可压缩流体管径的初步确定
众所周知,对于不可压缩流体而言,管道压力降计算是确定管道直径的重要依据;是系统水力学计算的一个重要组成部分。如果管线直径过大,虽然管线压力降减小了,但随着管径增大会导致管道投资成本的增加;但如果管线直径过小,管线压力降较大,需要高扬程的增压设备,这样不仅增加设备投资同时导致整个装置的能耗增加,长期运行成本升高。对于可压缩流体,这一点同样适用。因此,管径的合理、经济选择对于一个化工装置设计相当重要。但如果想要经济、合理的选择管径,管道压力降的计算就是重要的依据。下面介绍一下如何初步确定可压缩流体的管道管径。
管道内的流体实际上都是可压缩的,然而,在许多流动中,流体的密度变化很小,几乎可以忽略,我们称为不可压缩流体,当流体流动过程中,流体体积变化过程明显时,将流体视为可压缩流体。流体的可压缩性是指流体受压,体积缩小,密度增大,除去外力后能够恢复原状的性质,可压缩流体实际上是流体的弹性。
P=2T[S]/D 式中:P——管内水压强,MPa;D——管内径,mm;[S]——管材的许用拉应力强度MPa,T——管壁厚,mm。
这个公式是取单位长度的水管,进行受力分析得到的。
意思是取单位长度的水管,并剖开,取出一半,研究作用于它上面万豪的水压力与管壁拉力的平衡,即可得到这个公式。
(水压力就是PD,管壁拉力就是2T[S],二者相等,即PD=2T[S],两边除以D即得本公式。)
所谓 承受压力是指在系数等于1时所能承受的压力。
上面公式没考虑系数,如果考虑系数K(K大于1),则 P=2T[S]/(KD)
无缝管,焊管,不锈管都能用这个公式,但式中的管材的许用拉应力强度[S]各有不同,焊管的[S]还取决于焊缝的质量。
要强调的是这里承受压力是指管道的内水压强,而不是管道外部的压强,流体无缝管管道外部的承受压力应另加考虑。
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焊管用作输送流体管时,与普通钢管有不同的要求:焊缝不允许泄露。对于API之类要求的焊管,还要求对每一根焊管的焊缝进行超声波探伤和水压试验;对于输送具有腐蚀性的化工溶液,所有钢管必须进行内壁防腐蚀处理;流体管都需要去除内毛刺,以减少流体输送阻力。
流体管制造方法:一般锅炉管使用温度在450℃以下,国产管主要用10号、20号碳结钢热轧管或冷拔管制造。高压锅炉管使用时经常处于高温和高压条件,管子在高温烟气和水蒸气的作用下,会 生氧化和腐蚀。要求钢管具有高的持久强度,高的抗氧化腐蚀性能,并有良好的组织稳定性。