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管径选择与管道压力降计算
第一部分 管径选择
1． 应用范围和说明
1.0.1 本规定适用于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。
1.0.2 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。
1.0.3 当按预定介质流速来确定管径时，采用下式以初选管径：
d=18.81W0.5 u-0.5 ρ-0.5 (1.0.3—1)
或 d=18.81V00.5 u-0.5 (1.0.3—2)
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；
ρ——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2.0.1。
1.0.4 当按每100m计算管长的压力降控制值(⊿Pf100)来选择管径时，采用下式以初定管径：
d＝18.16W0.38 ρ-0.207 µ0.033 ⊿Pf100 –0.207 (1.0.4—1)
或 d＝18.16V00.38 ρ0.173 µ0.033 ⊿Pf100 –0.207 (1.0.4—2)
式中
µ——介质的动力粘度，Pa·s；
⊿Pf100——100m计算管长的压力降控制值，kPa。
推荐的⊿Pf100值见表2.0.2。
1.0.5 本规定除注明外，压力均为绝对压力。
2． 管道内流体常用流速范围和一般工程设计中的压力降控制值
2.0.1 管道内各种介质常用流速范围见表2.0.1。表中管道的材质除注明外，一律为钢。该表中流速为推荐值。
2.0.2 管道压力降控制值见表2.0.2－1和表2.0.2－2，该表中压力降值为推荐值。

3． 核定
3.0.1 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：
3.0.2 所计算出的管径应符合工程设计规定；
3.0.3 满足介质在管道输送时，对流速的安全规定；
3.0.4 满足噪声控制的要求。

第二部分 管道压力降计算
1 单相流(不可压缩流体)
1.1 简述
1.1.1 本规定适用于牛顿型单相流体在管道中流动压力降的计算。在化工工艺专业已基本确定各有关主要设备的工作压力的情况下，进行系统的水力计算。根据化工工艺要求计算各主要设备之间的管道(包括管段、阀门、控制阀、流量计及管件等)的压力降，使系统总压力降控制在给定的工作压力范围内，在此基础上确定管道尺寸、设备接管口尺寸、控制阀和流量计的允许压力降，以及安全阀和爆破片的泄放压力等。
1.1.2 牛顿型流体是流体剪应力与速度梯度成正比而粘度为其比例系数。凡是气体都是牛顿型流体，除由高分子等物质组成的液体和泥浆外，多数液体亦属牛顿型流体。
1.2 计算方法
1.2.1 注意事项
1.2.1.1 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。通常，对平均需要使用5～10年的钢管，在摩擦系数中加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％。的安全系数。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，但对静压力降和其它压力降不乘系数。
1.2.1.2 计算准确度
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。
1.2.2 管 径
1.2.2.1 确定管径的一般原则
(1) 应根据设计条件来确定管道直径，需要时，可以有设计条件下压力降15％～25％的富裕量，但以下情况除外：
a. 有燃料油循环管路系统的排出管尺寸，应考虑一定的循环量；
b. 泵、压缩机和鼓风机的管道，应按工艺最大流量(在设备设计允许的流速下)来确定尺寸，而不能按机器的最大能力来确定管道尺寸；
c. 间断使用的管道(如开工旁路管道)尺寸，应按可能得到的压差来确定。
(2) 在允许压力降范围内，应采用经济管径，某些管道中流体允许压力降范围见表1.2.2—1。
(3) 某些对管壁有腐蚀及磨蚀的流体，由流速决定管径，其流速见表1.2.2－2。
1.2.2.2 管径计算
计算公式如下： (1. 2. 2－1)
式中
d——管道内直径，mm；
Vf——流体体积流量，m3/h；
u——流体平均流速，m/s；
W——流体质量流量，kg/h；
ρ——流体密度，kg/m3。
通常可由图1.2.2—1或图1.2.2—2查得管径。

某些管道中流体允许压力降范围 表1.2.2—1
序号
管道种类及条件
压力降范围kPa(100m管长)
l
蒸汽 P＝6.4～IOMPa(表)
46～230

总管 P< 3.5MPa(表)
12～35

P ≥3.5MPa(表)
23～46

支管 P< 3.5MPa(表)
23～46

P ≥3.5MPa(表)
23～69

排气管
4.6～12
2
大型压缩机 >735kW

进口
1.8～9

出口
4.6～6.9

小型压缩机进出口
2.3～23

压缩机循环管道及压缩机出口管
0.23～12
3
安全阀

进口管(接管点至阀)
最大取整定压力的3%

出口管
最大取整定压力的10%

出口汇总管
最大取整定压力的7.5%
4
一般低压下工艺气体
2.3～23
5
一般高压工艺气体
2.3～69
6
塔顶出气管
12
7
水总管
23
8
水支管
18
9
泵

进口管
最大取8

出口管< 34 m3／h
35～138

34～110 m3／h
23～92

>110 m3／h
12～46

某些对管壁有腐蚀及磨蚀流体的流速 表1. 2. 2－2
序 号
介质条件
管道材料
最大允许流速 m／S
l
烧碱液(浓度>5％)
碳钢
1.22
2
浓硫酸(浓度>80％)
碳钢
1.22
3
酚水(含酚>1％)
碳钢
0.9l
4
含酚蒸汽
碳钢
18.00
5
盐水
碳钢
1.83

管径≥900
衬水泥或沥青钢管
4.60

管径<900
衬水泥或沥青钢管
6.00
注：当管道为含镍不锈钢时，流速有时可提高到表中流速的10倍以上。

1.2.3 管路
1.2.3.1 简单管路
凡是没有分支的管路称为简单管路。
(1) 管径不变的简单管路，流体通过整个管路的流量不变。
(2) 由不同管径的管段组成的简单管路，称为串联管路。
a. 通过各管段的流量不变，对于不可压缩流体则有
Vf＝Vf1=Vf2=Vf3…… (1.2.3—1)
b. 整个管路的压力降等于各管段压力降之和，即
⊿P＝⊿Pl+⊿P2+⊿P3＋…… (1.2.3—2)
1.2.3.2 复杂管路
凡是有分支的管路，称为复杂管路。复杂管路可视为由若干简单管路组成。
(1) 并联管路 在主管某处分支，然后又汇合成为一根主管。
a. 各支管压力降相等，即
⊿P＝⊿Pl＝⊿P2＝⊿P3…… (1.2.3—3)
在计算压力降时，只计算其中一根管子即可。
b. 各支管流量之和等于主管流量，即
Vf＝Vf1＋Vf2＋Vf3十…… (1.2.3—4)
(2) 枝状管路 从主管某处分出支管或支管上再分出支管而不汇合成为一根主管。
a. 主管流量等于各支管流量之和；
b. 支管所需能量按耗能最大的支管计算；
c. 对较复杂的枝状管路，可在分支点处将其划分为若干简单管路，按一般的简单管路分别计算。
1.2.4 管道压力降计算
1.2.4.1 概述
(1) 管道压力降为管道摩擦压力降、静压力降以及速度压力降之和。
管道摩擦压力降包括直管、管件和阀门等的压力降，同时亦包括孔板、突然扩大、突然缩小以及接管口等产生的局部压力降；静压力降是由于管道始端和终端标高差而产生的；速度压力降是指管道始端和终端流体流速不等而产生的压力降。
(2) 对复杂管路分段计算的原则，通常是在支管和总管(或管径变化处)连接处拆开，管件(如异径三通)应划分在总管上，按总管直径选取当量长度。总管长度按最远一台设备计算。
(3) 对因结垢而实际管径减小的管道，应按实际管径进行计算。
雷诺数按下式计算：
（1.2.4－1）
式中
Re——雷诺数，无因次；
u——流体平均流速，m／s；
d——管道内直径，mm；
µ——流体粘度，mPa·s；
W——流体的质量流量，kg／h；
Vf——流体的体积流量，m3／h；
ρ——流体密度，kg／m3。
(4) 管壁粗糙度
管壁粗糙度通常是指绝对粗糙度(ε)和相对粗糙度(ε／d)。
绝对粗糙度表示管子内壁凸出部分的平均高度。在选用时，应考虑到流体对管壁的腐蚀、磨蚀、结垢以及使用情况等因素。如无缝钢管，当流体是石油气、饱和蒸汽以及干压缩空气等腐蚀性小的流体时，可选取绝对粗糙度ε＝o.2mm；输送水时，若为冷凝液(有空气)则取ε＝0.5mm；纯水取ε＝0.2mm；未处理水取ε＝0.3～0.5mm；对酸、碱等腐蚀性较大的流体，则可取＝l mm或更大些。
对相同绝对粗糙度的管道，直径愈小，对摩擦系数影响程度愈大，因此用ε和d的比值ε／d来表示管壁粗糙度，称为相对粗糙度。在湍流时，管壁粗糙度对流体流动的摩擦系数影响甚大。
摩擦系数(λ)与雷诺数(Re)及管壁相对粗糙度(ε／d)的关系见图1.2.4—1所示；在完全湍流情况下，清洁新管的管径(d)占绝对粗糙度(ε)的关系见图1.2.4—2所示。
某些工业管道的绝对粗糙度见表1.2.4—1；相对粗糙度由图1.2.4—2查得。
某些工业管道的绝对粗糙度 表1. 2.4—1
序 号
管 道 类 别
绝对粗糙度(c) mm
1
2
3
4
5
6
7
金属管
无缝黄铜管、铜管及铅管
新的无缝钢管或镀锌铁管
新的铸铁管
具有轻度腐蚀的无缝钢管
具有显著腐蚀的无缝钢管
旧的铸铁管
钢板制管
0.01～0.05
0.1～0.2
0.25～0.42
0.2～0.3
0.5以上
0.85以上
0.33
8
9
10
11
12
13
非金属管
干净玻璃管
橡皮软管
木管道
陶土排水管
接头平整的水泥管
石棉水泥管
0.0015～0.01
0.01～0.03
0.25—1.25
0.45～6.0
0.33
0.03～0.8

(5) 流动型态
流体在管道中流动的型态分为层流和湍流两种流型，层流与湍流间有一段不稳定的临界区。湍流区又可分为过渡区和完全湍流区。工业生产中流体流型大多属于过渡区，见图1.2.4—1所示。
确定管道内流体流动型态的准则是雷诺数(Re)。

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<Re<4000，在计算中，当Re>3000时，可按湍流来考虑，其摩擦系数和雷诺数及管壁粗糙度均有关，当粗糙度一定时，摩擦系数随雷诺数而变化。
(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：
(1. 2. 4－3)
(1. 2. 4－4)
因此

(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；
⊿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
(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。
层流
(1.2.4－8)
（b）湍流
（1. 2. 4－9）
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：
（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：
（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。
d. 阀门、管件等的局部压力降
流体经管件、阀门等产生的局部压力降，通常采用当量长度法和阻力系数法计算，分述如下：
(a) 当量长度法
将管件和阀门等折算为相当的直管长度，此直管长度称为管件和阀门的当量长度。计算管道压力降时，将当量长度加到直管长度中一并计算，所得压力降即该管道的总摩擦压力降。常用管件和阀门的当量长度见表1.2.4—2和表1.2.4—3。
表1.2.4—2和表1.2.4—3的使用说明为：
① 表中所列常用阀门和管件的当量长度计算式，是以新的清洁钢管绝对粗糙度ε＝0.046mm，流体流型为完全湍流条件下求得的，计算中选用时应根据管道具体条件予以调整。
② 按①条件计算，可由图1.2.4—1查得摩擦系数(λT)(完全湍流摩擦系数)，亦可采用1.2.4—4中数据。

续表1.2.4—3

图中： d——内直径或表示内直径长度；
r——曲率半径；
α——角度。
新的清洁钢管在完全湍流下的摩擦系数
(由图1. 2.4—1查得) 表1.2.4—4
公称直径
(DN)mm
15
20
25
32
40
50
65～80
100
125
150
200～250
300～400
450～600
摩擦系数
(λT)
0.027
0.025
0.023
0.022
0.02l
0.019
0.018
0.017
0.016
0.015
0.014
0.013
0.012
(b) 阻力系数法
①管件或阀门的局部压力降按下式计算，式中有关符号见图1.2.4—3所示。
(1.2.4——12)
式中
⊿PK——流体经管件或阀门的压力降，kPa；
K——阻力系数，无因次。
其余符号意义同前。
逐渐缩小的异径管
当θ≤45°时
(1.2.4—13)

当45°<θ≤180°时
(1.2.4—14)
逐渐扩大的异径管
当θ≤45°时
(1.2.4—15)
当45°<θ≤180°时
(1.2.4—16)
式中各符号意义同前，并见图1.2.4—3说明。

图中符号说明：
a1、a2——异径管的小管段、大管段截面积；
d1、d2——异径管的小管段、大管段内径；
θ——异径管的变径角度。
图1.2.4—3 逐渐缩小及逐渐扩大的异径管[应用式(1.2.4—13～16)]
②通常，流体经孔板、突然扩大或缩小以及接管口等处，将产生局部压力降。
突然缩小和从容器到管口(容器出口)按下式计算：
(1.2.4—17)
突然扩大和从管口到容器(容器进口)按下式计算：
(1.2.4—18)
式中
⊿PK——局部压力降，kPa；
K——阻力系数，无因次，见表1.2.4—5。通常取：K＝0.5；
KV——管件速度变化阻力系数，无因次。
其余符号意义同前。
管件速度变化阻力系数KV＝1－()4。对容器接管口，()4值甚小，可略去不计，故KV＝l。因此，通常K+KV＝1.5，K－KV＝－0.5；将此关系式分别代入式(1.2.4—17)和式(1.2.4—18)得：
容器出口 (1.2.4—19)
容器进口 (1.2.4—20)
当⊿PK为负值，表示压力回升，计算中作为富裕量，略去不计。
完全湍流时容器接管口阻力系数，在要求比较精确的计算中，可查表1.2.4—5，层流时阀门和管件的阻力系数见表1.2.4—6。
容器接管口的阻力系数(K)(湍流) 表1.2.4—5
1
容器的出口管(接管插入容器) 1. 0
2
容器或其它设备进口(锐边接口) 1.0
3
容器进口管(小圆角接口) 1.0
4
容器的进口管(接管插入容器) 0.78
5
容器或其它设备出口(锐边接口) 0.5
6
容器的出口管(小圆角接口) 0.28
7
容器的出口管(大圆角接口) 0.04

管件、阀门局部阻力系数(层流) 表1.2.4—6
序 号
管件及阀门名称
局部阻力系数
(K)
Re＝1000
Re＝500
Re＝100
Re＝50
l
90°弯头(短曲率半径)
0.9
1.0
7.5
16
2
三通(直通)
0.4
0.5
2.5

(分枝)
1.5
1.8
4.9
9.3
3
闸 阀
1.2
1.7
9.9
24
4
截止阀
11
12
20
30
5
旋 塞
12
14
19
27
6
角 阀
8
8.5
11
19
7
旋启式止回阀
4
4.5
17
55
(2) 非圆形截面管
a. 水力半径：水力半径为流体通过管道的自由截面积与被流体所浸润的周边之比，即
RH＝A/C (1.2.4—21)
b. 当量直径：当量直径为水力半径的四倍，即
De＝4 RH (1.2.4—22)
c. 压力降：用当量直径计算湍流非圆形截面管压力降。
计算公式如下：
(1.2.4—23)
各式中
RH——水力半径，m；
A——管道的自由截面积，m2；
C——浸润周边，m；
De——管道的当量直径，m。
其余符号意义同前。
式(1.2.4—23)对非满流的圆截面管也适用，但不适用于很窄或成狭缝的流动截面，对矩形管其周边长度与宽度之比不得超过三比一，对环形截面管可靠性较差。对层流用当量直径计算不可靠，在必须使用当量直径计算时，应对摩擦系数进行修正，即
(1.2.4—24)
式中
——雷诺数，无因次；
J——常数，无因次，见表1.2.4—7。
某些非圆形管的当量直径(D)及常数(J) 表1.2.4—7
序 号
非圆形截面管
当量直径
(De)m
常 数
(J)
1
正方形，边长为d
O
57
2
等边三角形，边长为a
0.58a
53
3
环隙形，环宽度b＝(d1－d2)／2(d1为外管内径，d2为内管外径)
d1～d2
96
4
长方形，长为2a，宽为a
1.3a
62
5
长方形，长为4ad，宽为a
1.6a
73
(3) 冷却水管
冷却水管有结垢，推荐采用哈森—威廉①的经验公式进行计算，即
(1.2.4—25)
式中
⊿Pf——摩擦压力降，kPa；
Vf——冷却水体积流量，m3／h；
CHW——Hazen-Williams系数
铸铁管CHW＝100
衬水泥铸铁管CHW＝120
碳钢管CHW＝112
玻璃纤维增强塑料管CHW＝150
d——管道内直径，mm；

① 哈森—威廉式即Hazen—Williams式。
L——管道长度，m。
式(1.2.4—25)仅在流体的粘度约为1.1mPa·s(水在l5.5℃时的数值)时，其值才准确。水的粘度随温度而变化，0℃时为1.8mPa·s；100℃时为0.29mPa·s。在0℃时可能使计算出的摩擦压力降增大20%，100℃时可能减小20%。其它流体当粘度和水近似时，也可用此公式计算。
(4) 螺旋管
流体经螺旋管的摩擦压力降按下式计算：
(1.2.4—26)
(1.2.4—27)
式中
⊿Pf——螺旋管摩擦压力降，kPa；
fc、λc——螺旋管摩擦系数，由图1.2.4—4得出(λc＝4 fc)；
K——螺旋管进、出口连接管口的阻力系数，由表1.2.4—5查得；如果出口管
口直接与螺旋管相切连接，则滞流时K＝0.5，湍流时K＝0.1；
u——流体平均流速，m／s；
ρ——流体密度，kg／m3；
Lc——螺旋管长度，m；
D——螺旋管管子内直径，m；
Dc——螺旋管直径(以管中心为准)，m；
H——螺距(以管中心为准)，m；
n——螺旋管圈数。

求fc步骤：
1.层流：当Re<(Re)c，(Re) c由曲线①而得：光滑管fc＝16B／Re；新钢管fc＝19.2B／Re，B由曲线②而得。
2.湍流：当Re>(Re)c，f由曲线③而得：光滑管fc＝c+f，c由曲线④而得；新钢管fc＝E(c+f)，E由曲线⑤而得。
图1.2.4—4 螺旋管摩擦系数

1.2.5 计算步骤及例题
1.2.5.1 计算步骤
(1) 已知管径、流量求压力降
a. 计算雷诺数以确定流型；
b. 选择管壁绝对粗糙度，计算相对粗糙度，查图1.2.4—1得摩擦系数；
c. 求单位管道长度的压力降；
d. 确定直管长度和管件及阀门等的当量长度；
e. 分别求出⊿Pf、⊿PN和⊿PS得到管道的总压力降。
(2) 已知允许压力降、流量求管径
a. 选定合理流速估算管径；
b. 计算雷诺数确定流型；
c. 选择管壁粗糙度查摩擦系数；
d. 求单位管道长度的压力降；
e. 确定直管长度和管件及阀门等的当量长度；
f. 分别求出⊿Pf、⊿P N和⊿PS，其和则为总压力降；
g. 得到总压力降后，按额定负荷进行压力降平衡计算和核算管径。如计算的管径与最初估算的管径值不符，则按上述步骤重新计算，直至两者基本符合，最后以105%负荷进行校核。
以上仅为管道计算的一般步骤，计算时应按实际情况确定计算步骤后再进行计算。
1.2.5.2 例题
例1：某液体反应器系统，由反应器经一个控制阀和一个流量计孔板，将液体排入一个储槽中，反应器中的压力为540kPa，温度为35℃，反应器中液体的密度为930kg／m3，粘度为9.1×10-4Pa·s，流经控制阀时基本上没有闪蒸，质量流量为4900kg／h，管道为钢管，求控制阀的允许压力降。
解：
选流体流速为1.8m／s，则管径为

选用内直径为33mm管(Ф38×2.5)，则实际流速为

雷诺数
（湍流）
摩擦系数
取管壁绝对粗糙度ε＝0.2，则相对粗糙度ε／d＝0.2／33＝0.0061，查图
1.2.4—1，得摩擦系数λ＝0.0336≈0.034
单位管道长度的摩擦压力降

当量长度(管件及阀门均为法兰连接)
直管176m
90°弯头(曲率半径为2倍，管内径15个) 0.4×15＝6m
三通(6个直通，两个支流)0.66×6+1.98×2＝7.92m
闸阀(4个全开)0.264×4＝1.06m
总长度(以上合计)190.98＝191m
因此，摩擦压力降为：

反应器出口(锐边)
查表1.2.4—5得K＝0.5，又KV＝1，则

储槽进口(锐边)：
查表1.2.4—5得K＝1，又KV＝1，故⊿PN＝0
取孔板允许压力降为35kPa
以上摩擦压力降之和为267.4+92.04+35＝304.44kPa
反应器和储槽的压差为

控制阀的允许压力降(⊿PV)为以上压差与以上各项摩擦压力降之和的差值，即

计算
通常此值为25%~60%，故计算结果可以使用。
例2：一并联输油管路，总体积流量10800m3／h，各支管的尺寸分别为L1＝1200m，L2＝1500m，L3＝800m；管道内直径d1＝600mm，d2＝500mm，d3＝800mm；油的粘度为5.1mPa·s，密度为890kg／m3，管道材质为钢，求并联管路的压力降及各支管的流量。
解：
并联管路各支管压力降相等，即
⊿Pl＝⊿P2＝⊿P3，即

则
又因
设管壁绝对粗糙度ε1＝ε2＝ε3，取钢管ε＝0.2mm
εl／dl＝0.2／600＝3.33×10-4
ε2／d2＝0.2／500＝4×10-4
ε3／d3＝0.2／800＝2.5×10-4
设流体在全湍流条件下流动，则又与Re无关，查图1.2.4—1得：
λ1＝0.0153，λ2＝0.016，λ3＝0.0144
由
＝
＝2057983：1141088.7：5333333.3
＝1：0.554：2.592

校核λ值：

查图1.2.4—1得λ1＝0.0173，λ2＝0.0185，λ3＝0.0159，与原假设不符，应重新计算。
第二次假设
λ1＝0.0173，λ2＝0.0185，λ3＝0.0159
则 ＝
＝1935372：1061191：5075530
＝1：0.5483：2.6225
所以

核校λ值：

查图1.2.4－1得λ1＝0.0173，λ2＝0.0185，λ3＝0.0159，与假设值符合，故Vf1＝2589m3/h；Vf2＝1209m3/h；Vf3＝6791m3/h可作为本题答案。
并联管路压力降
⊿P＝⊿Pl＝⊿P2＝⊿P3

三根支管压力降差别极微，即流量与实际流量略有差别，计算结果是正确的，可取⊿P值为99.76kPa(或100kPa)。
1.2.6 管道计算表
1.2.6.1 用途
将计算结果填入表中，供各版次管道仪表流程图(P&ID)使用。
1.2.6.2 专业关系
(1) 化工工艺专业提供设备压力降、系统允许压力降以及有关物性数据等，管道及布置专业提供设备布置图，设备专业提供设备总装配图以及自控专业提供流量计孔板压差等。
(2) 不对外专业提出条件
1.2.6.3 编制时间
和各版P&ID相适应，即每版P&ID应有相应的管道计算表。
1.2.6.4 编制步骤及说明
(1) 填写已有条件。
(2) 参照计算步骤逐项计算包括管道(直管、管件及阀门等)、控制阀、流量计孔板等的压力降，使这些压力降之和小于系统允许压力降，将最终计算结果填入表中，见表1.2.6。
管 道 计 算 表
(单 相 流) 表1.2.6
管道编号和类别

自

至

物料名称

流量 m3／h

分子量

温度 ℃

压力 kPa

粘度 mPa·s

压缩系数

密度 kg／m3

真空度

管道公称直径 mm

表号或外径×壁厚

流速 m／s

雷诺数

流导 cm3／s

压力降 kPa(100m)

直管长度 m

管件当量长度m
弯头90°

三 通

大小头

闸 阀

截止阀

旋 塞

止逆阀

其 它

总长度 m

管道压力降 kPa

孔板压力降 kPa

控制阀压力降 kPa

设备压力降 kPa

始端标高 m

终端标高 m

静压力降 kPa

设备接管口压力降 kPa

总压力降 kPa

压力(始端) kPa

压力(终端) kPa

版次或修改
版 次

日 期

编 制

校 核