SLDI 233A13-98 中 国 石 化 集 团 兰 州 设 计 院 标 准 (管道压力降).pdf

中 国 石 化 集 团 兰 州 设 计 院 标 准 SLDI 233A13-98 SLDI 233A13-98 0 新 编 制 全部 修改 标记 简 要 说 明 修改 页码 编制 校核 审核 审定 日期 1999 - 05 - 21 发布 1999 - 06 - 01 实施 中国石化集团兰州设计院 管道压力降计算管道压力降计算 目 次 1 单相流不可压缩流体 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 1 1.1 简述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 1 1.2 计算方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 1 1.3 符号说明⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 24 2 单相流可压缩流体 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 25 2.1 简述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 25 2.2 计算方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 25 2.3 符号说明⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 36 3 气-液两相流非闪蒸型 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 37 3.1 简述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 37 3.2 计算方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 38 3.3 符号说明⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 48 4 气-液两相流闪蒸型 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 49 4.1 简述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 49 4.2 计算方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 49 4.3 符号说明⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 57 5 气-固两相流⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 58 5.1 简述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 58 5.2 计算方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 59 5.3 符号说明⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 74 6 真空系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 76 6.1 简述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 76 6.2 计算方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 76 6.3 符号说明⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 87 7 浆液流⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 88 7.1 简述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 88 7.2 计算方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 88 7.3 符号说明⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 97 工程设计标准 中国石化集团兰州设计院 SLDI 233A13-98 实施日期1999.06.01 第 1 页 共 98 页 1 管道压力降计算 1 单相流（不可压缩流体） 1.1 简述 1.1.1 本规定适用于牛顿型单相流体在管道中流动压力降的计算.工艺系统专业在化工工艺专业已基 本确定各有关主要设备的工作压力的情况下,进行系统的水力计算.根据化工工艺要求计算各主要设备之 间的管道包括管段、阀门、控制阀、流量计及管件等的压力降，使系统总压力降控制在给定的工作压 力范围内，在此基础上确定管道尺寸、设备接管口尺寸、控制阀和流量计的允许压力降，以及安全阀和 爆破片的泄放压力等。 1.1.2 流动过程中剪应力与剪变率之比为一常数,并等于其动力粘度的流体称牛顿型流体.凡是气体都 是牛顿型流体,除工业上的高分子量液体、胶体、悬浮液、乳浊液外，大部分液体亦属牛顿型流体。 1.2 计算方法 1.2.1 注意事项 1.2.1.1 安全系数 计算方法中未考虑安全系数，计算时应根据实际情况选用合理的数值。通常,对平均需要使用5～10 年的钢管，在摩擦系数中加20～30的安全系数，就可以适应其粗糙度条件的变化；超过5～10年， 条件往往会保持稳定；但也可能进一步恶化。此系数中未考虑由于流量增加而增加的压力降，因此须再 增加10～20的安全系数。规定中对摩擦压力降计算结果按1.15倍系数来确定系统的摩擦压力降，但 对静压力降和其它压力降不乘系数。 1.2.1.2 计算准确度 在工程计算中，计算结果取小数后两位有效数字为宜。对用当量长度计算压力降的各项计算中，最 后结果所取的有效数字仍不超过小数后两位。 1.2.2 管径 1.2.2.1 确定管径的一般原则 a 应根据设计条件来确定管道直径.当需要时，可增加设计条件下压力降15～25的富裕量，但 以下情况除外 1 有燃料油循环管路系统的排出管尺寸，应考虑一定的循环量; 2 泵、压缩机和鼓风机的管道，应按工艺最大流量在设备设计允许的流速下来确定尺寸，而不 能按机器的最大能力来确定管道尺寸； 3） 间断使用的管道（如用于开工的旁路管道）尺寸，应按可能得到的压差来确定。 b 在允许压力降范围内，应采用经济管径。某些管道中流体允许压力降范围见表1.2.2-1。 c 某些对管壁有腐蚀及磨蚀的流体，由流速决定管径，其流速见表1.2.2-2。 1.2.2.2 管径计算 计算公式如下 5 . 05 . 0f 8 .188 .18 ρ WV d （1.2.2-1） 式中 d管道内直径，mm； Vf流体体积流量，m3/h μ流体平均流速，m/s; W流体质量流量，kg/h； ρ流体密度，kg/m3。 通常可由图1.2.2-1或图1.2.2-2查得管径。 SLDI 2 管内径d 体积流量Vf 流速u mm m 3/h m/s 图 1.2.2-1 流速、流量、管径计算图图 1.2.2-1 流速、流量、管径计算图 体积流量Vf 密度ρ 粘度μ m 3/h kg/m3 mPas 图1.2.2-2 液体、气体（图1.2.2-2 液体、气体（P P 80 碳钢 1.22 3 酚水含酚1 碳钢 0.91 4 含酚蒸汽 碳钢 18.00 5 盐水 碳钢 1.83 管径 ≥900 衬水泥或沥青钢管 4.60 管径 900 衬水泥或沥青钢管 6.00 注当管道为含镍不锈钢时,流速有时可提高到表中流速的10倍以上. 1.2.3 管路 1.2.3.1简单管路 凡是没有分支的管路称为简单管路。 a） 管径不变的简单管路，流体通过整个管路的流量不变。 b） 由不同管径的管段组成的简单管路，称为串联管路。 1） 通过各管段的流量不变，对于不可压缩流体则有 VfVf1Vf2Vf3⋯⋯ （1.2.3-1） 2 整个管路的压力降等于各管段压力降之和,即 △P△P1△P2△P3 ⋯⋯ 1.2.3-2 1.2.3.2 复杂管路 凡是有分支的管路,称为复杂管路,复杂管路可视为由若干简单管路组成. SLDI 4 a 并联管路 在主管某处分支,然后又汇合成为一根主管. 1 各支管压力降相等,即 △P△P1△P2△P3 ⋯⋯ 1.2.3-3 在计算压力降时,只计算其中一根管子即可. 2 各支管流量之和等于主管流量，即 VfVf1Vf2Vf3⋯⋯ （1.2.3-4） b） 枝状管路 从主管某处分出支管或支管上再分出支管而不汇合成为一根主管。 1）主管流量等于各支管流量之和； 2）支管所需能量按耗能最大的支管计算； 3）对较复杂的枝状管路，可在分支点处将其划分为若干简单管路，按一般的简单管路分别计算。 1.2.4 管道压力降计算 1.2.4.1 概述 1.2.4.1.1 管道压力降为管道摩擦压力降、静压力降以及速度压力降之和。 管道摩擦压力降包括直管、管件和阀门等的压力降，同时亦包括孔板、突然扩大、突然缩小以及 接管口等产生的局部压力降； 静压力降是由于管道始端和终端标高差而产生的； 速度压力降是指管道始 端和终端流体流速不等而产生的压力降。 1.2.4.1.2 对复杂管路分段计算的原则，通常是在支管和总管（或管径变化处）连接处拆开，管件（如 异径三通）应划分在总管上，按总管直径选取当量长度。总管长度按最远一台设备计算。 1.2.4.1.3 对因结垢而实际管径减小的管道，应按实际管径进行计算。 雷诺数按下式计算 Re ρ ρ d V d Wdu f 354354 1.2.4-1 式中 Re雷诺数，无因次； u流体平均流速，m/s； d管道内直径，mm； μ流体粘度，mPas； W流体的质量流量，kg/h； Vf流体的体积流量，m3/h； ρ流体密度，kg/m3。 1.2.4.1.4 管壁粗糙度 管壁粗糙度通常是指绝对粗糙度ε和相对粗糙度ε/d. 绝对粗糙度表示管子内壁凸出部分的平均高度.在选用时,应考虑到流体对管壁的腐蚀、磨蚀、结垢 以及使用情况等因素。如无缝钢管，当流体是石油气、饱和蒸汽以及干压缩空气等腐蚀性小的流体时， 可选取绝对粗糙度ε0.2mm;输送水时,若为冷凝液有空气则取ε0.5mm；纯水取ε0.2mm；未处理水取 ε0.3mm∼0.5mm；对酸、碱等腐蚀性较大的流体，则可取ε1mm或更大些。 对相同绝对粗糙度的管道，直径愈小，对摩擦系数影响程度愈大，因此用ε和d的比值（ε/d）来表 示管壁粗糙度，称为相对粗糙度。在湍流时，管壁粗糙度对流体流动的摩擦系数影响甚大。 摩擦系数（λ）与雷诺数（Re）及管壁相对粗糙度（ε/d）的关系见图1.2.4-1所示;在完全湍流情况 下,清洁新管的管径d与绝对粗糙度ε的关系见图1.2.4-2所示. 某些工业管道的绝对粗糙度见表1.2.4－1；相对粗糙度由图1.2.4－2查得。 SLDI 5 表1.2.4-1 某些工业管道的绝对粗糙度 序 号 管 道 类 别 绝对粗糙度ε mm 1 无缝黄铜管、铜管及铅管 0.01∼0.05 2 新的无缝钢管或镀锌铁管 0.1∼0.2 3 金 新的铸铁管 0.25∼0.42 4 属 具有轻度腐蚀的无缝钢管 0.2∼0.3 5 管 具有显著腐蚀的无缝钢管 0.5以上 6 旧的铸铁管 0.85以上 7 钢板制管 0.33 8 干净玻璃管 0.0015∼0.01 9 非 橡皮软管 0.01∼0.03 10 金 木管道 0.25∼1.25 11 属 陶土排水管 0.45∼6.0 12 管 接头平整的水泥管 0.33 13 石棉水泥管 0.03∼0.8 1.2.4.1.5 流动型态 流体在管道中流动的型态分为层流和湍流两种流型,层流与湍流间有一段不稳定的临界区。湍流区 又可分为过渡区和完全湍流区。工业生产中流体流型大多属于过渡区，见图1.2.4-1所示。 确定管道内流体流动型态的准则是雷诺数（Re） 。 SLDI 6 相对粗糙度ε/d 摩擦系数λ 图1.2.4-1 摩擦系数图1.2.4-1 摩擦系数λλ与雷诺数与雷诺数ReRe及管壁相对粗糙度（及管壁相对粗糙度（ε ε/ /d d）的关系）的关系 雷 诺 数 Re SLDI 7 图1.2.4-2 清洁新管的粗糙度 图1.2.4-2 清洁新管的粗糙度 a 层流 雷诺数Re104。因此，工程设 计中管内的流体流型多处于湍流过渡区范围内。 2） 完全湍流区 在图1.2.4-1中,M-N线上部范围内,摩擦系数与雷诺数无关而仅随管壁粗糙度变化. 完 全 湍 流 、 粗 糙 管 摩 擦 系 数 λ 相 对 粗 糙 度 ε/d SLDI 8 c 临界区 2000Re3000时,可按湍流来考虑,其摩擦系数和雷诺数及管壁粗糙 度均有关,当粗糙度一定时,摩擦系数随雷诺数而变化. 1.2.4.1.6 摩擦系数 a 层流 层流时摩擦系数用式1.2.4-2计算或查图1.2.4-1. λ64/Re 1.2.4-2 式中 λ摩擦系数，无因次。 b 过渡流和完全湍流，见图1.2.4-1所示. 在较长的钢管中,若输送的是为水所饱和的湿气体,如氢、二氧化碳、氮、氧及类似的流体，应考虑 到腐蚀而将查图所得摩擦系数乘以1.2。 1.2.4.1.7 压力降 在管道系统中,计算流体压力降的理论基础是能量平衡方程。假设流体是在绝热、不对外作功和等 焓条件下流动，对不可压缩流体密度是常数，则得 △P（Z2－Z1）ρg 10-31010 2 3 f 3 2 1 2 2−− Σ − ρρh uu （1.2.4-3） Σhf⋅ ⋅λ LL D u e Σ 2 2 1.2.4-4 因此 ∆ Σ PZZg uuLL D u e − − ⋅ −−− 21 32 2 1 2 3 2 3 10 2 10 2 10ρρ λ ρ 1.2.4-5 或 △P△Ps△PN△Pf 1.2.4-6 式中 △P管道系统总压力降,kPa; △PS静压力降,kPa; △PN速度压力降,kPa; △Pf摩擦压力降,kPa; Z1、Z2分别为管道系统始端、终端的标高，m； u1、u2分别为管道系统始端、终端的流体流速，m/s； u流体平均流速，m/s； ρ液体密度，kg/m3； hf管内摩擦损失的能量，J/kg; L、Le分别为管道的长度和阀门、管件等的当量长度，m； D管道内直径，m。 1.2.4.2 压力降计算 1.2.4.2.1 圆形截面管 a 摩擦压力降 由于流体和管道管件等内壁摩擦产生的压力降称为摩擦力压降.摩擦压力降都是正值,正值表示压力 下降.可由当量长度法表示,如式1.2.4-5的最末项.亦可以阻力系数法表示,即 △Pf λρL D K u − Σ 2 3 2 10 1.2.4-7 此式称为范宁Fanning方程式,为圆截面管道摩擦压力降计算的通式,对层流和湍流两种流动型态均适用. 式中 △Pf管道总摩擦压力降，kPa； λ摩擦系数，无因次； L管道长度，m； D管道内直径，m； ΣK管件、阀门等阻力系数之和，无因次； SLDI 9 u流体平均流速，m/s； ρ流体密度，kg/m3。 通常，将直管摩擦压力降和管件、阀门等的局部压力降分开计算，对直管段用以下公式计算。 1） 层流 ΔPf 32 2 uL d 1.2.4-8 2 湍流 ΔPf 5 2 f4 5 2 4 3 2 1026. 61026. 6 102d LV d LWu D Lρλ ρ λρλ ⋅ 1.2.4-9 式中 d管道内直径,mm; W流体质量流量,kg/h; Vf流体体积流量,m3/h; μ流体粘度,mPas 其余符号意义同前. b 静压力降 由于管道出口端和进口端标高不同而产生的压力降称为静压力降.静压力降可以是正值或负值,正值 表示出口端标高大于进口端标高,负值则相反.其计算式为 ΔPsZ2－Z1 ρg10-3 1.2.4-10 式中 ΔPs静压力降,kPa; Z2、Z1管道出口端、进口端的标高，m; ρ流体密度,kg/m3; g重力加速度，9.81m/s2. C） 速度压力降 由于管道或系统的进、 出口端截面不等使流体流速变化所产生的压差称速度压力降。 速度压力降可 以是正值，亦可以是负值。其计算式为 ΔPN 3 2 1 2 2 10 2 − − ρ uu （1.2.4-11） 式中 ΔPN速度压力降,kPa; u2、u1出口端、进口端流体流速,m/s; ρ流体密度，kg/m3。 d） 阀门、管件等的局部压力降 流体经管件、阀门等产生的局部压力降，通常采用当量长度法和阻力系数法计算，分述如下 1）当量长度法 将管件和阀门等折算为相当的直管长度， 此直管长度称为管件和阀门的当量长度。 计算管道压力降 时，将当量长度加到直管长度中一并计算，所得压力降即该管道的总摩擦压力降。常用管件和阀门的当 量长度见表1.2.4-2和表1.2.4-3。 表1.2.4-2和表1.2.4-3的使用说明为 ① 表中所列常用阀门和管件的当量长度计算式,是以新的清洁钢管绝对粗糙度ε0.046mm,流体流 型为完全湍流条件下求得的,计算中选用时应根据管道具体条件予以调整. ② 按①条件计算,可由图1.2.4-1查得摩擦系数λT完全湍流摩擦系数,亦可采用表1.2.4-4中数据. SLDI 10 表1.2.4-2 常用阀门以管径计的当量长度 序号 名 称 及 示 意 图 当量长度Le m 备 注 1 闸阀全开 楔形盘、双圆盘、栓状圆盘等 Le8D D管道内直径m 以下同 2 截止阀全开 a、阀杆与流体垂直，阀座为平面、倾斜及栓状 b.Y型 a. Le340D b. Le55D 3 角阀全开 a. b. a. Le150D b. Le55D SLDI 11 续表 1.2.4-2 序号 名 称 及 示 意 图 当量长度Le m 备 注 aa Le100D ab Le50D ba Le600D bb Le55D 4 止逆阀全开 a.旋启式 a b b.升降式 a b c.斜盘式 公称通径DN Le m mm α5o α15 o 50∼200 40D 120D 250∼350 30D 90D 400∼1200 20D 60D SLDI 12 续表 1.2.4-2 序号 名 称 及 示 意 图 当量长度Le m 备 注 5 截断式全开 a. b. c. d. e. f. a. Le400D b. Le200D c. Le300D d. Le350D e. Le55D f. Le55D SLDI 13 续表 1.2.4-2 序号 名 称 及 示 意 图 当量长度Le m 备 注 6 带滤网底阀全开 a.升降式 b.合页式 a Le420D b Le75D 7 球阀（全开） Le30D 8 蝶阀（全开） 公称通径DN mm 50∼200 250∼350 400∼600 Le m 45D 35D 25D SLDI 14 续表 1.2.4-2 序号 名 称 及 示 意 图 当量长度Le m 备 注 9 旋塞全开 a.直通 b.三通 a b a． Le18D ba Le30D bb Le90D 10 隔膜阀（全开） 公称通径DN mm 50 80 100 150 200 Le m 121D 128D 135D 153D 164D 注图中a1、a2截面积； d1d2内直径；θ、α角度。 SLDI 15 表12.4-3 常用管件以管径计的当量长度 序号 名 称 及 示 意 图 当量长度Le m备 注 Le30D D管道内直径（m） 以下同 1 900弯头 1 标准型 2 法兰连接或焊接 r/d Le（m） r/d Le（m） 1 20D 10 30D 2 12D 12 34D 3 12D 14 38D 4 14D 16 42D 6 17D 18 46D 8 24D 20 50D 2 450弯头 Le16D 3 斜接弯头 α Le 15o 4D 30o 8D 45o 15D α Le 60o 25D 75o 40D 90o 60D 4 180o 回弯头 Le50D 5 标准三通 a.直通 b.分枝 a. Le20D b. Le60D 图中d内直径或表示内直径长度; r曲率半径 α角度. SLDI 16 新的清洁钢管在完全湍流下的摩擦系数 表1.2.4-4 由图1.2.4-1查得 公称直径 DNmm 15 20 25 32 40 50 65∼80 100 125 150 200∼250 300∼400 450∼600 摩擦系数 λT 0.027 0.025 0.023 0.022 0.021 0.019 0.018 0.017 0.016 0.015 0.014 0.013 0.012 2 阻力系数法 ① 管件或阀门的局部压力降按下式计算 ∆PK u K 2 3 210 ρ （1.2.4-12） 式中 ΔPK流体经管件或阀门的压力降,kPa; K阻力系数,无因次. 其余符号意义同前. 逐渐缩小的异径管 当θ≤45时 4 2 2 1 sin8 . 0 β β θ − K 1.2.4-13 2 1 d d β 当45θ≤180时 4 2 2 sin1 5 . 0 β θ β− K 1.2.4-14 逐渐扩大的异径管 当θ≤45时 4 22 1 2 sin6 . 2 β β θ − K 1.2.4-15 当45θ≤180时 4 22 1 β β− K 1.2.4-16 式中各符号意义同前，并见图1.2.4-3说明. 逐渐缩小 逐渐扩大 图中符号说明 a1、a2异径管的小管段、大管段截面积； d1、d2异径管的小管段、大管段内径； θ异径管的变径角度。 图1.2.4-3 逐渐缩小及逐渐扩大的异径管[应用式1.2.4-13∼16]图1.2.4-3 逐渐缩小及逐渐扩大的异径管[应用式1.2.4-13∼16] ② 通常,流体经孔板、突然扩大或缩小以及接管口等处，将产生局部压力降。突然缩小和从容器 到管口容器出口按下式计算 ∆PKK u KV 2 3 210 ρ （1.2.4-17） 突然扩大和从管口到容器容器进口按下式计算 SLDI 17 ∆PKK u KV − 2 3 210 ρ （1.2.4-18） 式中 ΔPK局部压力降,kPa; K阻力系数，无因次，见表1.2.4-5。通常取K0.5； KV管件速度变化阻力系数，无因次。 其余符号意义同前。 管件速度变化阻力系数KV1－ d d 小 大 4。对容器接管口， d d 小 大 4值甚小，可略去不计，故,Kv1.因此, 通常KKv1.5，K－KV-0.5；将此关系式分别代入式1.2.4-17和式1.2.4-18得 容器出口 ∆P u K 15 210 2 3 . ρ 1.2.4-19 容器进口 ∆P u K − 05 210 2 3 . ρ 1.2.4-20 当ΔPk为负值,表示压力回升,计算中作为富裕量,略去不计. 完全湍流时容器接管口阻力系数,在要求比较精确的计算中,可查表1.2.4-5,层流时阀门和管件的阻 力系数见表1.2.4-6. 表1.2.4-5 容器接管口的阻力系数K湍流 1 容器的出口管接管插入容器 1.0 2 容器或其它设备进口锐边接口 1.0 3 容器的进口管小圆角接口 1.0 4 容器的进口管接管插入容器 0.78 5 容器或其它设备出口锐边接口 0.5 6 容器的出口管小圆角接口 0.28 7 容器的出口管大圆角接口 0.04 表1.2.4-6 管件、阀门局部阻力系数（层流） 序 局 部 阻 力 系 数 （K） 号 Re1000 Re500 Re100 Re50 1 900弯头短曲率半径 0.9 1.0 7.5 16 2 三通直通 0.4 0.5 2.5 分枝 1.5 1.8 4.9 9.3 3 闸阀 1.2 1.7 9.9 24 4 截止阀 11 12 20 30 5 旋塞 12 14 19 27 6 角阀 8 8.5 11 19 7 旋启式止回阀 4 4.5 17 55 1.2.4.2.2 非圆形截面管 a 水力半径水力半径为流体通过管道的自由截面积与被流体所浸润的周边之比,即 RHA/C 1.2.4-21 b 当量直径当量直径为水力半径的四倍,即 De4RH 1.2.4-22 某些非圆形截面管的当量直径见表1.2.4-7. c 压力降用当量直径计算湍流非圆形截面管压力降。 计算公式如下 ΔPfλL/De[u2ρ/2103] 1.2.4-23 各式中 RH水力半径,mm； 管件及阀门名称 SLDI 18 A管道的自由截面积，m2； C浸润周边，m； De管道的当量直径，m。 其余符号意义同前。 式1.2.4-23对非满流的圆截面管也适用， 但不适用于很窄或成狭缝的流动截面， 对矩形管其周边长 度与宽度之比不得超过三比一，对环形截面管可靠性较差。对层流用当量直径计算不可靠，在必须使用 当量直径计算时，应对摩擦系数进行修正。即 λJ/Re （1.2.4-24） 式中 Re雷诺数,无因次; J常数,无因次,见表1.2.4-7. 表1.2.4-7 某些非圆形管的当量直径De及常数J 序 号 非 圆 形 截 面 管 当量直径 Dem 常 数 J 1 正方形,边长为a a 57 2 等边三角形,边长为a 0.58a 53 3 环隙形,环宽度bd1-d2/2d1为外管 内径;d2为内管外径 d1∼d2 96 4 长方形,长为2a,宽为a 1.3a 62 5 长方形,长为4a,宽为a 1.6a 73 1.2.4.2.3 冷却水管 冷却水管有结垢,推荐采用哈森-威廉Hazen-Williams的经验公式进行计算,即 ΔPf /10095. 1 8655. 485. 1f10 dL C V HW ⋅ 1.2.4-25 式中 ΔPf摩擦压力降,kPa; Vf冷却水体积流量，m3/h； CHWHazen-Williams系数 铸铁管CHW100 衬水泥铸铁管CHW120 碳钢管CHW112 玻璃纤维增强塑料管CHW150 d管道内直径，mm； L管道长度，m 式（1.2.4-25）仅在流体的粘度约为1.1mPa.s水在15.5℃时的数值时,其值才准确.水的粘度随温度而 变化,0℃时为1.8mPa.s; 100℃时为0.29mPa.s.在0℃时可能使计算出的摩擦压力降增大20，100℃时可能 减小20.其它流体当粘度和水近似时,也可用此公式计算. 1.2.4.2.4 螺旋管 流体经螺旋管的摩擦压力降按下式计算 ΔPf 1.2.4-26 22 87. 9 cc DHnL 1.2.4-27 式中 ΔPf螺旋管摩擦压力降,kPa; fc、λc螺旋管摩擦系数,由图1.2.4-4得出λc4fc; K螺旋管进、出口连接管口的阻力系数，由表1.2.4-5查得；如果出口管口直接与螺旋 管相切连接，则滞流时K0.5，湍流时K0.1; u流体平均流速,m/s; 3 2 3 2 102 4 102 Σ Σ ρρλu K D Lfu K D L CCCC SLDI 19 ρ流体密度,kg/m3; Lc螺旋管长度,m; D螺旋管管子内直径,m; Dc螺旋管直径以管中心为准,m; H螺距以管中心为准,m; n螺旋管圈数. 螺旋管径与管道直径比Dc/D 参数Re/Dc/D 雷诺数Re 求fc步骤 1. 流层 当ReRec ，f由曲线而得 光滑管fcc＋f，c由曲线而得; 新钢管fcEcf，E由曲线而得。 图1.2.4-4 螺旋管摩擦系数 图1.2.4-4 螺旋管摩擦系数 1.2.5 计算步骤及例题 1.2.5.1 计算步骤 a 已知管径、流量求压力降 1） 计算雷诺数以确定流型； 2） 选择管壁绝对粗糙度，计算相对粗糙度，查图1.2.4-1得摩擦系数； 3） 求单位管道长度的压力降； 4） 确定直管长度和管件及阀门等的当量长度； 5） 分别求出ΔPf、ΔPN和ΔPs得到管道的总压力降。 阻 力 系 数 比 B 临 界 雷 诺 数 Rec 光 滑 管 摩 擦 系 数 f 光 滑 管 附 加 阻 力 系 数 c SLDI 20 b 已知允许压力降、流量求管径 1） 选定合理流速估算管径； 2） 计算雷诺数确定流型； 3） 选择管壁粗糙度查摩擦系数； 4） 求单位管道长度的压力降 5） 确定直管长度和管件及阀门等的当量长度； 6） 分别求出ΔPf、ΔPN和ΔPs，其和则为总压力降； 7） 得到总压力降后，按额定负荷进行压力降平衡计算和核算管径。如