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《重力流管道管径设计_刘新伟(天辰)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。
1、DOI:10.15910/j.cnki.1007-6247.2004.02.00520CHEMICALENGINEERINGDESIGN化工设计2004,14(2)重力流管道管径设计刘新伟中国天辰化学工程公司天津300400摘要结合工程实例,讨论了重力流管道的管径计算方法,并编制了计算程序。关键词重力流管径设计1概述T0(K),V-2的操作压力和温度分别为P2(Pa)和T2(K),V-1位于比V-2高的位置上。以重力流是石油、化工工厂中常见的一种输送地面为基准,V-1的液面处高度为H0(m),V流体的方法。它是依靠位差和压差来输送流体-2的进口处高度为H2,管道
2、液体入口处高度为的。如:液体从冷凝器至回流罐的流动,以及常H1,相应的操作压力和温度分别为P1和T1。液见的液体从一个高位容器向低位容器的流动。体靠位差和/或压力差从V-1流向V-2。在工程设计中,设计人员通常采用通用程序为便于分析,作以下假定:对管道阻力进行计算,如假设一个流速,计算管(1)操作为稳态,即压力P0、P1、P2恒定径和阻力损失;或者假设一个管径,计算流速和不变。阻力损失。对于重力流管道,没有引起足够的重(2)管道中充满液体(满流)。视,只是根据经验估计流速来确定管径,没有根(3)液体密度恒定不变,即:T0、T1、T2据具体情况作具体的分析计算,容
3、易造成设计失相等,并且液体无闪蒸。误。在工程中经常有在试车阶段修改重力流管道(4)管径无变化(流速无变化,便于讨论,的情况,因此,有必要对其进行深入的分析,找实际计算中有变径时分段计算即可)。出正确合理的计算方法。根据稳态假定,对系统作质量平衡,有2系统分析m1-m2=0(1)式中,m1是进口的质量流量,m2是出口的质量图1为典型的重力流系统的示意图。液体从流量,kg/s。显然m1与m2相等。V-1流至V-2,V-1或V-2是贮罐或换热对系统列机械能恒算式,有器等设备。22u1P1u2P2(+H1+)m1-(+H2+)m2=E(2)2gρg2gρg式中,u1和u
4、2分别为管道进口和出口的流速,2m/s;g为重力加速度常数,9.807m/s;ρ为液3体密度,kg/m;E为系统的摩擦损失,J。由于系统的质量流量是恒定的,管径没有变化,因此系统内流体流速是相同的,即u1与u2相等。系统的摩擦损失包括入口损失、管道损失和出口损失,E可以表达为:图1典型的重力流系统示意图uLE=m()(k1+λ+k2)(3)2gDV-1的操作压力和温度分别为P0(Pa)和刘新伟:高级工程师。1998年毕业于西安交通大学,工学硕士。一直从事化工工艺设计工作,发表论文多篇。联系电话:(022)86810171。2004,14(2)刘新伟重力流管道管径
5、设计21k1和k2分别是管道入口和出口的阻力系推动力的0.25次方。数,在湍流状态下,k1=0.5(设备为锐边出口,3满流状态管径计算不同型式的出口系数不同,详见参考文献[1]),k2=1.0;L为不包括进出口的管道总的当量长当设备布置完成后,H0、H1、H2即为已度,m;D为管道直径,m;λ是摩擦因数。u等知。P0和P2在工艺计算时已经确定。P1可用于u1或u2,m等于m1或m2。下式计算:这样,方程(2)可以简化为P1=P0+ρg(H0-H1)(7a)2uLX可用下式计算(H1-H2)+(P1-P2)/ρg=(1.5+λ)(4)2gDX=(H0-H2)+(P
6、0-P2)/ρg(7b)又:这样,方程(6)中的未知变量减少为3个:u=m/(Aρ)(5a)D、L和λ。为求取D需进行迭代计算。首先假定2A=πD/4(5b)一个直径D,L可以从单线图上将管件等折算成X=(H1-H2)+(P1-P2)/ρg(5c)当量长度求得。大多数重力流管道在湍流区操作,式中,π=3.14159,A为管道截面积,X为重力摩擦因数λ可以根据表1进行选取。如果方程流的总推动力。(6)左边计算的管径D与方程(6)右边估计的管将方程(5a)、(5b)、(5c)代入方程(4)径D有差别,则以计算值作为新的估计值重新进得:行迭代,直至计算值与估计值相等为
7、止。0.5L0.250.50.25D=(m)(1.5+λ)/(1.865ρX)(6)D进行最终的管径确定时,方程(6)应采用[2]从方程(6)中可以看出,在L/D和摩擦因莫狄(Moody)关联图来确定摩擦因数。另外数固定的情况下。管道直径正比于质量流量的平摩擦因数也可以采用柯尔布鲁克(Colebrook)[2]方根,反比于液体密度的平方根,反比于重力流公式进行计算。[1]表1新的清洁钢管在湍流状态下的摩擦因数公称直径,mm15202532405080100150200～250300～400450～600摩擦因数0.0270.0250.0230.0220.0210
8、.0190.0180.0
