化工流体管路设计讲解

㊃浙虹工艺*孝流体输送管路设计

目录

1.任务书

2.设计过程

2.1 流程图

2.2 管道设计

2.2.1 主管道规格确定

2.2.2 管道特性方程估算

2.3 泵的设计

2.3.1 项目基础数据及相关信息

2.3.2泵型号确定及其基础特性参数

2.3.3泵工作点确定及其性能参数的校正

2.3.4泵的安装高度估算

2.4 设计结果一览图表

3．条件变化对输送系统的影响分析

4．操作过程及注意事项

5．设计评述

6．参考文献

7.符号说明

、任务书

某工厂需要将一定量溶剂从贮槽送往高位槽,两槽液面稳定, 其间的垂直距离为10m,溶剂温度20C，溶剂贮槽液面与地面的距离为3m,试解决下列问题:

⑴选择输送管子，并画出示意图；⑵选择合适类型的泵；⑶求泵的轴功率和电

机功率；⑷确定泵的安装位置；⑸确定泵的工作点、损耗在阀门上的轴功率；

⑹现若流量需增加10%,可采取什么措施？分析管路设计中可行的节能措施。

注：学号单号同学选用溶剂为乙醇，双号同学选用溶剂为甲醇，输送量为（50+ 学号最后两位）吨/小时。

要求：查阅相关工程设计手册或其它文献，写出设计报告，对工艺参数的选用附上相关出处。

二、设计过程

1.流程图

2. 管道设计 2.1物理参数及操作环境

条件在20 T ，即303.15K 下进行，储罐A 与大气相通，其液面上方大气压 假定为1atm,离心泵根据管路计算选择。输送量为 61000kg/h 。

常压、303.15K 下，乙醇的物性数据为：密度p =789kg/m 3,黏度卩 =1.15*10-3Pa • s 。

2.2管径、流速、雷诺数的计算与流型的判断

工程设计中.易燃易爆液体管道直径的大小.与安全流 速值的大小有直接的关系。根据化工设计手册

[1]

乙醇的安全流速u w 5m/s,结合乙醇在管路输送的经济 流速[2]，和泵吸入管的推荐流速

0.5 w u w 2.0m/s 和排出管

的推荐流速 2.4 w u w 3.0m/s[3]。

假定液体在吸入管道内的流速

u °=2.2 m s ，在泵排出管

内的流速 u 1=3.0m/s,已知流量 V 77.3m 3/h 0.0215 m 3/s ，由

..d 2

流量计算式

V

- u

得吸入管径为：

同理得排出管径为:

查流体输送用不锈钢无缝钢管规格表【 4】

选取吸入管规格 121mm 4 mm

。则吸入管内径

=96

mm

实际流速为： V a

0.0215

c —c / u 0

-

2 2.143m/s

(

d

0\

2

0.113

吸入管雷诺数 Re 0 ■d °虬 0.113 2.143 3 789 166142.1 >4000 1.15 10 3

因此可判断流体的流形为湍流。

选取排出管规格

102mm 3.5mm 。贝U 排出管内径

因此可判断流体的流形为湍流。

查某些工业管道的绝对粗糙度表得新的无缝钢管绝对粗糙 度£ =0.02mm , 由于Re=4*103〜3*106,管内径50〜200mm,所以我们用顾毓 珍公式 0.01227兰学公式：算得吸入管入为 0.0201，排出

Re

管入为0.0196。

4、管道特性方程估算

(1) 管件阀门数据

由初步设计图分析及查管件和阀件的局部阻力系数

值

表可得本项目所需阀门管件基础数据如下表所示：

实际流速为： u 1

七

0.0215

2 3.03m/s

也2

3-嘗

d 1 102 3.5 2mm 95mm ,

排出管雷诺数Re 1

d 1u 1

95 10 3 3.03 789

1.15 10

3

197490.

1

=1.6563m

(3)局部阻力的计算。 2. 标准弯头造成的局部阻力。

由管件与阀门的局部阻力系数表可查得，

其90°的标准弯头

E =0.75

3. 闸阀造成的局部阻力。

管件与阀门的局部阻力系数表可查得全开的闸阀的E

4.涡轮流量计

在80〜100之间，E 取2.42 综上，计算局部阻力

H f1 =

(2)直管摩擦阻力的计算

2

H fi =

■ 2

L 0 U 0

d 。2g

■ 2

L i U i

d 1 2g 0.113

0.0201

2

u 0

+ 15

2 g 0.095

0.0196

=0.17

U。2U1 2g12g 0.75 0.170.5

2.1432

2* 9.81

2.42 0.17* 2 10.75

3.032

2* 9.81

=2.443m

综上可得总管路的特性方程为：

He =z+h f =10+1.6563+2.443=14.0993m (He 单位m )

4管路的特性方程的计算

2 p

U

b

z

2

在特定的管路系统中，于一定条件下操作时，上式中动能一项可以忽略，△ △ p/p g 均为定值，令

K= △ z +△ p/ p g= (△ Z A + △ P A / p g )

=(10+ . +(14+C.2、\ T k ■: 乂-二

=43.809m

G=E {(入 ={0.0236 (6+6.5+2.7+0.6)/0.09+1}(..)三十{0.0246 (10+1.5+0.5)/0.077+

，

）：=1.65：104 s 2/m 5

因此管路的特性方程可以表示为：

H e =43.809+1.65；104Q e

H f

H f ，对于特定管路，可令

G

e

d

将上式进一步简化为

H e

2

K GQ e 。

2

d

3 A + (△ Z B + △ P B / p g ) 可将上式简化为H e K 在本设计中: