工艺管道经济流速的研究.docx
工艺管道经济流速的探讨艾晓欣摘要本文主要介绍工艺管道经济流速的选择及其与管道压力降的关系关键词经济流速管径百米压降1、概述在化工生产中我们常常遇到的流体运动，绝大多数是湍流。当输送流体的实力肯定时，管径大小干脆影响经济效果。管径小，介质流速大，管路压力降大，从而增加了流体输送设备的动力操作班用。反之，增大管径，虽然动力费用削减，但管路建立费用却增加。因此，为求得其冲突的统一，设计上必需选择合理的管径。管路压力降计算的目的，是依据介质流量及允许的压力降来确定管径或依据管径和介质流量来验算压力降。确定管径时应依据运行中可能出现的最大流量和允许的最大压力降来计算。经济流速、管径、压力降这三者之间是休戚相关的，他们之间的选择与确定应当依据介质性质、操作状况、建立投资和操作费用、工程建立要求等状况详细确定。但是它们的选取还是有肯定规律可循的，在日常的工作中，一些年轻的工程师在确定经济流速时往往是杏手册标准中相关表格中的数据，这些表格中的数据虽然正确，但是在应用到详细实际问题中却略显粗糙，以下我便对液体、气体、水蒸汽、气液两相流等流体经济流速的选取进展概括与探讨，并真对详细问题完善常用流速范围及压力降举荐值。2、各种流体的探讨探讨2.1液体液体是我们在化工生产中常见的流体种类，最常见的有水、酸、碱、有机物、油品、液化燃等。不同的流体按其性质、状态和操作要求的不同，应选用不同的流速。粘度较高的液体，摩擦阻力较大，应选择较低的流速。允许压力降较小的管道，例如常压自流管道和输送泡点状态液体的泵入口管道，应应选择较低的流速。允许压力降较大或介质粘度较小的管道，应选择较高的流速。一些含有固体颗粒或较易结晶的管道，应选择较高的流速。同时为防止因介质流速过高引起管道冲蚀、磨损、振动和噪声等现象，液体流速一般不宜超过4m/so流速的选择.1特殊液体最大流速值名称最大流速（ms）酚水溶液浓硫酸碱液盐水和弱碱液氨液氯富C02胺液（不锈钢）含悬浮固体0.9（最低）.2一般液体流速的选择在目前工程的设计中，大多数液体的输送是由泵来实现的。泵的进口液体流速一般在0.51.5ms,泵的出口液体流速一般在1.5-2.5ms,设备底部出口液体流速一般在1.01.5ms,对于自流的管道出口液体流速一般在0.71.5ms,罐区大罐底部出口的流速一般在0.51.0mso详细常见液体经济流速举荐值见表Io表1常见液体经济流速举荐值名称流速(ms)层流湍流密度：1600kgmi密度：800kgm3密度：320kgm3泵进口饱和液体不饱和液体负压下泵出口流量:50n7h流量：50160m'h流量:>160h齿轮泵吸入口排出口往复泵吸入口排出口结晶母液泵前速度泉后速度34凝聚水（自流）自流管道冷冻剂管道设备底部出口塔进料油及粘度较大的液体粘度sDN25DN50DN1.OO粘度sDN25DN50DN1.OODN200粘度IPasDN25DN50DN1.OODN2002.1.2压降的选择.1压降的计算在平常的工艺设计中，估算直管道的百米压降值是较为常见的。其公式为：P尸入D2其中：入摩擦因子，无量纲1.管长，mD管道内径，m流体平均流速，m/s摩擦因子与管内流淌介质的雷诺数Re和管壁相对粗糙度，沙有关，详细见表2。表2摩擦因子、雷诺数Re和相对粗糙度的关系流体流型雷诺数层流Re2000湍流水力光滑管区3×1ORc4X10"水力光滑管区3×10jRe1.×10s过渡区阻力平方区无关流体流型相对粗糙度eD层流无关湍流水力光滑管区£3DRc水力光滑管区£<11DRe过渡区ReDRe阻力平方区g>560D-r7流体流型摩擦因子入层流X=史Rc湍流水力光滑管区苏=21g(Re水Jj光滑管区、_0.3164Rcnj5过渡区'=1.74-21g(xi1.D+与)Rc阻力'=1.74-21g()D平方区表3局部工业管道的肯定粗糙度金属管道肯定粗糙度£,mm金属管道匕士皿月E租糙度£,mm新无缝钢管干净的玻璃管正常工作的无缝钢管橡皮软管正常工作的焊接钢管及少腐蚀的无缝钢管上釉陶器管中等腐蚀的无缝钢管-1.11：；水泥管严峻腐蚀的钢管13石棉水泥管中等状况铜管，铅管水泥管铝管木管0.新铸铁管帆布管运用过的铸铁管玻璃钢管2压降的选取在用离心泵输送液体的状况中，对于一对一的供料方式来说选取适当的流速和压降，最终泵的扬程在2050m较为经济，最好不大于5OmO对于一对多用户供料的状况泵的扬程可能出现大于50m的状况，这在公用工程的设计中是非常常见的。在泵的进口管道设计中，由于目前国内机泵的设计水平，较为常见的离心泵的NPSHr大于2,所以在选取相宜的流速和压降的前提下计算出的NPSHa应当大于4m为宜，在输送饱和液体的状况下，'PSHa也以不小于3m为宜。一些液体的压力降举荐值可见表4表4局部液体的压力降举荐值名称压力降kpa100m泵进口饱和液体10不饱和液体20负压下5泵出口流量:50n7h80流量：50160m'h60流量：160n?/h45循环冷却水管道30在公用工程系统的设计中，我们常常见到的液体流体有循环水、纯水、冷冻水、簇新水、软水、生活用水等。从总图上看，由于从水站或界区到各生产装置的距离较长，所以在公用工程的设计中各专业一般取百米压降值为10-20kpa,以水为例，输水管道的流量、流速压力降比照表见表5。表5输水管道流量、流速、压力降比照简表流量范围m3h管径nun流速范围m/s压力降范围kpa100m15202532403850616651020801935100356512555100150120210200210380250340600300500-90035070013004001000-18004501300-24005002000-380060030005500700450080008006000HOOO9008000-14000100012000-2200012001800035000140025000-16004500035000-65000180045000-8000020002.2气体常见的气体有压缩空气、氮气、氧气、氢气、煤气、烟道气、氨气、气态烧类等。气体流速一般不超过其临界速度的85%,真空下最大不超过100m/so流速的选择.1特殊气体最大流速值名称设计压力(MPa)最大流速(ms)备注氢气10碳钢氢气管道相宜采纳球阀、截至阀0.r15碳钢按允许压碳钢力降确定化硫25不锈钢乙烯PW22MPaW3022MPa<PW150MPa56氧气>106工作压力大于0.1MPa的阀门，严禁采纳闸阀15按允许压力降确定.2一般气体流速的选择对于气体管道一般流速限制在1015ms,真空度高的管道流速较高，可在80m/s以上。详细常见气体经济流速举荐值见表6。忒气25乙烘8管道内径不应超过8Onim表6常见气体经济流速举荐值0.15MPa<PWMPa4管道内径不应超过20mm名称流速(m/s)气PWMPa20压缩空气真空5.070VPa<PMPa88.0-121020Vt200.6MPaA10-15MPaA8.0-10MPaAMPaA氮气1025氧气0.050.6。Pa0.6-MPaMPa2.O-MPa氢气氯化氢20浪气10真空度65071OmmHg管道80130塔顶MBa1215常压1830负压3860烟道气烟道内管道内风管距风机最远处最近处8.072通风机吸入口1015排出口1520旋风别离器入气1525出气4.0-15乙烘气<MPa<150.1-0.15MPa<84氨气真空1525<0.3MPa815<0.6MPa10202.2.2压降的选择气体在管道内得流淌过程，因流速高导致压力降较大时，气体得密度将产生显著的改变，当管道末端的压力小于始端压力的80%时，应按nJ压缩流体的计算方法选择管径和计算压力值。在工程设计中，一般可按志向气体进展计算，长度大于管内径1000倍的不隔热管道，可按等温流淌计算：长度小于管内径100O倍的不隔热管道，可按绝热流淌计算。在同一管道内，气体按等温或绝热流淌计算所得到的流通实力是不同的。绝热流淌的实力比等温流淌的实力大20%左右，但等温流淌计算方法比拟简洁，在工程设计时，假如用等温流淌计算绝热流淌管道，其结果偏于平安，是允许的。一些气体的压力降举荐值可见表7表7局部气体的压力降举荐值名称压力降kpa/100m一般气体(正压)451.4-3.5MPa351.01.4MPa150.351.OMPa700.35MPa一般气体(负压)负压P<49kpa负压100kpa>P>49kpa压缩机进口P450kpa进口P>450kpa
