管径选择与管道压力降计算 PS304-03
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管径选择与管道压力降计算 PS304-03
a. 层流 雷诺数Re<2000，其摩擦损失与剪应力成正比，摩擦压力降与流体流速的一次方成正比。
b. 湍流 雷诺数Re≥4000，其摩擦压力降几乎与流速的平方成正比。 (a) 过渡区 摩擦系数(λ)是雷诺数(Re)和管壁相对粗糙度(ε／d)的函数，在工业生产中，除粘度较大的某些液体(如稠厚的油类等)外，为提高流量或传热、传质速率，要求Re>104。因此，工程设计中管内的流体流型多处于湍流过渡区范
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管径选择与管道压力降计算 PS304-03
围内。
(b) 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。
c. 临界区 2000
(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－l。 λ＝64／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。
(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??g?10?3?u?22?u12??10?3??hf??10?32 (1. 2. 4－3)
????hf????L??L?eDu2?2
(1. 2. 4－4)
因此
?P??Z2?Z1??g?10?3?u?22??L??Le?u2?u12?3??10????10?32D2
?(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；
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⊿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； P——流体密度，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) 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
??L?u??Pf????K??10?3?D?2 (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；
∑K—管件、阀门等阻力系数之和，无因次； 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。
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管径选择与管道压力降计算 PS304-03
层流
?P?32?uLd2 (1.2.4－8)
（b）湍流
22?LVu2??LWf?44?Pf???6.26?10?6.26?1035D2?10d?d5（1. 2. 4－9）
?L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，mPa·s。 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：
?Ps??Z2?Z1??g?10?3 （1. 2. 4－10） 式中
⊿PS—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：
2u2?u12?PN???10?32 （1. 2. 4－11）
⊿PN—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。
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管径选择与管道压力降计算(一)1~60
