管道压力降计算--气液两相

M:
16 Kg/mol
ρ1:
2.842859335 Kg/m³
ρ2:
0.94977346 Kg/m³
ρm:
1.580802085 Kg/m³
基本与不可 压缩流体计 算方法一致
m
2
1 3
(
1
2)
（设定值）
PM / RT
控制误差 <1%
由Re准数 判断流型 输入： u: d:
μ:
w: Vf: ρ:
输出：
Re:
由Re与管 壁相对粗糙 度（ε/d)确 定摩擦系数 λ
输入：
57762.2378
Re:
ε: d:
输出： λ：
57762.24 0.2 mm 33 mm
0.034
Re du 354 W 354Vf
d
d
a 层流 Re<3000 b 湍流 Re ≥4000
绝对粗糙度 ε可由查表 确定
摩擦系数可 由查图确定
Pn
u22
u12 2
10
3
ΔP=ΔPf+Δ Ps+ΔPn
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
声速下的临 界压力 输入： WG: T: Vuc: M: 输出： Puc:
5000 Kg/h 298 K
104783.84 m³/h 16 Kg/mol
7.385382612 Kpa
声速下的临 界密度 输入：
Puc:
7.3853 Kpa
P1=P2+ΔPf
uc
103 RT M
Vuc uc A
Puc WG RT /(VucM )
Pf
(L K) u2 103
d
2
b 单位管道 长度的摩擦 压力降Δ Pf/L
输入：
λ：
0.034
d:
33 mm
ρ:
930 Kg/m³
u:
1.8 m/s
w:
4900 Kg/h
Vf:
5.27 m³/h
输出： ΔPf/L：
1.404082939 Kpa/m
确定直管长 度和管件及 阀门等的当 量长度
输入：
m/s 307 mm 0.011 mPa.s 5000 Kg/h
m³/h 1.58 Kg/m³
输出：
Re:
由Re与管 壁相对粗糙 度（ε/d)确 定摩擦系数 λ
输入：
524133.847
Re:
ε: d:
输出： λ：
524133.8 0.2 mm 307 mm
0.0176
Re du 354 W 354Vf
Pf
6.26 103 g LW 2 d 5
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GriffithWallis图进行 判断
（1）水平 管流型判断 输入： WG: ρ G: ρ L: d: WL: μL σL: 输出： By:
55441 Kg/h 0.9259 kg/m³ 1217.41 Kg/m³
1.024 m 317659 Kg/h 0.0005 Pa.s
0.07 N/m
14243.58657
Bx:
4.02410441
（2）垂直 管流型判断 输入：
VG: VL: d: ρ G: ρ L: 输出：
16.63276572 m³/s 0.072480603 m³/s
0 m/s 0 m/s 930 Kg/m³
0 Kpa
总压力降Δ P
ΔP:
259.2714412 Kpa
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 L>60m时， 按等温流动 公式计 算;L<60m 时，按绝热 流动公式计 算，必要时 用两种方法 分别计算， 取
a 直管段摩 擦压降 输入： λH： ρ H: uH: L: d:
输出： ΔPf':
0.0105 6.2 Kg/m³
20.29 m/s 16 m
1.024 m
0.00020938 Mpa
气-液两相 总的质量流 量 液相质量流 量 气相质量流 量 气相质量分 率 气-液两相 平均密度 气体密度 液体密度 液相体积分 率 气-液两相 平均粘度 液相粘度 气相粘度 气-液两相 流平均速度 管道内径
28269.26721 m
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
气-液两 相流（非 闪蒸型）
uc PucM /(RT )
m
2
1 3
(
1
2)
d
d
a 层流 Re<3000 b 湍流 Re ≥4000
绝对粗糙度 ε可由查表 确定
摩擦系数可 由查图确定
摩擦压力降 ΔPf
Pf
6.26 103 g LW 2 d 5
输入： λ： d: ρ: u: w: Vf: L:
输出： ΔPf：
通过计算 P1：
0.0176 307 mm 1.58 Kg/m³
2.77308006 Kg/m³ 0.94977346 Kg/m³ 1.557542327 Kg/m³
m
2
1 3
(
1
2)
（设定值）
PM / RT
由Re准数 判断流型 输入： u: d:
μ:
w: Vf: ρ:
m/s 307 mm 0.011 mPa.s 5000 Kg/h
m³/h 1.56 Kg/m³
u
2 2
10 3
Le的计算详 见工艺系统 工程设计规 定p174
ΔPfb=ΔPf/L ×（L+Le)
Pk
(K
KV
)
u
2 2
10 3
u:
1.71 m/s
K:
Kv: 输出： ΔPk1:
贮槽进口 （锐边）Δ Pk2 输入： ρ: u: K: Kv: 输出： ΔPk2：
0.5 1
2.03955975 Kpa
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: d:
μ:
w: Vf: ρ:
1.8 m/s 33 mm 0.91 mPa.s 4900 Kg/h 5.27 m³/h 930 Kg/m³
根据经验应 乘以系数3
C 静压力降 输入： Z2-Z1: ρ H: 输出： ΔPs：
6m 6.2 Kg/m³
0.000364932 Mpa
Ps (Z 2 Z1 ) H 9.81106 Ps (Z 2 Z1 ) H 9.81106
总压力降
ΔP：
0.002528966 Mpa
ΔPf:
0.00062814 MPa
b 局部压力 降 输入： λH： ρ H: uH: Le/d:
0.0105 6.2 Kg/m³
20.29 m/s 30
输出： ΔPk': ΔPk：
0.00040201 Mpa 0.001206029 Mpa
Pk '
H
H 2
uH 2
Le d
10 6
Pk 3 Pk '
1217.41 Kg/m³
X:
μ H： μ L: μ G:
0.004338793
1.2126E-05 Pa.s 0.0005 Pa.s
0.00001 Pa.s
uH: d: Re: ε: ε/d: λH：
20.29473168 m/s 1.024 m/s
10632496.95 0.046
0.000045 0.0105
L:
176 m
Le:
15 m
直管与管件 、阀门的摩 擦ΔPf
ΔPfb：
268.1798414 Kpa
c 突然缩小 或扩大产生 的压力降
反应器出口 （锐边）Δ Pk1 输入：
ρ:
930 Kg/m³
Pf u2 103 6.26104 W2 6.26104 Vf 2
L D2
d5
d5
Pk
(K
K
V
)
m/s
5000 Kg/h
m³/h
45000 m
282.2016616 Kpa/m
429.2016616 Kpa
Pf
6.26 103 g LW 2 d 5
P1=P2+ΔPf
气体平均密 度ρm 输入： P1： P2: T: M: ρ1: ρ2: ρm:
429.2 Kpa 147 Kpa 298 K 16 Kg/mol
输出：
Re:
524133.847
Re du 354 W 354Vf
d
d
a 层流 Re<3000 b 湍流 Re ≥4000
摩擦压力降 ΔPf 输入：
λ：
0.0176
d:
307 mm
ρ:
1.56 Kg/m³
u:
m/s
Hale Waihona Puke Baidu
w:
5000 Kg/h
Vf:
m³/h
L:
45000 m
输出： ΔPf：
285.8196316 Kpa/m
uc PucM /(RT )
M: T: 输出： ρuc:
16 Kg/mol 298 K
0.047716748 Kg/m³
平均密度 ρm:
0.979430944 Kg/m³
达到临界条 件所需管道 长度L 输入：
ΔPf λ：
W:
d:
ρm: 输出： L：
285.82 Kpa
0.0176
5000 Kg/h 307 mm 0.98 Kg/m³
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值可由容 器接管口的 阻力系数表 确定P173 Kv一般取 为1
ΔPf=ΔPk+Δ Pfb
Ps (Z2 Z1)g 103
输出： ΔPs
-10.94796 Kpa
速度压力降 ΔPn 输入：
u2: u1: ρ: 输出： ΔPn：
查图P160
查图P159
WT WG WL
Y WG WG WL
H
1 (Y / G ) （1 Y）/ L
X
（WL
/
L）（/ WT
/
）
H
H X L （1 X）G
uH
WT 3600 0.785 d 2 H
Re
H uH d H
Pf
'
H
H 2
uH 2
L d
10 6
Pf 3 Pf '
根据经验应 乘以系数3
1.024 m 0.9259 kg/m³ 1217.41 Kg/m³
By
7.1WG A(G L )0.5
BX
2.1WL WG
(G L )0.5 0.67
L
0.33 L
L
经查阅 Baker图确 定水平管内 为环状流
Fr
[(VG
VL ) / gd
A]2
FV
VG VG VL
Fr:
41.00130345
通过计算 P1：
选定P1:
432.8196316 Kpa 433 Kpa
等温流动声 速uc 输入：
T: M： 输出： uc：
298 K 16 Kg/mol
393.412951 m/s
声速下的临 界流量 输入：
uc: d: 输出：
Vuc:
393.41 m/s 0.307 m
104783.8384 m³/h
930 Kg/m³ 1.71 m/s
1 1 0 KPa
ΔPk:
2.03955975 Kpa
a 总摩擦压 力降ΔPf
输入：
ΔPf：
270.2194012 Kpa
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Δ Ps 输入：
Z2: Z1: ρ:
6.3 m 7.5 m 930 Kg/m³
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 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
Fv:
0.995661207
经查阅
GriffithWallis图确 定垂直管内 为环状流
压力降计算 （1）均相 法
WT:
373100 Kg/h
WL:
317659 Kg/h
WG:
55441 Kg/h
Y:
0.148595551
ρ H:
6.203972507 Kg/m³
ρ G:
0.9259 Kg/m³
ρ L:
（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
气体平均密 度ρm 输入： P1：
P2:
T:
440 Kpa 147 Kpa 298 K