管道阻力降的計(jì)算.pdf

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1、1.概述石油化石油化裝置要工裝置主要是由設(shè)是由設(shè)備設(shè)設(shè)備、管管道、儀表構(gòu)成的一個(gè)系統(tǒng)。管道系統(tǒng)的主要作用是流體輸送，控制著設(shè)備的輸入與輸及操作條件，管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)是工藝設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。而管道阻力降計(jì)算則是管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一項(xiàng)最基本的工作。一般的管道可根據(jù)物料平平衡表中的物料流量、推薦流速或允許壓力降來(lái)選用管徑（所選管徑應(yīng)符合材料標(biāo)準(zhǔn)）。但對(duì)某些水力計(jì)算有有特殊要求的管道，則應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的水力學(xué)計(jì)算。如下部位的管道協(xié)調(diào)通常常就需要進(jìn)行詳細(xì)水力學(xué)計(jì)算：塔及反應(yīng)器的入口管道；泵的吸入管道；往高位輸送或長(zhǎng)距離輸送的液體管道；要求流量均勻分配的管道；液封管道(須校核液封足否否會(huì)

2、被沖掉或吸入)；提升管道；兩相流管道；壓縮機(jī)吸入或排出管道；塔的回流管道；安全閥的入口和出口管道(控制安全閥人口管道的壓降不超過(guò)其定壓的3％，出口管道須校核安全閥的背壓對(duì)安全閥定壓的影響)；熱虹吸再沸器工藝物料的的進(jìn)出口管道；有調(diào)節(jié)閥的管道（確定合適的調(diào)節(jié)閥壓降）等。2.管徑選擇的一般要求管道尺寸的確定，應(yīng)在充分分析實(shí)際情況的基礎(chǔ)上進(jìn)行，對(duì)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(dòng)力消耗和維修）和折舊費(fèi)等有密切的關(guān)系系。應(yīng)根據(jù)這些費(fèi)用作出經(jīng)濟(jì)比較，并使管道系統(tǒng)的總壓力降控制在給定的工作壓力范圍內(nèi)，以選擇適當(dāng)?shù)牡墓軓?，此外還應(yīng)考慮安全流速

3、及其它條件的限制。在選定管道系統(tǒng)管徑時(shí)，應(yīng)考慮以下幾個(gè)原則。2.1流量的考慮管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足工工藝對(duì)管道系統(tǒng)的要求藝對(duì)管道系統(tǒng)的要求，其流通能力應(yīng)按正常生產(chǎn)條件下介質(zhì)的最大流量考慮。其最大摩力摩擦壓力降應(yīng)不超過(guò)工藝允許值，其流速應(yīng)位于根據(jù)介質(zhì)的特性所確定的安全流速的范圍內(nèi)。2.2綜合權(quán)衡建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用在設(shè)計(jì)管道系統(tǒng)時(shí)，一般般應(yīng)在允許摩擦壓力降的前提下盡可能地選用較小管徑，特別是在確定合金管管徑時(shí)更需慎重對(duì)待，以節(jié)省投資。但是，管徑太小則介質(zhì)流速增高，摩擦阻力增大，增增加了機(jī)泵的投資和功率消耗，從而增加了操作費(fèi)用。因此，在確定管徑時(shí)，應(yīng)綜合

4、權(quán)衡投資和操作費(fèi)用兩種種因素，取其最佳值。2.3流速的選擇為了防止因介質(zhì)流速過(guò)高高而引起管道沖蝕、磨損、振動(dòng)和噪聲等現(xiàn)象，液體流速一般不宜超過(guò)4m/s；氣體流速一般不超過(guò)其臨界速度的的85％，真空下最大不超過(guò)100m/s；含有固體物質(zhì)的流體，其流速不應(yīng)過(guò)低，以免固體沉積在管內(nèi)而堵塞管道道，但也不宜太高，以免加速管道的磨損或沖蝕。2.4高速流體管道當(dāng)流體突然改變方向（例如在彎頭或三通中），垂直于流向的表面局部壓力會(huì)急劇增加，它是流速、密度和初始?jí)毫Φ暮瘮?shù)。而流速反比于管道直徑的平方，所以高速流體管道尺寸的確定需要慎重。3.如何確定管徑管道阻力降計(jì)算是確定管管道直徑的重

5、要依據(jù)；是系統(tǒng)水力學(xué)計(jì)算的一個(gè)重要組成部分。在石油化工工藝設(shè)計(jì)中，管徑的選擇是一個(gè)重要的課題，如果管線直徑過(guò)大，雖然管線阻力降減小了，但隨著管徑增大會(huì)導(dǎo)致管線線壁厚增加、重量增加、管件閥門(mén)尺寸增加，相應(yīng)管支架、框架結(jié)構(gòu)加大，從而增加了管道投資成本；但如如果管線直徑過(guò)小，管線阻力降較大，需要選用揚(yáng)程更高的增壓設(shè)備（如泵、壓縮機(jī)等），這樣不但會(huì)增加加轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備投資成本，同時(shí)導(dǎo)致整個(gè)裝置的能耗增加，長(zhǎng)期的運(yùn)行成本升高。因此，管徑的合理、經(jīng)濟(jì)選擇擇對(duì)于一個(gè)石油化工工藝裝置的系統(tǒng)設(shè)計(jì)相當(dāng)重要，但是，想要經(jīng)濟(jì)、合理的選擇管徑，管道阻力降的計(jì)算算就是重要的依據(jù)了。管徑的選擇，必須符

6、合管管道材料標(biāo)準(zhǔn)，各項(xiàng)目采用的管道標(biāo)準(zhǔn)可能會(huì)略有差別。本文以ASME標(biāo)準(zhǔn)為例。百米壓降與介質(zhì)流速是水力學(xué)計(jì)算中最重要的兩項(xiàng)參數(shù)，管徑的選取是否合適適通常都由這兩個(gè)參數(shù)來(lái)判斷。在進(jìn)行初估管道管徑時(shí)，管內(nèi)流速及最大摩擦壓力降可參考以下推薦值（一般初始值可采用推薦范圍的中值）。下面分別按三種常用計(jì)算管道，提供工程計(jì)算中推薦的百米壓降與介質(zhì)流速控控制范圍：工藝液體管道工藝氣體管道公用工程管道工藝液體管道△P100百米壓降流速(m/s)(kgf/cm2/100m)泵吸入口飽和液0.050.5～1.5泵吸入口過(guò)冷液0.081.0～2.0泵排出口0.15-1.5經(jīng)濟(jì)流速（一般不超

7、過(guò)4m/s)塔抽出口0.051重力流1再沸器入口0.030.3～1.2有閃蒸調(diào)節(jié)閥入口0.050.5～1.0工藝氣體管道△P100P100(kg(kggf/cm2/100m)流速(m/s)常壓/真空0.01-0.0710－30≤1.0MPaG0.07-0.2010－30≤10.0MPaG0.2-0.77－20>10.0MPaG0.7%操作壓力7－20再沸器返回口0.02-0.05往復(fù)壓縮機(jī)12離心壓縮機(jī)0-050.5經(jīng)濟(jì)流速氣相轉(zhuǎn)油線0.3-1.7液相轉(zhuǎn)油線0.11-0.75氣液相轉(zhuǎn)油線0.16-1.10公用工程程管道△P100(kgf流速(m/s)/cm2/1