管径选择SHJ35-91条文说明(2)

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件估算出管道的计算长度。

然而阀门、管件的当量长度值一般是以当量长度和管内径的比值表示，也有分不同管径提出具体的当量长度值，在没有定出管径的情况下，不能算出当量长度。因此，在初步计算时，取计算长度为直管长度的1.3～2倍，以便求出初步的管径而计算当量长度。

在工艺装置内的工程管道，直管长度不一定长，形状可能复杂，设置的阀门、管件也可能较多，所以在初算出管经后，需要计算当量长度，复核原来假定的计算长度(直管长度的1.3～2倍)是否恰当。对于压差、位差有严格控制要求的管道系统，务必慎重对待，不可忽视。

表2.1.5是以《化学工程手册，第4篇一流体流动》的表2一10为基础并与其它资料核对后整理的。

第2.1.6条 在使用流体输送设备的管道中，规定每百米计算管长的最大阻力降控制值，实际上是对流体输送过程中消耗的能量规定了控制范围，这种控制范围是与经济因素有关的，管内经根据每百米计算管长的最大阻力降控制值计算并选择是既考虑了经济，又考虑了节能。

过去，一般是利用常用流速计算并选择管径的，常用流速的大致范围如下表:

常用流速 表明2.1.6

液体 自然流动时 粘性液体 弱粘性液体 泵送时 吸入管道 排出管道 气体 自然通风时 压力不大时(通风机管道) 高压时(压缩机管道) 过热蒸汽 不同绝对压力(P)下的饱和蒸汽 P>100Kpa 50 Kpa

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速计算并选择管径后，井不一定计算管道阻力降，并且也没有阻力降控制值的规定。某些物料已经编制了管径、流量、流速、阻力降的表，如本导则附录三～六，但对物料的覆盖面不广。

国外有按通用图辅以密度、粘度校正值选择管径的。

本导则采取按每百米管长最大阻力降控制值计算并选择管径，公式2.1.6一1和2.1.6一2是将ι为100m代入公式2.1.1一1～2求得的。在计算公式中把有关因素关联起来，综合考虑，计算的结果比任选一个流速计算管径可靠一些。 这些公式可用电子计算机，可编程序电子计算器运算。利用带有数学函数运算的电算器计算也是很方便的。

在讨论审核本导则时，曾经提出原《炼油装置工艺管线安装设计手册》中的表2一2～4。和表2一6～7是比较实用的，建议编制类似的表格，以便设计人采用。为此，以每百米管长最大阻力降控制值为基础，通过详细计算，编制了附录三至附录六。这些附表是按本导则第二章第二节的规定计算的。计算结果与《炼油装置工艺管线安装设计手册》相应表格中的数值是有区别的，其原因:一是阻力降控制值不同，二是管子规格系列不同，三是阻力系数是利用公式计算的 (查图作为核对)。在每一附表中均说明了计算所采用的物性参数，以便设计人员使用时分析研究。需要注意的是在每一管内径的流量范围内，流量与阻力降并不是线性的关系。甚近似关系可以通过公式2.1.10一1～2求得，见第2.1.10条的条文说明。

第2.1.7条 在《化学工程卷Ⅵ------化工设计导论》第五章给出了阻力降最大值的典型控制范围如下:

\泵送液体 (不粘稠) 0.5kPa/m

自流液体 0.05kPa/m 气体和蒸汽 管道压力的0.02%/m 。\

本导则在编制过程中，对有关设计单位提供的资料进行了分析对比，选择了多数单位采用的控制值，其中压缩机排出管道的控制值选得比较低，主要是考虑了循环压缩机的特点。 泵的排出管道阻力降控制值，有些单位是按流量区别 规定的，如

qυ<50(m3/h) ΔPf100 <130 kPa/100m

50(m3/h)

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以上情况说明这些控制值不是不可超越的，但需要设计人根据具体情况，慎重判定。

为了充分利用管道两端的压差，或标准规格泵的扬程，按公式2.1.1一1～2计算选择的管径/其每百米管长的阻力降值是可以超过表2.1.7所列数值的。 第2.1.8条 对本条需作以下说明;

一、本导则没有提供具体的安全流速数据，而是要求设计人认真查对有关安全规定或安全资料后采用可靠的数据，在没有数据的情况下，可根据已有生产装置的情况，经过核算，求出有关流速数据。

原因是在编制本导则时不可能广泛的收集有关安全流速数据。对已有的资料，经过研究分析后，认为供设计人员参考是可以的，若作为导则的规定值，则尚不具备条件。

在《化学工程手册第4篇流体流动》的表2---8中有下列数据可供参考: 乙 烯 P≤22MPa μ

≤ 30m/s

22MPa

乙炔气 P≤110Kpa μ=3～4m/s P≤250Kpa μ=4～8m/s

P≤2.5Mpa μ=5m/s

氢、氧气 μ乙醚、苯、二硫化碳 μ甲醇、乙醇、汽油 μ丙酮 μ

≤8m/s ≤ 1m/s ≤ 3m/s ≤ 10m/s

二、金属的耐腐蚀性能，在大多数情况下，主要是依靠其接触腐蚀性介质表面的一层保护膜，流速过大，可使保护膜损坏，增大腐蚀速度。 三、低于大气压的水蒸汽管道，一般出现于多效蒸发装置的二次蒸汽管，由于比容大，流速低了:使管径选得很大，安装设计较困难。

四、输送悬浮固体的液体管道，流速过低，则使固体颗粒沉积，导致堵塞。

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流速过高，则使管壁遭到严重磨损。

五、储运系统的汽车罐车装油管应按储运系统的设计规定选择管径。 公式2.1.8---2是根据中国石油化工总公司《石油化工企业易燃、可燃液体静电安全规定 (试行)》第2·8·3条规定的。

应该注意，当物料输送管道中，或者物料送入的容器(设备)中，有可能出现空气和可燃气体混合物时，应防止静电火花的产生。液相物质的流速要考虑静电积聚的危险，以及缓冲时间的要求。

第2.1.9条 气体是可压缩的介质，但在压力变化不大时，可按不可压缩流体处理。

在什么情况下可以按不可压缩介质处理，有三种意见: 一、压差小于进口绝对压力的10% 二、压差小于进口绝对压力的20% 三、压差小于进口绝对压力的40%。

本导则采用第二种意见，但规定当压差大于进口绝对压力的10%时，应取平均压力下的流体密度或比容值进行计算。

本导则可压缩流体的计算公式2.3.6可以转化为:

P12-P22/2Pmυm=G2[ι

n

·P1/ P2+λ/2·（L+Σle）/di]·10-

3

式中：Pm——平均压力 Pm=1/2（P1 +P2） υm——在Pm时的比容

由此可得

ΔP= P1 －P2= G2·υm[ι

n

·P1/ P2+λ/2·（L+Σle）/di]·10

-3

当 ΔP=0.2时 （明2.1.9---1）

ι

n

P1/ P2=0.223

n

与管件的局部阻力系数相对照，忽略ι P1/ P2相当于少计算一个90。弯头的

2

-3

局部阻力降。则：ΔP=1/2λ（L+Σle）/di·G·υm·10

（明2.1.9---2）

这是以平均压力下的比容进行不可压缩流体阻力降的计算公式，所引起的误差是不大的。

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由于有压力的气体管道每百米管长最大阻力降控制值为0.01 P1，则ΔP为10%时，计算管长可达1000m; ΔP为20%时，计算管长可达2000m;因此，装置内的大部分气体管道是可以按不可压缩流体管道计算的。

第2.1.10条 在按管子规格选择管径以后，需要计算管道的阻力降以计算流

体输送设备所需提供的压差或扬程。

公式2.1.10--1～2的推导，见第2.1.1条的条文说明。

当利用本导则附录三至附录六时，每百米管长的阻力降可以利用下式计算:

ΔP 1/ΔP=（qυ1/ qυ）=（qm1/ qm）

nn

n

（明2.1.10---1）

或 ΔP /ΔP 2 =（qυ/ qυ2）=（qm/ qm2）

n

（明2.1.10---2）

以上式中，n=1.84～2.0，当流量或质量流量与表列始值或终值接近时，n值宜取为2，即假定直管阻力系数是相同的。以上公式可以从公式2.1.10--1～2推导出来。

第二节 管径的确定和不可压缩流体管道的阻力降计算

第2.2.1条 在本导则第1.0.3条说明中，已经提到: \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，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。\管径的初步选择是根据估计的管长和阀门，管件数量计算并按标准规格选择的。估计的数值与设计的数值可能有较大的差别，所以本导则规定管径应根据设计的管长和阀门、管件数量及初选的管径经过阻力降计算并与管道的允许阻力降比较后确定。一般情况下，当具备阻力降计算条件时，工艺生产流程，工艺设备布置和机泵订货都己确定，在这些方面调整的可能性不大，所以在管道阻力降超过其允许阻力降时，只有将初选的管径向较大规格调整，以降低管道的阻力降。 一般管道是指对管道阻力降无严格限制的管道，例如，虽然有每百米管长的最大阻力降控制值的要求，但超过此控制值并不会对工艺生产条件或管道流量有显著影响的管道。

在本导则第2.1.1条说明中，已指出公式2.1.10--1～2所依据的阻力系数计算公式 (明2.1.1--1)是近似的，因此按2.1.10--1～2计算的管道阻力降可能偏低，也可能偏高，偏离的程度与管壁的绝对粗糙度值有关。绝对粗糙度值小，偏离的程度也小。

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