【正文】 差稱速度壓力降。s。式中⊿Pf—管道總摩擦壓力降，kPa；λ—摩擦系數(shù)，無(wú)因次；L—管道長(zhǎng)度，m；D—管道內(nèi)直徑，m；∑K—管件、閥門等阻力系數(shù)之和，無(wú)因次；u—流體平均流速，m／s；ρ—流體密度，kg／m3。假設(shè)流體是在絕熱、不對(duì)外作功和等焓條件下流動(dòng)，對(duì)不可壓縮流體密度是常數(shù)，則得： (1. 2. 4－3) (1. 2. 4－4)因此(1. 2. 4－5)或⊿P＝⊿PS+⊿PN+⊿Pf (1. 2. 4－6)式中⊿P—管道系統(tǒng)總壓力降，kPa；⊿PS—靜壓力降，kPa；⊿PN—速度壓力降，kPa；⊿Pf—摩擦壓力降，kPa；ZZ2—分別為管道系統(tǒng)始端、終端的標(biāo)高，m；uu2—分別為管道系統(tǒng)始端、終端的流體流速，m／s；u—流體平均流速，m／s； P——流體密度，kg／m3； hf——管內(nèi)摩擦損失的能量，J／kg； L、Le——分別為管道的長(zhǎng)度和閥門、管件等的當(dāng)量長(zhǎng)度，m； D——管道內(nèi)直徑，m。 λ＝64／Re (—2)式中 λ——摩擦系數(shù)，無(wú)因次。因此，工程設(shè)計(jì)中管內(nèi)的流體流型多處于湍流過(guò)渡區(qū)范圍內(nèi)。 確定管道內(nèi)流體流動(dòng)型態(tài)的準(zhǔn)則是雷諾數(shù)(Re)?！?；—2查得。如無(wú)縫鋼管，當(dāng)流體是石油氣、飽和蒸汽以及干壓縮空氣等腐蝕性小的流體時(shí)，可選取絕對(duì)粗糙度ε＝；輸送水時(shí)，若為冷凝液(有空氣)則取ε＝；純水取ε＝；未處理水取ε＝～；對(duì)酸、堿等腐蝕性較大的流體，則可取＝l mm或更大些。s；W——流體的質(zhì)量流量，kg／h；Vf——流體的體積流量，m3／h；ρ——流體密度，kg／m3。總管長(zhǎng)度按最遠(yuǎn)一臺(tái)設(shè)備計(jì)算。 a. 主管流量等于各支管流量之和； b. 支管所需能量按耗能最大的支管計(jì)算； c. 對(duì)較復(fù)雜的枝狀管路，可在分支點(diǎn)處將其劃分為若干簡(jiǎn)單管路，按一般的簡(jiǎn)單管路分別計(jì)算。復(fù)雜管路可視為由若干簡(jiǎn)單管路組成。 管路 簡(jiǎn)單管路 凡是沒有分支的管路稱為簡(jiǎn)單管路。 (3) 某些對(duì)管壁有腐蝕及磨蝕的流體，由流速?zèng)Q定管徑，－2。 計(jì)算準(zhǔn)確度 在工程計(jì)算中，計(jì)算結(jié)果取小數(shù)后兩位有效數(shù)字為宜。通常，對(duì)平均需要使用5～10年的鋼管，在摩擦系數(shù)中加20％～30％的安全系數(shù)，就可以適應(yīng)其粗糙度條件的變化；超過(guò)5～10年，條件往往會(huì)保持穩(wěn)定，但也可能進(jìn)一步惡化。根據(jù)化工工藝要求計(jì)算各主要設(shè)備之間的管道(包括管段、閥門、控制閥、流量計(jì)及管件等)的壓力降，使系統(tǒng)總壓力降控制在給定的工作壓力范圍內(nèi)，在此基礎(chǔ)上確定管道尺寸、設(shè)備接管口尺寸、控制閥和流量計(jì)的允許壓力降，以及安全閥和爆破片的泄放壓力等。 －－2，該表中壓力降值為推薦值。 本規(guī)定除注明外，壓力均為絕對(duì)壓力。 當(dāng)按每100m計(jì)算管長(zhǎng)的壓力降控制值(⊿Pf100)來(lái)選擇管徑時(shí)，采用下式以初定管徑： d＝ ⊿Pf100 – (—1) 或 d＝ ⊿Pf100 – (—2) 式中 181。 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)等項(xiàng)有密切的關(guān)系，應(yīng)根據(jù)這些費(fèi)用作出經(jīng)濟(jì)比較，以選擇適當(dāng)?shù)墓軓剑送膺€應(yīng)考慮安全流速及其它條件的限制。本規(guī)定介紹推薦的方法和數(shù)據(jù)是以經(jīng)驗(yàn)值，即采用預(yù)定流速或預(yù)定管道壓力降值(設(shè)定壓力降控制值)來(lái)選擇管徑，可用于工程設(shè)計(jì)中的估算?！橘|(zhì)的動(dòng)力粘度，Pa2． 管道內(nèi)流體常用流速范圍和一般工程設(shè)計(jì)中的壓力降控制值 。3． 核定 初選管徑后，應(yīng)在已確定的工作條件及物料性質(zhì)的基礎(chǔ)上，按不同流動(dòng)情況的有關(guān)公式，準(zhǔn)確地作出管道的水力計(jì)算，再進(jìn)一步核定下述各項(xiàng)： 所計(jì)算出的管徑應(yīng)符合工程設(shè)計(jì)規(guī)定； 滿足介質(zhì)在管道輸送時(shí)，對(duì)流速的安全規(guī)定； 滿足噪聲控制的要求。 牛頓型流體是流體剪應(yīng)力與速度梯度成正比而粘度為其比例系數(shù)。此系數(shù)中未考慮由于流量增加而增加的壓力降，因此須再增加10％～20％。對(duì)用當(dāng)量長(zhǎng)度計(jì)算壓力降的各項(xiàng)計(jì)算中，最后結(jié)果所取的有效數(shù)字仍不超過(guò)小數(shù)后兩位。 管徑計(jì)算 計(jì)算公式如下： (1. 2. 2－1)式中 d——管道內(nèi)直徑，mm； Vf——流體體積流量，m3/h； u——流體平均流速，m/s； W——流體質(zhì)量流量，kg/h； ρ——流體密度，kg/m3。 (1) 管徑不變的簡(jiǎn)單管路，流體通過(guò)整個(gè)管路的流量不變。 (1) 并聯(lián)管路 在主管某處分支，然后又匯合成為一根主管。 管道壓力降計(jì)算 概述(1) 管道壓力降為管道摩擦壓力降、靜壓力降以及速度壓力降之和。(3) 對(duì)因結(jié)垢而實(shí)際管徑減小的管道，應(yīng)按實(shí)際管徑進(jìn)行計(jì)算。(4) 管壁粗糙度管壁粗糙度通常是指絕對(duì)粗糙度(ε)和相對(duì)粗糙度(ε／d)。對(duì)相同絕對(duì)粗糙度的管道，直徑愈小，對(duì)摩擦系數(shù)影響程度愈大，因此用ε和d的比值ε／d來(lái)表示管壁粗糙度，稱為相對(duì)粗糙度。某些工業(yè)管道的絕對(duì)粗糙度 表1. —1序 號(hào)管 道 類 別絕對(duì)粗糙度(c) mm1234567金屬管無(wú)縫黃銅管、銅管及鉛管新的無(wú)縫鋼管或鍍鋅鐵管新的鑄鐵管具有輕度腐蝕的無(wú)縫鋼管具有顯著腐蝕的無(wú)縫鋼管舊的鑄鐵管鋼板制管～～～～8910111213非金屬管干凈玻璃管橡皮軟管木管道陶土排水管接頭平整的水泥管石棉水泥管～～—～～(5) 流動(dòng)型態(tài) 流體在管道中流動(dòng)的型態(tài)分為層流和湍流兩種流型，層流與湍流間有一段不穩(wěn)定的臨界區(qū)。a. 層流 雷諾數(shù)Re2000，其摩擦損失與剪應(yīng)力成正比，摩擦壓力降與流體流速的一次方成正比。(b) 完全湍流區(qū) —1中，MN線上部范圍內(nèi)，摩擦系數(shù)與雷諾數(shù)無(wú)關(guān)而僅隨管壁粗糙度變化。b. 過(guò)渡流和完全湍流，—1所示。 壓力降計(jì)算 (1) 圓形截面管 a. 摩擦壓力降 由于流體和管道管件等內(nèi)壁摩擦產(chǎn)生的壓力降稱為摩擦力壓降。通常，將直管摩擦壓力降和管件、閥門等的局部壓力降分開計(jì)算，對(duì)直管段用以下公式計(jì)算。 其余符號(hào)意義同前。速度壓力降可以是正值，亦可以是負(fù)值。——3。新的清潔鋼管在完全湍流下的摩擦系數(shù)(由圖1. —1查得) —4公稱直徑(DN)mm15202532405065～80100125150200～250300～400450～600摩擦系數(shù)(λT) (b) 阻力系數(shù)法 ①管件或閥門的局部壓力降按下式計(jì)算，—3所示。時(shí) (—13) 當(dāng)45176。θ≤180176。 突然縮小和從容器到管口(容器出口)按下式計(jì)算： (—17)突然擴(kuò)大和從管口到容器(容器進(jìn)口)按下式計(jì)算： (—18) 式中 ⊿PK——局部壓力降，kPa； K——阻力系數(shù)，無(wú)因次，—5。對(duì)容器接管口，()4值甚小，可略去不計(jì)，故KV＝l。彎頭(短曲率半徑)162三通(直通)(分枝)3閘 閥244截止閥111220305旋 塞121419276角 閥811197旋啟式止回閥41755 (2) 非圓形截面管 a. 水力半徑：水力半徑為流體通過(guò)管道的自由截面積與被流體所浸潤(rùn)的周邊之比，即RH＝A/C (—21) b. 當(dāng)量直徑：當(dāng)量直徑為水力半徑的四倍，即 De＝4 RH (—22) c. 壓力降：用當(dāng)量直徑計(jì)算湍流非圓形截面管壓力降。對(duì)層流用當(dāng)量直徑計(jì)算不可靠，在必須使用當(dāng)量直徑計(jì)算時(shí)，應(yīng)對(duì)摩擦系數(shù)進(jìn)行修正，即 (—24)式中 ——雷諾數(shù)，無(wú)因次； J——常數(shù)，無(wú)因次，—7。s(℃時(shí)的數(shù)值)時(shí)，其值才準(zhǔn)確。在0℃時(shí)可能使計(jì)算出的摩擦壓力降增大20%，100℃時(shí)可能減小20%。：當(dāng)Re(Re)c，f由曲線③而得：光滑管fc＝c+f，c由曲線④而得；新鋼管fc＝E(c+f)，E由曲線⑤而得。 以上僅為管道計(jì)算的一般步驟，計(jì)算時(shí)應(yīng)按實(shí)際情況確定計(jì)算步驟后再進(jìn)行計(jì)算。彎頭(曲率半徑為2倍，管內(nèi)徑15個(gè)) 15＝6m 三通(6個(gè)直通，兩個(gè)支流)6+2＝ 閘閥(4個(gè)全開)4＝ 總長(zhǎng)度(以上合計(jì))＝191m 因此，摩擦壓力降為： 反應(yīng)器出口(銳邊) —5得K＝，又KV＝1，則 儲(chǔ)槽進(jìn)口(銳邊)： —5得K＝1，又KV＝1，故⊿PN＝0 取孔板允許壓力降為35kPa ++35＝ 反應(yīng)器和儲(chǔ)槽的壓差為 控制閥的允許壓力降(⊿PV)為以上壓差與以上各項(xiàng)摩擦壓力降之和的差值，即 計(jì)算 通常此值為25%~60%，故計(jì)算結(jié)果可以使用。第二次假設(shè)λ1＝，λ2＝，λ3＝則 ＝＝1935372：1061191：5075530＝1：：所以核校λ值：－1得λ1＝，λ2＝，λ3＝，與假設(shè)值符合，故Vf1＝2589m3/h；Vf2＝1209m3/h；Vf3＝6791m3/h可作為本題答案。 專業(yè)關(guān)系 (1) 化工工藝專業(yè)提供設(shè)備壓力降、系統(tǒng)允許壓力降以及有關(guān)物性數(shù)據(jù)等，管道及布置專業(yè)提供設(shè)備布置圖，設(shè)備專業(yè)提供設(shè)備總裝配圖以及自控專業(yè)提供流量計(jì)孔板壓差等。 編制步驟及說(shuō)明 (1) 填寫已有條件。三 通大小頭閘 閥截止閥旋 塞止逆閥其 它總長(zhǎng)度 m