管道压力降计算--气液两相

单相流（不可压缩流体）管道压力降的计算注意事项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。a通常，对平均需要使用5～10年的钢管，在摩擦系数中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b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，但对静压力降和其他压力降不乘系数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）压力降的计算由Re准数判断流型输入：u:1m/sd:50mmμ:1600mPa.sw:6358.5Kg/hVf:7.065m³/hρ:900Kg/m³输出：a层流Re3000Re:28.1363625b湍流Re≥4000由Re与管壁相对粗糙度（ε/d)确定摩擦系数λ输入：Re:28.1363625绝对粗糙度ε可由查表确定ε:0.2mm摩擦系数可由查图确定d:50mm输出：λ：2.2746366b单位管道长度的摩擦压力降ΔPf/L输入：λ：2.2746366d:50mmρ:900Kg/m³u:1m/sw:6358.5Kg/hVf:7.065m³/h输出：ΔPf/L：20.46930875Kpa/mdVdWduf354354Re524524321026.61026.6102dVdWuDLPff32102)(uKdLPf32102)(uKKPVk确定直管长度和管件及阀门等的当量长度输入：L:32mLe:10mLe的计算详见工艺系统工程设计规定p174直管与管件、阀门的摩擦ΔPfΔPfb=ΔPf/L×（L+Le)ΔPfb：859.7109673Kpac突然缩小或扩大产生的压力降反应器出口（锐边）ΔPk1输入：ρ:930Kg/m³u:1.71m/s确定d后通过质量流量W对初步选定的u=1.8m/s进行修正K:0.5K值可由容器接管口的阻力系数表确定P173Kv:1Kv一般取为1输出：ΔPk1:2.03955975Kpa贮槽进口（锐边）ΔPk2输入：ρ:930Kg/m³u:1.71m/sK:1Kv:1输出：ΔPk2：0KPaΔPk:2.03955975Kpaa总摩擦压力降ΔPf输入：ΔPf：861.7505271KpaΔPf=ΔPk+ΔPfb以上是摩擦压力降的计算，下面进行静压力降与速度压力降的计算静压力降ΔPs输入：Z2:6.3mZ1:7.5mρ:930Kg/m³输出：32102)(uKKPVk31210)(gZZPsΔPs-10.94796Kpa速度压力降ΔPn输入：u2:0m/su1:0m/sρ:930Kg/m³输出：ΔPn：0Kpa总压力降ΔPΔP=ΔPf+ΔPs+ΔPnΔP:850.8025671Kpa单相流（可压缩流体）注意事项1压力较低，压力降较小的气体管道，按等温流动一般计算式或不可压缩流体流动公式计算，计算时密度用平均密度，对高压气体首先要分析气体是否处在临界流动2一般气体管道，当管道长度L60m时，按等温流动公式计算;L60m时，按绝热流动公式计算，必要时用两种方法分别计算，取压力降较大的结果3流体所有的流动参数只沿流动方向变化4安全阀、放空阀后的管道，蒸发器至冷凝器管道及其他高流速及压力降大的管道系统，都不适宜用等温流动计算5公式适用范围（1）可压缩流体当压力降小于进口压力的10%时，可压缩流体计算公式、图表以及一般规定等均适用，误差在5%范围以内（2）流体压力降大于进口压力40%时，如果蒸汽管可用巴布科克式；天然气管可用韦默思式或潘汉德式计算（3）为简化计算，在一般情况下，采用等温流动公式计算压力降，误差在5%范围以内1采用等温式计算摩擦压力降ΔP基本与不可压缩流体计算方法一致气体平均密度ρm输入：P1：440Kpa（设定值）P2:147KpaT:298KM:16Kg/mol控制误差1%ρ1:2.842859335Kg/m³ρ2:0.94977346Kg/m³ρm:1.580802085Kg/m³由Re准数判断流型输入：u:m/sd:307mm32122102uuPndVdWduf354354Re)(31212mRTPM/μ:0.011mPa.sw:5000Kg/hVf:m³/hρ:1.58Kg/m³输出：a层流Re3000Re:524133.847b湍流Re≥4000由Re与管壁相对粗糙度（ε/d)确定摩擦系数λ输入：Re:524133.8绝对粗糙度ε可由查表确定ε:0.2mm摩擦系数可由查图确定d:307mm输出：λ：0.0176摩擦压力降ΔPf输入：λ：0.0176d:307mmρ:1.58Kg/m³u:m/sw:5000Kg/hVf:m³/hL:45000m输出：ΔPf：282.2016616Kpa/m通过计算P1：429.2016616KpaP1=P2+ΔPf气体平均密度ρm输入：P1：429.2Kpa（设定值）P2:147KpaT:298KM:16Kg/molρ1:2.77308006Kg/m³ρ2:0.94977346Kg/m³ρm:1.557542327Kg/m³由Re准数判断流型5231026.6dLWgPf)(31212mRTPM/输入：u:m/sd:307mmμ:0.011mPa.sw:5000Kg/hVf:m³/hρ:1.56Kg/m³输出：a层流Re3000Re:524133.847b湍流Re≥4000摩擦压力降ΔPf输入：λ：0.0176d:307mmρ:1.56Kg/m³u:m/sw:5000Kg/hVf:m³/hL:45000m输出：ΔPf：285.8196316Kpa/m通过计算P1：432.8196316KpaP1=P2+ΔPf选定P1:433Kpa等温流动声速uc输入：T:298KM：16Kg/mol输出：uc：393.412951m/s声速下的临界流量输入：uc:393.41m/sd:0.307m输出：Vuc:104783.8384m³/h声速下的临界压力输入：WG:5000Kg/hdVdWduf354354ReMRTuc310AuVcuc)/(MVRTWPucGucT:298KVuc:104783.84m³/hM:16Kg/mol输出：Puc:7.385382612Kpa声速下的临界密度输入：Puc:7.3853KpaM:16Kg/molT:298K输出：ρuc:0.047716748Kg/m³平均密度ρm:0.979430944Kg/m³达到临界条件所需管道长度L输入：ΔPf285.82Kpaλ：0.0176W:5000Kg/hd:307mmρm:0.98Kg/m³输出：L：28269.26721m气-液两相流（非闪蒸型）注意事项1适用于气-液混合物中气相在6%～98%（体积）范围内2在工程设计中，一般要求两相流的流型为分散流或环状流；若选用的管路经计算后为柱状流，应在压力降允许的情况下尽量缩小管径，增大流速，使其形成环状流或分散流。也可采用增加旁路，补充气体，增大流量等其他办法柱状流流型判断对于水平管，使用Baker图进行判断对于垂直管，使用Griffith-Wallis图进行判断（1）水平管流型判断输入：WG:55441Kg/hρG:0.9259kg/m³ρL:1217.41Kg/m³d:1.024m)/(RTMPucuc)(31212m5231026.6dLWgPf5.0)(1.7LGGyAWBLLLLGGLXWWB33.067.05.0)(1.2WL:317659Kg/hμL0.0005Pa.sσL:0.07N/m输出：By:14243.58657Bx:4.02410441经查阅Baker图确定水平管内为环状流（2）垂直管流型判断输入：VG:16.63276572m³/sVL:0.072480603m³/sd:1.024mρG:0.9259kg/m³ρL:1217.41Kg/m³输出：Fr:41.00130345经查阅Griffith-Wallis图确定垂直管内为环状流Fv:0.995661207压力降计算（1）均相法WT:373100Kg/h气-液两相总的质量流量WL:317659Kg/h液相质量流量WG:55441Kg/h气相质量流量Y:0.148595551气相质量分率ρH:6.203972507Kg/m³气-液两相平均密度ρG:0.9259Kg/m³气体密度ρL:1217.41Kg/m³液体密度X:0.004338793液相体积分率μH：1.2126E-05Pa.s气-液两相平均粘度μL:0.0005Pa.s液相粘度μG:0.00001Pa.s气相粘度uH:20.29473168m/s气-液两相流平均速度d:1.024m/s管道内径Re:10632496.95ε:0.046查图P160ε/d:0.000045λH：0.0105查图P159a直管段摩擦压降输入：λH：0.0105ρH:6.2Kg/m³uH:20.29m/sLLLLGGLXWWB33.067.05.0)(1.2gdAVVFLGr2]/)[(LGGVVVVFLGTLGGLGHYY/1)/(1）（）（）（HTLLWWX///GLHXX）（1HTHdWu2785.03600HHHeduR62102'dLuPHHHfL:16md:1.024m输出：根据经验应乘以系数3ΔPf':0.00020938MpaΔPf:0.00062814MPab局部压力降输入：λH：0.0105ρH:6.2Kg/m³uH:20.29m/sLe/d:30输出：根据经验应乘以系数3ΔPk':0.00040201MpaΔPk：0.001206029MpaC静压力降输入：Z2-Z1:6mρH:6.2Kg/m³输出：ΔPs：0.000364932Mpa总压力降ΔP：0.002528966Mpa动压力降忽略不计ΔP=1.15(ΔPf+ΔPk+ΔPH)（2）杜克勒法输入：WL:317659Kg/hρL:1217.41Kg/m³d:1.024m/suH:20.29m/sμL:0.0005Pa.sμG:0.00001Pa.sKL：0.06实际液体体积分数（预定值）输出：μTP:0.0000394Pa.sFr:40.98218694输入：μTP:0.0000394Pa.sX:0.00433ρH:6.2Kg/m³输出：'3ffPP62102'dLuPeHHHk'3kkPP6121081.9)(HsZZP2785.03600dWuLLLgduFrH2)1(LGLLTPKKTPHHduRe418161/)((Re)XFrZ6121081.9)(HsZZPRe:3269470.863Z:75.54377138当Z《10时K:411.0229454班可夫流动参数当Z10时K:0.944323891输入：X:0.00433K:0.9443输出：KL:0.059788819计算值计算值与预定值不相符，重新对KL设定，命KL=0.062,返回以上计算程序计算值与预定值仍然不相符，重新对KL设定，命KL=0.06，返回以上计算程序计算值基本与预定值一致，则KL:0.06a直管段及局部摩擦压力降输出：ρcs:1.356906673Kg/m³气-液两相流平均密度的校正密度ReTP:2324952.658ζ:4.072233567ax:2.336413457输入：λ0:0.0116查图P160与图P