管道设计-第五章-压力管道设计.pdf

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5.4管径的确定

及压力降计算

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5.4.1管径的确定

一般要求：

·管径应根据流体的流量、性质、流速以及管道允许的压力

损失等确定。

·对于大直径、厚壁、合金钢等管道，应进行建设费用和运

行费用方面的经济比较，取最佳值。

·操作情况不同的流体，应按其性质、状态、和操作要求的

不同，选用不同的流速。

黏度较高的液体，摩擦阻力较大，应选较低流速，允许压力降较小

的管道。

·为了防止因介质流速过高而引起管道冲蚀、磨损、振动和

噪音等现象：

液体流速一般不宜超过4m/s

气体流速一般不超过其临界流速的85%

真空下气体流速最大不超过100m/s;

含有固体物质的流体，其流速不应过低，以免流体沉积。

也不宜太高，以免加速管道磨损和冲蚀。3

·同一介质在不同管径情况下，虽然流速和管长相同，

但是管道的压力降却可能相差较大。

在设计管道时，如允许压力降相同，小流率介质

应选用较小流速，大流率介质可选用较高流速。

·确定管径后，应选用符合管材的标准规格。

·对工艺用管道，不推荐选用DN32/DN125的管道。

除另有规定或采用有效措施外，容易堵塞的流体不宜

采用公称直径小于25mm的管道。

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确定管径方法：

(1)首先设定平均流速，按下式初算内径：

式中Di——管子内径(m);

W——质量流量(kg/h);

v——平均流速(m/s);

g——流体密度(kg/m3)。

(2)根据工程设计规定的管子系列调整为实际内径。

(3)复核实际平均流速。

(4)以实际的管子内径Di与平均流速v核算管道压力损失，

确认选用管径。

如果压力损失不满足要求时，应重新计算。

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例：如果有现成的经济数据，进行优化计算得到经济流速：

输送流体的年生产费用C=固定费用Cm+操作费用Cφ。

固定费用等于管道的投资费用乘以折旧率

操作费用为运转泵(压缩机)的费用。

Cav=C?DLD——管径；η--泵的效率；m——质量流率

L——管长；△p—-管道阻力；p—-密度

=Cm-n——投资费用指数，可假设为1.3;

C?——计算单位长度管道折旧费的系数；

c=Cm+Ce=C;DL+Cm

C?——将功率折合成金钱的系数；

计算管道阻力的公式为△p=2fey2

f——摩擦系数；

m和V的关系式为

m=(4D2p)v

C=C?D1-3L+0.142

Gm2*p22p-20D-**L

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将C对D微分，并令导数等于零

可知质量流速m和密度p对管径的选择最重要，粘度和C?/C?

的影响就小得多，若质量流率增加一倍，最优管径增加1.4

倍；若密度增加一倍，最佳管径增加1.25倍。

变换一下，得最佳流速Vo:

on=mμ-0-p-4-34

πp|0.90

=C?m?-082μ-0.066p-0.34