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管径选择
管径选择
杨德华
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审定
日期
2005-04-15
发布
2005-05-01
实施
目 次
1总则
1.1目的
1.2范围
1.3引用标准
1.4参考资料
2管道直径的选择
2.1预定介质流速来初选管径
2.2预定管道压力降来初选管径
2.3根据允许压力降和流量,利用表格确定管径
3管径核定
1总则
1.1目的
石油化工装置管道直径的选择要满足工艺对管道的要求,其流通能力应按正常生产条件下介质的最大流量考虑,其最大压力降应不超过工艺允许值,流速应位于根据介质的特性所确定的安全流速的范围内。
同时要综合权衡建设投资和操作费用,使一次性投资更加经济合理。
1.2范围
本规定适用于石油化工、化工生产装置中的工艺和公用物料管道,不包括储运系统的长距离输送管道、非牛顿型流体及固体粒子气流输送管道。
1.3引用标准
中国石油化工总公司《石油化工企业工艺装置管道直径选择导则》SHJ35-91
化学工程学会《工艺系统工程设计技术规定》HG/T20570.6-1995第6篇管径选择
1.4参考资料
石油工业出版社《炼油装置工艺管线安装设计手册》1978;
化学工业出版社《化学工程手册》,第4篇,《流体流动》1987;
中国石化出版社《石油化工装置工艺管道安装设计手册》1997
2管道直径的选择
对于给定的流量,管径的大小与管道系统的一次投资费(材料和安装)、操作费(动力消耗和维修)和折旧费等项有密切的关系,应根据这些费用作出经济比较,以选择适当的管径。
此外,还应考虑安全流速及其它条件的限制。
本规定介绍推荐的方法和数据是以经验值,即采用预定流速或预定管道压力降值(设定压力降控制值)来选择管径,可用于工程设计中的估算。
除特殊情况外,对工艺用管道,不推荐选用DN32、DN65和DN125管径。
本规定除注明外,压力均为绝对压力。
2.1预定介质流速来初选管径
当按预定介质流速来确定管径时,采用下式以初选管径:
(2.11)
或
(2.12)
式中
d管道的内径,mm;
W管内介质的质量流量,kg/h;
V0管内介质的体积流量,m3/h;
介质在工作条件下的密度,kg/m3;
u介质在管内的平均流速,m/s。
预定介质流速的推荐值见表2.1。
2.2预定管道压力降来初选管径
当按每100m计算管长的压力降控制值(
)来选择管径时,采用下式以初定管径:
(2.21)
或
(2.22)
d=11.4ρ0.207μ运动0.033VO0.38△Pf100-0.207(2.2—3)
式中
μ介质的动力粘度,Pa·s;
100m计算管长的压力降控制值,kPa。
推荐的ΔPf100值见表2.21和2.22。
d管道的内径,mm;
μ运动介质的运动粘度,mm2/s;
ρ介质在工作条件下的密度,kg/m3;
V0管道内介质的体积流量,m3/h;
表2.1常用流速的范围表注①
介质
工作条件或管径范围
流速m/s
饱和蒸汽
DN>200
DN=200~100
DN<100
30~40
35~25
30~15
饱和蒸汽
P<1MPa
P=1~4MPa
P=4~12MPa
15~20
20~40
40~60
过热蒸汽
DN>200
DN=200~100
DN<100
40~60
50~30
40~20
二次蒸汽
二次蒸汽要利用时
二次蒸汽不利用时
15~30
60
高压乏汽
80~100
乏汽
排气管:
从受压容器排出
从无压容器排出
80
15~30
压缩气体
真空
P≤0.3MPa(G)
P=0.3~0.6MPa(G)
P=0.6~1MPa(G)
P=1~2MPa(G)
P=2~3MPa(G)
P=3~30MPa(G)
5~10
8~12
20~10
15~10
12~8
8~3
3~0.5
续表2.1
介质
工作条件或管径范围
流速m/s
氧气注②
P=0~0.05MPa(G)
P=0.05~0.6MPa(G)
P=0.6~1MPa(G)
P=2~3MPa(G)
10~5
8~6
6~4
4~3
煤气
管道长50~100m
P≤0.027MPa
P≤0.27MPa
P≤0.8MPa
3~0.75
12~8
12~3
半水煤气
P=0.1~0.15MPa(G)
10~15
天然气
30
烟道气
烟道内
管道内
3~6
3~4
石灰窑窑气
10~12
氮气
P=5~10MPa
2~5
氢氮混合气注③
P=20~30MPa
5~10
氨气
P=真空
P<0.3MPa(G)
P<0.6MPa(G)
P<2MPa(G)
15~25
8~15
10~20
3~8
乙烯气
P=22~150MPa(G)
5~6
乙炔气注④
P<0.01MPa(G)
P<0.15MPa(G)
P<2.5MPa(G)
3~4
4~8(最大)
最大4
氮
气体
液体
10~25
1.5
氯仿
气体
液体
10
2
氯化氢
气体(钢衬胶管)
液体(橡胶管)
20
1.5
溴
气体(玻璃管)
液体(玻璃管)
10
1.2
续表2.1
介质
工作条件或管径范围
流速m/s
氯化甲烷
气体
液体
20
2
氯乙烯
二氯乙烯
三氯乙烯
2
乙二醇
2
苯乙烯
2
二溴乙烯
玻璃管
1
水及粘度相似的液体
P=0.1~0.3MPa(G)
P≤1MPa(G)
P≤8MPa(G)
P≤20~30MPa(G)
0.5~2
3~0.5
3~2
3.5~2
自来水
主管P=0.3MPa(G)
支管P=0.3MPa(G)
1.5~3.5
1.0~1.5
锅炉给水
P>0.8MPa(G)
1.2~3.5
蒸汽冷凝水
0.5~1.5
冷凝水
自流
0.2~0.5
过热水
2
海水、微碱水
P<0.6MPa(G)
1.5~2.5
油及粘度较大的液体
粘度0.05Pa·s
DN25
DN50
DN100
粘度0.1Pa·s
DN25
DN50
DN100
DN200
粘度1Pa·s
DN25
DN50
DN100
DN200
0.5~0.9
0.7~1.0
1.0~1.6
0.3~0.6
0.5~0.7
0.7~1.0
1.2~1.6
0.1~0.2
0.16~0.25
0.25~0.35
0.35~0.55
续表2.1
介质
工作条件或管径范围
流速m/s
液氨
P=真空
P≤0.6MPa(G)
P≤2MPa(G)
0.05~0.3
0.8~0.3
1.5~0.8
氢氧化钠
浓度0~30%
30~50%
50~73%
2
1.5
1.2
四氯化碳
2
硫酸
浓度88~93%(铅管)
93~100%(铸铁管,钢管)
1.2
1.2
盐酸
(衬胶管)
1.5
氯化钠
带有固体
无固体
2~4.5
1.5
排出废水
0.4~0.8
泥状混合物
浓度15%
25%
65%
2.5~3
3~4
2.5~3
鼓风机吸入管
鼓风机排出管
10~15
15~20
气体
压缩机吸入管
压缩机排出管:
P<1MPa(G))
P=1~10MPa(G))
P>10MPa(G)
10~20
10~8
10~20
8~12
往复式真空泵吸入管
往复式真空泵排出管
13~16
25~30
油封式真空泵吸入管
10~13
续表2.1
介质
工作条件或管径范围
流速m/s
往复泵吸入管
往复泵排出管
0.5~1.5
1~2
水及粘度相似的液体
离心泵吸入管(常温)
离心泵吸入管(70~110℃)
离心泵排出管
高压离心泵排出管
1.5~2
0.5~1.5
1.5~3
3~3.5
齿轮泵吸入管
齿轮泵排出管
≤1
1~2
注:
①本表所列流速,在选用时还应参照相应的国家标准。
②氧气流速应参照《氧气站设计规范》(GB5003091).
③氢气流速应参照《氢氧站设计规范》(GB5017793).
④乙炔流速应参照《乙炔站设计规范》(GB5003191).
表2.2-1一般工程设计的管道压力降控制值
管道类别
最大摩擦压力降
kPa/100m
总压力降
kPa
液体
泵进口管
泵出口管:
DN40、50
DN80
DN100及以上
8
93
70
50
蒸汽和气体
公用物料总管
公用物料支管
压缩机进口管:
P<350kPa(G)
P>350kPa(G)
压缩机出口管
蒸汽
按进口压力的5%
按进口压力的2%
1.8~3.5
3.5~7
14~20
按进口压力的3%
表2.22每100m管长的压力降控制值(ΔPf100)
介质
管道种类
压力降
kPa
负压管道注
P≤49kPa
49kPa<P≤101kPa
1.13
1.96
通风机管道P=101kPa
1.96
输送气体的管道
压缩机的吸入管道
101kPa<P≤111kPa
111kPa<P≤0.45MPa
P>0.45MPa
1.96
4.5
0.01P
压缩机的排出管和其它压力管道
P≤0.45MPa
P>0.45MPa
4.5
0.01P
工艺用的加热蒸汽管道
P≤0.3MPa
0.3MPa<P≤0.6MPa
0.6MPa<P≤1.0MPa
10.0
15.0
20.0
自流的液体管道
5.0
输送液体的管道
泵的吸
入管道
饱和液体
不饱和液体
10.0~11.0
20.0~22.0
泵的排
出管道
流量小于150m3/h
流量大于150m3/h
45.0~50.0
45.0
循环冷却水管道
30.0
注:
表中P为管道进口端的流体之压力(绝对压力)。
2.3根据允许压力降和流量,利用表格确定管径
当管道的走向、长度、阀门和管件的设置情况确定后,按管道允许压力降、流体体积流量和动力粘度在表2.3—1、2、3、4中确定管径。
3管径核定
3.1初选管径后,应在已确定的工作条件及物料性质的基础上,按不同流动情况的有关公式,准确地作出管道的水力计算,再进一步核定下述各项:
3.1.1所计算出的管径应符合工程设计规定;
3.1.2满足介质在管道输送时,对流速的安全规定;
3.1.3满足噪声控制的要求。
表2.3—1油品管道的流量和压力降
ρ=800kg/m3,μ=5mm2/s,ε=0.2mm
管子规格
泵的吸入管道
泵的排出管道
DN
d;m
饱和液体
不饱和液体
qv,m3/h
U,m/s
△p,kpa/100m
qv,m3/h
U,m/s
△p,kpa/100m
qv,m3/h
U,m/s
△p,kpa/100m
20
0.0211
0.45
0.358
10.278
0.6
0.477
20.329
1.0
0.794
49.769
25
0.0273
0.45~0.80
0.210~0.380
3.668~9.904
0.6~1.2
0.285~0.569
4.894~20.131
1.0~1.8
0.475~0.854
14.650~48.641
40
0.0411
0.8~2.4
0.168~0.503
1.270~10.886
1.2~3.4
0.251~0.712
2.888~20.221
1.8~5.5
0.377~1.152
5.861~48.785
50
0.0523
2.4~4.5
0.310~0.582
3.086~10.280
3.4~6.5
0.440~0.840
6.253~19.989
5.5~10.0
0.711~1.293
14.737~44.114
80
0.0777
4.5~13.0
0.264~0.762
1.510~10.002
6.5~19.0
0.381~1.113
2.881~20.027
10~30
0.586~1.757
6.219~46.939
100
0.1017
13.0~27.0
0.445~0.923
2.682~10.058
19.0~40.0
0.650~1.368
5.313~20.824
30~60
1.026~2.052
12.211~44.703
150
0.1541
27~85
0.402~1.266
1.314~10.666
40~120
0.596~1.787
2.672~20.314
60~182
0.894~2.711
5.597~44.820
200
0.2031
85~170
0.729~1.458
2.720~9.804
120~250
1.029~2.144
5.129~20.270
182~380
1.561~3.458
11.141~45.097
250
0.2554
170~320
0.922~1.735
3.140~10.231
250~455
1.356~2.467
6.432~19.922
380~700
2.060~3.795
14.162~45.574
300
0.3039
320~500
1.255~1.915
4.309~9.941
455~720
1.742~2.757
8.312~19.913
700~1100
2.681~4.213
18.851~44.962
350
0.3336
500~640
1.589~2.034
6.237~9.921
720~920
2.288~2.924
12.43~19.834
1100~1400
3.496~4.449
27.988~44.552
400
0.3814
640~920
1.556~2.237
5.079~10.075
920~1310
2.237~3.185
10.075~19.81
1400~2000
3.404~4.863
22.504~44.886
450
0.4286
920~1260
1.771~2.426
5.622~10.216
1310~1800
2.522~3.466
11.001~20.178
2000~2700
3.851~5.198
24.798~44.337
500
0.4760
1260~1660
1.967~2.591
6.024~10.156
1800~2400
2.810~3.746
11.875~20.663
2700~3600
4.215~5.620
25.972~45.376
表2.3—2油品管道的流量和压力降
ρ=850kg/m3,μ=5mm2/s,ε=0.2mm
管子规格
泵的吸入管道
泵的排出管道
DN
d;m
饱和液体
不饱和液体
qv,m3/h
U,m/s
△p,kpa/100m
qv,m3/h
U,m/s
△p,kpa/100m
qv,m3/h
U,m/s
△p,kpa/100m
25
0.0273
0.2
0.95
10.382
0.4
0.190
20.782
0.9
0.427
46.760
40
0.0411
0.2~1.0
0.042~0.209
2.203~10.114
0.4~2.0
0.084~0.419
4.407~20.228
0.9~4.5
0.188~0.942
9.106~45.531
50
0.0523
1.0~2.8
0.129~0.362
3.857~10.800
2.0~5.6
0.259~0.724
7.715~21.601
4.5~9.0
0.582~1.164
17.360~51.832
80
0.0777
2.8~13.0
0.164~0.762
2.217~10.294
5.6~16.0
0.328~0.937
4.434~21.625
9.0~25.0
0.527~1.465
7.131~47.281
100
0.1017
13~22
0.445~0.752
3.507~10.530
16~32
0.524~1.094
4.316~20.286
25~50
0.855~1.710
13.163~46.422
150
0.1541
22~67
0.328~0.998
1.125~10.579
32~95
0.477~1.415
2.819~19.490
50~155
0.745~2.209
6.153~46.445
200
0.2031
67~138
0.575~1.183
2.762~9.990
95~205
0.815~1.758
5.206~20.106
155~320
1.329~2.744
12.270~44.580
250
0.2554
138~260
0.748~1.410
3.345~10.153
205~380
1.112~2.060
6.682~19.964
320~595
1.735~3.226
14.698~44.857
300
0.3039
260~415
0.996~1.589
4.412~10.070
380~610
1.455~2.336
8.633~20.109
595~950
2.279~3.638
19.241~44.886
350
0.3336
415~530
1.319~1.684
6.426~9.976
610~785
1.939~2.495
12.783~20.139
950~1220
3.019~3.877
28.450~44.890
400
0.3814
530~760
1.289~1.848
5.218~9.930
785~1120
1.909~2.723
10.554~19.980
1220~1750
2.966~4.255
23.334~44.986
450
0.4286
760~1040
1.463~2.002
5.648~9.939
1120~1540
2.156~2.965
11.343~20.181
1750~2390
3.369~4.602
25.441~44.995
500
0.4760
1040~1370
1.623~2.139
5.977~9.800
1540~2030
2.404~3.169
12.099~19.992
2390~3150
3.731~4.917
26.966~44.900
表2.3—3油品管道的流量和压力降
ρ=940kg/m3,μ=100mm2/s,ε=0.2mm
管子规格
泵的吸入管道
泵的排出管道
DN
d;m
饱和液体
不饱和液体
qv,m3/h
U,m/s
△p,kpa/100m
qv,m3/h
U,m/s
△p,kpa/100m
qv,m3/h
U,m/s
△p,kpa/100m
40
0.0411
0.29
0.061
10.812
0.59
0.124
21.998
1.3
0.272
48.469
50
0.0523
0.29~0.75
0.038~0.097
4.124~10.664
0.59~1.50
0.076~0.194
8.389~21.329
1.3~3.5
0.168~0.453
18.485~49.767
80
0.0777
0.75~3.75
0.044~0.220
2.189~10.945
1.5~7.5
0.088~0.439
4.378~21.891
3.5~17.0
0.205~0.996
10.216~49.619
100
0.1017
3.75~11.00
0.128~0.376
3.729~10.939
7.5~22.0
0.257~0.752
7.459~21.879
17~50
0.581~1.710
16.906~49.716
150
0.1541
11~58
0.164~0.864
2.075~10.942
22.0~85.0
0.328~1.266
4.151~16.036
50~130
0.745~1.936
9.433~48.948
200
0.2031
58~110
0.497~0.943
3.626~6.878
85~170
0.729~1.458
5.315~21.089
130~258
1.115~2.212
13.188~44.844
250
0.2554
110~210
0.596~1.139
2.750~10.280
170~315
0.922~1.708
7.102~21.312
258~480
1.399~2.603
14.765~44.250
300
0.3039
210~340
0.804~1.302
4.501~10.460
315~515
1.206~1.972
9.151~21.837
480~775
1.838~2.968
19.335~44.547
350
0.3336
340~445
1.081~1.414
6.717~10.901
515~655
1.637~2.082
14.001~21.281
775~1000
2.463~3.178
28.545~44.609
400
0.3814
445~630
1.082~1.532
5.770~10.524
655~940
1.593~2.286
11.251~21.112
1000~1440
2.431~3.501
23.529~44.712
450
0.4286
630~870
1.213~1.675
6.050~10.553
940~1300
1.810~2.503
12.104~21.296
1440~1980
2.772~3.812
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