SLDI 233A15 中 国 石 化 集 团 兰 州 设 计 院 标 准(设备进出口压力损失).pdf

中 国 石 化 集 团 兰 州 设 计 院 标 准 SLDI 233A15-98 SLDI 233A15-98 0 新 编 制 全部 修改 标记 简 要 说 明 修改 页码 编制 校核 审核 审定 日期 1999 - 05 - 21 发布 1999 - 06 - 01 实施 中国石化集团兰州设计院 设备进、出管口压力损失计算设备进、出管口压力损失计算 工程设计标准 中国石化集团兰州设计院 SLDI 233A15-98 实施日期1999.06.01 第 1 页 共 7 页 1 设备进、出管口压力 损失计算 1 应用范围和说明 1.1 本规定适用于单独计算设备进、出管口的压力损失。这部分阻力是系统压力降的一部分，称为局 部阻力。 它是由于液体经过设备的进口或出口时， 流体的流速或流动方向突然发生变化， 以致出现涡流， 增加了流体质点的相对运动和内部摩擦作用而形成的。 1.2 设备进、出管口的压力损失有三种表示方法 1.2.1 采用管中流体速度头与局部阻力系数表示。 1.2.2 采用压力降表示。 1.2.3 采用直管当量长度，将流体产生的局部阻力折合成相当于流体流过同直径的直管某个长度的管 道产生的阻力表示。 1.3 与流体速度头一起表示管子进、出口阻力的局部阻力系数，与设备的接管形式有关见图 7.1。设 备进、出口压力损失一般可按锐边进、出管口进行保守推测速度头损失。 1.4 本规定除注明外，压力均为绝对压力。 2 设备进、出管口压力损失表达式 2.1 用速度头与局部阻力系数表示的表达式 hfKu2/2g 2.1 式中 hf设备进、出管口压力损失，m 液柱； K局部阻力系数，取决于管道进、出口的形状配置，可查阅图 7.1； g重力加速度，9.81m/s2； u流体在设备进口管或设备出口管内流速，m/s。 2. 2 用压力降表示的表达式 ∆Pghfρg 2.2 式中 ∆Pg设备进、出管口压力损失，Pa； ρ根据上游流体的温度T、压力P和分子量M确定的流体密度，kg/m3； 其余符号意义同前。 式2.2通常用在以压力降表示的水力计算中。 2.3 用当量长度表示的表达式 hfλ L D u g e 2 2 2.3 式中 hf设备进、出管口压力损失，m 液柱； D设备进口或出口管子的内径，m； Le设备的管口相当于管道的当量长度，见表 7.2，m； λ摩擦系数； 其余符号意义同前。 3 计算中应注意的问题 3.1 可压缩流体 当可压缩性流体在管口流动时， 由于克服流体阻力而使压力降低， 流体的体积密度就要发生变化。 因此，对可压缩性流体进行水力计算时，必须考虑流体密度变化引起的阻力变化。在高压系统中进口或 出口压力损失按同一速度头计所引起密度变化很小，通常可以忽略不计；而在低压系统中该压力损失 所引起密度变化的影响是不能忽略的，尤其在真空系统中。 3.2 易闪蒸流体 SLDI 233A15-98 2 当容器中流体的压力或液柱头发生变化时， 设备进、 出口管内流体在流速一定和压力降低时可能会 出现闪蒸。因此，必须在容器内给以足够的液柱头和/或足够的设备进、出口管径尺寸，使之降低流体 速度以防止闪蒸， 从而减少流体进、 出设备管口的压力损失和减少由于加速度在设备管口中产生的压力 变化。 4 设备进口压力损失计算 4.1 定义 设备进口压力损失为流体从管道进入设备如换热器或容器的压力损失。 4.2 计算式 以图 4.2 为例来表示设备进口压力损失计算式。 在容器进口内外列出能量衡算式 P P uu 21 1 2 2 2 22 −− ρρ ∆Pf 4.2 式中 P1设备进口处压力，Pa； P2容器内压力，Pa； ΔPf摩擦压力损失，Pa； u1流体在进口管内流速，m/s； u2流体在容器内流速，m/s； ρ设备进口管处流体密度，kg/m3。 假设 u20，进口管按锐边考虑，按锐边管口计，设备入口处的局部阻力系数 K1.0见图 7.1 所示。 流体从进口管进入设备时的压力损失ΔPf K u1 2 2 ρ ，正好等于流体进口动能的损失 u1 2 2 ρ ，则 P1P2。 5 设备出口压力损失计算 5.1 定义 设备出口压力损失为流体从设备进入管道的压力损失。 5.2 计算式 5.2.1 气体 以图 5.2-1 表示气体自设备进入到出口管道的压力损失计算式。 在容器出口内外列出能量衡算式 PP uu 21 1 2 2 2 22 −− ρρ ΔPf 5.2-1 图4.2流体通过设备进口的压力损失图4.2流体通过设备进口的压力损失 图 5.2-1 流体通过设备出口的压力损图 5.2-1 流体通过设备出口的压力损 P2，U2 SLDI 233A15-98 3 假设 u10，管口为锐边时，则摩擦压力损失见图 7.1，K0.5得出 ΔPf 05 2 2 2 . uρ PP u 12 2 2 1 5 2 −. ρ 5.2-2 式中 P1容器内压力，Pa； P2设备出口处压力，Pa； ΔPf摩擦压力损失，Pa； u1流体在容器内的流速，m/s； u2流体在设备出口管内的流速，m/s； ρ设备出口管处流体密度，kg/m3。 由上述可见，流体从设备如容器或换热器流至出口管时，在出口管口处的出口压力损失，当管口 为锐边管口时，可取 1.5 倍的速度头。 5.2.2 液体 a 饱和溶液一定要有足够高的工作液位来克服管口损失，以防止液体在管口处闪蒸，见图 5.2-2 所示。 图 5.2-2 饱和溶液从设备出口的压力损失图 5.2-2 饱和溶液从设备出口的压力损失 密度ρρ 23 设 u20，为了防止闪蒸，必须使 h u g 15 2 3 2 . 注 5.2-3 PPhg 212 ρ 5.2-4 PP u 32 3 2 3 1 5 2 −. ρ 5.2-5 上述各式中 g重力加速度，9.81m/s2； h液位高度，m； P1容器内液面上的压力，Pa； P2设备出口管处的压力，Pa； P3设备出口管内的压力，Pa； u2设备出口管处流体的流速，m/s； u3设备出口管内的流体速度，m/s； ρ2设备出口管处流体的密度，kg/m3； ρ3设备出口管内的流体密度，kg/m3； 注此处的“h”仅能保证克服从设备出口至出口管的压力损失，若要保证整个下游系统都不发生气化， “h”应高得足 以克服下游的全部管道压力损失。 P3，U3，ρ3 SLDI 233A15-98 4 对卧式设备，出口管多采用插入式，出口管局部系数 K0.78见图 7.1 所示，为了防止闪蒸，必须 使 h u g 178 2 3 2 . 注 5.2-6 PPhg 212 ρ 5.2-7 PP u 32 3 2 3 1 78 2 −. ρ 5.2-8 式中符号意义同前。 b 不饱和溶液 不饱和溶液在流过管口时一般不会发生闪蒸， 但要防止液面上的气体带入管口， 所以也要保持一定 液位高度，因此可按饱和溶液情况处理。 c 气液混合物 气液混合物的设备出口压力损失按均匀密度法和混合速度计算，计算式如下 V W V V V ρ 5.2-9 V W L L L ρ 5.2-10 V VV A m VL 5.2-11 ρH VL VL WW VV 5.2-12 ∆PK Vm H 2 2 ρ 5.2-13 上述各式中 A管口截面，m2； K局部阻力系数，见图 7.1 所示； ΔP 设备出管口处的压力损失，Pa； WL设备出管口处的液相流量，kg/s； Vm设备出管口处的气、液相混合速度，m/s； Wv设备出管口处的气相重量流量，kg/s； VL设备出管口处的液相体积流量，m3/s； Vv设备出管口处的气相体积流量，m3/s； ρH设备出管口处的气液相均匀密度，kg/m3； ρL设备出管口处的液相密度，kg/m3； ρV设备出管口处的气相密度，kg/m3。 6 计算举例 6.1 卧式设备插入式出口管 图 6.1 计算例图（一）图 6.1 计算例图（一） 解由于出口管为插入式，由图 7.1 得知 K0.78，由此需要克服管口压力损失的液位高度为 注此处的“h”仅能保证克服从设备出口至出口管的压力损失，若要保证整个下游系统都不发生气化， “h”应高得足 以克服下游的全部管道压力损失。 u2.225m/s ρ620kg/m 3 SLDI 233A15-98 5 h m. . . . 178 2225 2981 0449 2 小于设备内液位 管口压力损失 ΔPf 178 2225 2 6202732 2 . . Pa 6.2 速度和密度变化时出口压力损失 u135.2m/s u223.5m/s u317.0m/s ρ14.24kg/m 3 ρ 26.35kg/m 3 ρ 38.67kg/m 3 图中A反应器；B、C换热器；D分离器。 解各段压力损失为 1 ∆PPa1 5 35 2 2 4 243940 2 . . . 2 ∆PPa1 5 23 5 2 6 352630 2 . . . 3 ∆PPa1 5 17 0 2 8 671879 2 . . . 其中的 u3、ρ3均是按两相流计算的。 7 附图和附表 7.1 设备进口管口阻力系数与管口的连接形式有关，图 7.1 列出了常用的几类连接管型式和阻力系数 K。 K0.78 K0.50 K0.23 K0.04 插入管出口 锐边出口 微圆出口 圆滑出口 K1.0 K1.0 K1.0 突出管出口 锐边出口 圆滑出口 7.2 表 7.2 中列出了设备进、出管口的当量长度。 图 6.2 计算例图（二）图 6.2 计算例图（二） 图 7.1 设备进、出管口的连接形式和相应的阻力系数图 7.1 设备进、出管口的连接形式和相应的阻力系数 SLDI 233A15-98 6 8 符号说明 A管口截面积，m2； D设备进出口管子内径，m； hf设备进出管口压力损失，m 液柱； K局部阻力系数； mm SLDI 233A15-98 7 Ce设备的管口相当于管道的当量长度，m； P压力，Pa； ΔP 设备出管口处的压力损失，Pa； ΔPf摩擦压力损失，Pa； ΔPg设备进出管口压力损失，Pa； u流体流速，m/s； VL,Vv分别为设备出管口处的液相，气相体积流量、m3/s； WL,Wv分别为设备出管口处的液相，气相重量流量，kg/s； λ摩擦系数； g 重力加速度 9.81m/s2； ρ流体密度，kg/m3；