【正文】 為管道系統(tǒng)入口處的壓力(P1)。在何種條件下達(dá)到聲速，產(chǎn)生聲速處的壓力是多少? 解： (1) 按等溫流動計(jì)算設(shè)終點(diǎn)壓力P2＝590kPa密度ρ1＝P1M／(RT)＝78529／(311)：／m3 ρ2＝P2M／(RT)＝59029／(311)＝／m3因此 查得標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣密度 ρ＝1. 293kg／m3 則空氣的質(zhì)量流量Wc＝VGρ＝80001. 293＝10344kg／h 查得38℃空氣粘度 μ＝管長64m應(yīng)按絕熱流動計(jì)算。s)； g——重力加速度，／s2；k——?dú)怏w絕熱指數(shù)，k＝CP／CV；L——管道長度，m，km； M——?dú)怏w分子量； N——速度頭數(shù)； P——壓力，kPa；Puc——聲速下的臨界壓力，kPa； R——?dú)怏w常數(shù)，kJ／(kmolK)； D——管道內(nèi)直徑，m； d——管道內(nèi)直徑，cm，mm； E——流動效率系數(shù)； G——?dú)怏w的質(zhì)量流速，kg／(m2s)kg/( m2考慮到未計(jì)算局部阻力以及計(jì)算誤差等，＝≈500kPa作為此天然氣管道始端的壓力。 (b) 采用較聲速低的流速以及與之相適應(yīng)的流量為計(jì)算條件，然后用有關(guān)計(jì)算式計(jì)算壓力降。 (2) 臨界流動的計(jì)算步驟 a. 已知流量、壓力降求管徑 (a) 假設(shè)管徑，用已知流量計(jì)算氣體流速。 b. 假設(shè)流體流速以估算管徑。 本式用于管道直徑在150mm～600mm，Re＝5106～107的天然氣管道，準(zhǔn)確度較式(—17)稍好。 本式用于蒸汽管的計(jì)算，在壓力等于或小于3450kPa情況下結(jié)果較好，但當(dāng)管徑小于100mm時，計(jì)算結(jié)果可能偏高。對短管可用以下方法進(jìn)行計(jì)算，但應(yīng)符合下列假設(shè)條件：① 在計(jì)算范圍內(nèi)氣體的絕熱指數(shù)是常數(shù)；② 在勻截面水平管中的流動；③ 質(zhì)量流速在整個管內(nèi)橫截面上是均勻分布的；④ 摩擦系數(shù)是常數(shù)。s)； TT2——分別為管道上、下游氣體溫度，K； Gi——參數(shù)，見式(—14)，kg／(m2通常，當(dāng)系統(tǒng)的出口壓力等于或小于入口絕對壓力的一半時，將達(dá)到聲速。在壓力降較大的情況下，對長管(L60m)在計(jì)算⊿Pf時，應(yīng)分段計(jì)算密度，然后分別求得各段的⊿Pf，最后得到⊿Pf的總和才較正確。 一般氣體管道，當(dāng)管道長度L60m時，按等溫流動公式計(jì)算；L60m時，按絕熱流動公式計(jì)算，必要時用兩種方法分別計(jì)算，取壓力降較大的結(jié)果。三 通大小頭閘 閥截止閥旋 塞止逆閥其 它總長度 m管道壓力降 kPa孔板壓力降 kPa控制閥壓力降 kPa設(shè)備壓力降 kPa始端標(biāo)高 m終端標(biāo)高 m靜壓力降 kPa設(shè)備接管口壓力降 kPa總壓力降 kPa壓力(始端) kPa壓力(終端) kPa版次或修改版 次日 期編 制校 核審 核 符號說明 A——管道截面積，m2； a——正方形、長方形、等邊三角形邊長，m； B——螺旋管阻力比，無因次； b——環(huán)形管寬度，m； C——浸潤周邊，m； C——光滑管附加阻力系數(shù)；CHW——HazenWilliams系數(shù)； D——管道內(nèi)直徑，m； Dc——螺旋管直徑，m； De——當(dāng)量直徑，m； d——管道內(nèi)直徑，mm； E——新鋼管校正系數(shù)，無因次； f——摩擦系數(shù)，無因次； fC——螺旋管摩擦系數(shù)，無因次； g——重力加速度，／s2； H——螺距，m； hf——管內(nèi)摩擦損失的能量，J／kg； J——常數(shù)； K——阻力系數(shù)，無因次； KV——管件速度變化阻力系數(shù)，無因次： L——管道長度，m； LC——螺旋管長度，m； Le——管件當(dāng)量長度，m； n——螺旋管圈數(shù)； P——壓力，kPa； Re——雷諾數(shù)，無因次；(Re)C——螺旋管臨界雷諾數(shù)； RH——水力半徑，m；u——流體平均流速，m／s；uu1——出口端、進(jìn)口端流體流速，m／s； V——流體體積，m3； Vf——流體體積流量，m3／h； W——流體質(zhì)量流量，kg／h； Z——管道中液柱高度，m；ZZ1——管道出口端、進(jìn)口端的標(biāo)高，m； P——壓力降，kPa； Pf——摩擦壓力降，kPa； Pk——局部壓力降，kPa； PN——速度壓力降，kPa； PS——靜壓力降，kPa； PV——控制閥的允許壓力降； ε——管壁絕對粗糙度，mm； λ——摩擦系數(shù)； λC——螺旋管摩擦系數(shù)； λT——完全湍流下的摩擦系數(shù)； μ——流體粘度，mPa 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。彎頭(曲率半徑為2倍，管內(nèi)徑15個) 15＝6m 三通(6個直通，兩個支流)6+2＝ 閘閥(4個全開)4＝ 總長度(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。：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。s(℃時的數(shù)值)時，其值才準(zhǔn)確。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管道的自由截面積與被流體所浸潤的周邊之比，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。 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)，無因次，—5。時 (—13) 當(dāng)45176?！?。 其余符號意義同前。 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。(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)無關(guān)而僅隨管壁粗糙度變化。某些工業(yè)管道的絕對粗糙度 表1. —1序 號管 道 類 別絕對粗糙度(c) mm1234567金屬管無縫黃銅管、銅管及鉛管新的無縫鋼管或鍍鋅鐵管新的鑄鐵管具有輕度腐蝕的無縫鋼管具有顯著腐蝕的無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) 流動型態(tài) 流體在管道中流動的型態(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)。(4) 管壁粗糙度管壁粗糙度通常是指絕對粗糙度(ε)和相對粗糙度(ε／d)。 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。 (1) 管徑不變的簡單管路，流體通過整個管路的流量不變。對用當(dāng)量長度計(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)字仍不超過小數(shù)后兩位。 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)。2． 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 。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)來選擇管徑，可用于工程設(shè)計(jì)中的估算。 當(dāng)按每100m計(jì)算管長的壓力降控制值(⊿Pf100)來選擇管徑時，采用下式以初定管徑： d＝ ⊿Pf100 – (—1) 或 d＝ ⊿Pf100 – (—2) 式中 181。 －－2，該表中壓力降值為推薦值。通常，對平均需要使用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5～10年，條件往往會保持穩(wěn)定，但也可能進(jìn)一步惡化。 (3) 某些對管壁有腐蝕及磨蝕的流體，由流速決定管徑，－2。復(fù)雜管路可視為由若干簡單管路組成?？偣荛L度按最遠(yuǎn)一臺設(shè)備計(jì)算。如無縫鋼管，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，可選取絕對粗糙度ε＝；輸送水時，若為冷凝液(有空氣)則取ε＝；純水取ε＝；未處理水取ε＝～；對酸、堿等腐蝕性較大的流體，則可取＝l mm或更大些。 確定管道內(nèi)流體流動型態(tài)的準(zhǔn)則是雷諾數(shù)(Re)。 λ＝64／Re