图2.2.2查得P，/P，=O.缸，则P，=0.83.只=0.83X 785=651. 55kPa 及P/P，=0.108.则P，=O.10

46、8.P,=0.108X785=84. 78kPa 因N=48那声速条件下距离为2L=ND/).=48XO.l/0. 0235=204. 26m 压力降LlP=P,-P,=785-651. 55=133. 45kPa 计算结果比较见下表:立终端压力压力烽I路界条件(P,) kPa P5%。营长54m应按绝热流动计算。园管长仅54田，故该管道系统不可能达到声速条件。2.2.4 管道计算表可压缩流体管道计算表的编制步骤、用途及专业关系等均与不可压缩流体管道计算表相同，见表2.2. 4。201 管道编号和类别自至物科名称流量分子量温度压力粘度压缭系数密度真空度管道公称直径表号或外径壁厚流速雷诺数流导压

47、力湾豆营长度弯头钩。管f牛二通当卢-量大小头长!哥湾度截止向口3主主塞!止逆阀i其它总长度202 m/h kPa mPa. s kg/四，3口1m/s cm吝18(kPa)lO夺目m 主监管道计算表(单相流)表2.2.4续表2.2.4管道压力降kPa 孔板压力烽kPa i 控制凋压力降kPa 设备压力降kPa 始端标高应主终端练高m 静压力降社Pa设备接管口压力降孟Pa总压力降社Pa压力始端)kPa 压力终端kPa 版次版日其哥次或编制修校核改审核2.3 符号说明A一一管道截西积，cm2;C 常数;Cp , Cv 分别为气体的定压比热和定容比热，kJ/(kg K); D 管道内直径，ID;d 管道内直径，