管径选择SHJ35-91条文说明

hhl 第 1 页 4/10/2013

第一章 总 则

第1·0·1条 本标准文件的性质是指导性的，故称导则，其目的是统一工艺装置内工程管道的管径选择方法。本导则所统一的方法概括如下: 一、管径应分初步选择和最终确定两个阶段进行;

二、管径选择时，应综合考虑流量、流速、阻力降通过计算或查表决定。不应只根据流量和流速确定管径;

三、气体管道的两端压差或管道阻力降超过进口绝对压力的20%时，应按可压缩流体计算和选择管经;

四、气液两相流管道均应满足其特殊要求，并应区分非闪蒸型和闪蒸型进行

计算和选择管径。

工艺装置设计中，工程管道的管径选择方法是流体力学原理在工程设计中的具体应用，需要设计人员结合工程的实际情况，在周密考虑各种因素的影响后作出判断，所以只能提出指导性的计算方法。

流体力学中的计算公式有许多是整理实验数据所得出的经验公式，除本导则

已经列出的外，还有一些计算公式

在一定范围内使用所引起的误差也是处在工程设计允许的误差范围以内，所以这些公式也足可以使用的。

有些数据是需要通过实验求得的，而且随管子、管件、阀门等的结构情况而异，所以这些数据只具有相对正确性。本导则编制过程中，只能将收集到的数据，资料进行分析对比，既末列全，也不可能作恰如其份的评价，所以在具有更精确可靠的数据时，理应选用精确的数据。

应予特别说明的是，在气液两相流部分，有关流型判断、截面含气率及阻力降计算等，都还处在继续研究的阶段，己经提出的方法也较多，但目前还没有得出一种能得到普遍接受的方法。本导则规定应该采用两种方法进行分析比较，以作出判断。

作为导则，一般情况下应采用本导则所提出的汁算方法和数据，然而本导则所提出的计算公式和数据也不是非采用不可的，理由已在前面说明。

第1·0·2条 本导则没有提适用于装置外(装置之间)的工程管道设计，但也没有明确提不适用于装置外的工程管道设计，这是考虑到装置外的管道一般较

第 1 页 共 40 页

hhl 第 2 页 4/10/2013

长，比较多的情况是受管道的总允许压降或总位差控制。本导则提出的计算原理、方法是可以采用的，但每百米管长的最大阻力降控制值是不适用的。

储运系统管道的管径选择方法已另有规定。非牛顿流体具有流变特性，不能用一般的流体力学方法汁算。固体的气流输送一般不属于工程管道设计范围，而且有特定的计算方法。以上几种情况均不属于本导则的适用范围。

第1·0·3条 关于满足工艺生产条件主要是指在工艺限定的压差或位差条件下，能满足正常生产条件下所需要的最大流量 (一般情况下，管道是按阀门全开的悄况下计算阻力降的)，也即管道的阻力降必须小于该管道的允许阻力降，否则流量将低于所需值。

\建设投资和操作费用预期的综合效果\有两方面的意义:

一、从理论上说，在初步选择管径时，应该采用计算经济管径的方法。提出这方面的计算公式是可能的，但实际运用时有困难。因为还不具备从现有管材规格的价格求得适用的经济参数和有关附加系数。为了弥补这一不足之处，本导则在编制过程中，研究分析现有资料的基础上，提出了每百米管长阻力降的最大控制值，采用此控制值计算并选择管径是比较普遍采用的方法。

二、在分期建设的项目中，管道是按第一期生产规模设计还是按最终生产规

模设计，应由工程项目设计负责人充分研究后作出明确的规定。 第1·o·4条 这是本导则所需统一的主要方法之一。

石油化工企业中工艺装置的生产规模较大生产控制条件要求严格，工程管道不仅数量多，而且组成也较复杂，所以管径的选择应该慎重对待。如果只经过初步选择而不经复核后最终确定，则可能选择不当，若在试车或投产后暴霹出流量不足的问题，采取补救措施是比较困难的。

工程设计工作是逐步深入、具体的，在设计工作的初期需要初步定出工程管道的管径，但又不具备详细计算压降而确定管径的条件，只能根据估计的数值初步选择管径以满足开展工程设计的需要;当配管设计基本确定 (配管研究完成后)应根据设计的管长、管件数量等数据，核算或详细计算管道的阻力降，才能确定初选的管径是否必须作调整。所以本导则明确规定应分两个阶段进行管径的选择工作。

第 2 页 共 40 页

hhl 第 3 页 4/10/2013

第二章 单相流管道

第一节 管径的初步选择 第2·1·1条 本条适用于以下两种情况:

一、管道两端的压差或位差较小，有严格限制而不易调整:这是由工艺设计或安装设计所确定的条件。如果管径选小了，则不可能满足生产所要求的流量，所以应通过管道的允许阻力降及计算长度计算出所需的最小管内径;

二、管道两端的压差或位差较大 (压差大可能是工艺设计条件决定的，也可能是流体输送设备系列规格决定的)应该充分利用压差或位差，通过管道的允许阻力降及计算长度计算出较小的管径，以节约投资。

公式2·1·1—I～2的推导过程如下: 1.μ=3.5368×10diqυ

-4

-2

2.μ=3.5368×10-4di-2qmυ

3.ρμ2=μ2.υ-1=1.2509×10-7di-4qm2υ 4.Re=diμν-1=3.5368×10-4di-1ν-1qυ

5.λ=0.16Re-0.16 (明2.1.1-1) 6.ΔPf=1/2·λ·ι·di-1·ρ·μ2·10-3

综合以上各式可得: ΔPf=3.5689×10·ι·di

-11

-4.84

ν

0.16

ρ·qυ1.84 (2.1.10-1) υ

0.84

ΔPf=3.5689×10-11·ι·di-4.84νdi=0.007ρdi=0.007υ

0.207

0.16

qm1.84 (2.1.10-1)

νν

0.033

ιι

0.207

qυ1.84ΔPf-0.207 (2.1.1-1) qm0.38ΔPf-0.207 (2.1.1-2)

0.1740.0330.207

还可以推导出以下两式，用于从已知管内径、管道允许的阻力降和计算管长，求得该管道的流通能力。 qυ=476400ι qυ=476400ι

-0.543

di2.63ν di2.63ν

-0.087

ρυ

-0.543

ΔPf0.543 (明2·I·1一2) ΔPf0.543 (明2·I·1一3)

-0.543-0.087-0.457

第 3 页 共 40 页

hhl 第 4 页 4/10/2013

根据公式2·1·1一1～2所求得的管内径之所以是初步的，不仅是由于计算长度是估算的，而且是由于阻力系数计算公式也是近似的。在下图中曲线D即表示芬宁系数与雷诺数的关系 (λ/4=f=0.04 Re

-0.16

)

由图可知，公式明2.1.1一1算出的直管阻力系数既可能偏小，也可能偏大，由此计算的管道阻力降可能偏低，也可能偏高。但是此公式普遍用于经济管径的分析和工厂设计的分析中，而且比采用光滑管阻力系数计算安全得多。应该说比在常用流速范围内任选一个流速计算的管径要符合实际情况一些。 在物性参数中采用运动粘度而没有采用动力粘度主要是考虑油品的特点，对一般的物料从动力粘度计算运动粘度是并不困难的。

第2.1.2条 在工艺生产过程中，流量是有波动的。在工艺设计中应将正常生产条件下的最大流量、正常流量、最小流量确定下来。管道设计不能只按正常流量考虑，以免在需要通过最大流量时，管道的流通能力不足。

第2.1.3条 管道的允许阻力降是管道系统的允许阻力降的一部分。管道系统的允许阻力降包括了管道的阻力降，串联在管道系统中的设备阻力降和管道系统中调节阀的阻力降。

管道系统的允许阻力降要考虑管道两端的压差、位差、速度差和输入管道

系统的功，应通过管道的机械能平衡计算。一般机械能的平衡式为: W=(Z2-Z1)·g+(μ

2

2

-μ12)/2+(P2-P1)·103/ρ+ΔPS·103/ρ (明2.1.3-1)

公式2.1.3一2是机械能平衡式的变形。

在单相流管道的机械能平衡计算中需注意以下问题: 一、当管道系统内没有流体输送设备时，W为零;

二、当管道系统内虽有流体输送设备，但设备的吸入管道和排出管道分别计算时:吸入和排出管道的机械能平衡计算中w为零，但吸入管道的出口压力为泵的入口压力，出口端的位置为泵的入口位置;排出管道的进口压力为泵的出口压力，入口端的位置为泵的出口位置。

三、当管道和流体输送设备作为一个系统而不分吸入、排出管段计算时，则 W=ΔP ·υ·10 (明2.1.3一2) W=H·g (明2.1.3一3)

3

第 4 页 共 40 页

hhl 第 5 页 4/10/2013

式中 ΔP---输送设备产生的压差 (kPa);

H-----输送设备 (泵)产生的扬程 (m); W-----供输送每千克流体的功 (J/kg)。

四、关于入口端的流速(μ1)和出口端的流速(μ2)，应根据以下具体情况分析:

1、如果流体是从一个容器通过管道流入另一个容器，可将计算的基准点取在管道进出口的断面处，则进出口流速相等，而局部阻力需按本导则第2·2·7条计算进出口压力降，以包括在管道阻力降中。

在初选管径阶段，可取进口流速μ1为零，出口流速为管内流体流速，而在管道的计算长度中包括“由容器进入管道的入管口”的当量长度;

2、如果是从总管流入支管或由支管流进总管则流速应由相应的管径计算，并按本导则第2.2.8条计算相应的局部阻力降以包括在管道的阻力降中。 在初选管径阶段，可取进口流速μ1为零，出口流速为管内流体流速以简化计算。

第2.1.4条 在管道系统中必须考虑调节阀所需的压力降，否则调节阀不能正常运行。调节阀所需的压力降是与调节阀的种类、正常流量下管道和设备的阻力降以及流量的波动范围有关的。

在《化学工程卷Ⅵ----- 化工设计导论》(J·M、柯尔森、J·F、李嘉森著)第五章中提到:

\调节阀所需的压力降随阀的设计而异。选择泵的规格时，必须考虑容许有足够的压力降，以确保调节阀能在所需的全部流量范围内运转良好。可能的话，调节阀和泵应作为一个单元，一并确定大小，使得两者都能选择最佳的规格。作为大致的导则，若没有规定某些特性，则调节阀的压力降至少应取此系统总的动压力降的30%，最小的阀为50KPa。\

影响调节阀所需压力降的主要因素是流量的波动范围，因此本导则对流量比较平稳的管道系统作了稍低的规定，目的是减少消耗在调节阀上的能量。

第2.1.5条 在设计工作的初期，即管径的初选阶段，一般只具备按管道的大致走向估出直管 (包括水平、垂直、倾斜的管段)长度和所需设置的阀门，管

第 5 页 共 40 页

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说教育文库管径选择SHJ35-91条文说明在线全文阅读。