管道压降计算
一概述
管道压降为管道摩擦压降、静压降以及速度压降之和。
管道摩擦压降包括直管、管件和阀门等的压降,同时也包括孔板、突然扩大、突然缩小以及接管口等产生的局部压降;静压降是由于管道始端和终端标高差而产生的;速度压降是指管道始端和终端流体流速不等而产生的压降。
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。
对因结垢而实际管径减小的管道,应按实际管径计算。
管壁粗糙度的选用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、饱和蒸汽以及压缩干空气等腐蚀性小的流体时,可选取绝对粗糙度ε=0.2mm;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ε=1mm或更大些。
对工程
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
中常见的牛顿流体的单相流、汽液两相流管道压降可利用aspen plus的相关模型或者杨总编的excel压降计算程序来计算,二者差别不大。非牛顿流体的流动阻力以及气力输送和浆液流管道的压降计算参见有关专题。
二基本信息和物性模型的选择
为利用Aspen plus计算管道压降,首先必须在确定组分的条件下,选择合适的物性计算模型。
Aspen 模拟
流程
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的一般计算步骤如下:
1启动Aspen用户界面程序,快捷方式名称Aspen plus user interface,对应可执行程序为apwn.exe。
该快捷方式通常位置:程序-->Aspentech-->Aspen Engineering suit-->Aspen plus 10.2--> Aspen plus user interface。可用右键单击,将其复制到桌面上来。
在启动窗口Aspen plus startup选择Template选项,单击ok,在随后出现的窗口中的Simulations标签下根据应用类别选择一合适的模板,比如Chemicals
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with Metric Units,适用于化学品制造工业,计算中采用公制单位。Run type选择默认的flowsheet。
2点击Data菜单中的setup选项或者工具栏中的setup按钮,出现数据浏览器窗口。在setup组的specifications选项中给出模拟的标题或者保持默认的空白。
点击红色components组中的红色specifications选项,从数据库中选择适当组分。
点击properties组,根据应用类型在process type里选择合适选项,如Chemical,然后在Base method里选择合适的物性模型。通常Base method里的物性模型都适用于该类型的应用,如要选择最准确的模型,选择方法参见帮助主题的properties-->Chapter 2 property Method Description-->Classification of Property Methods and Recommended Use或者参考手册User guide的第7章。然后点击binary interaction 组中对应物性模型的二元交互参数选项。
三模拟流程和管道模型的建立
1 计算管道压降的模型有两种,其一为pipe,其二为pipeline。Pipe模型用于模拟单一入口和出口的物料流股。流动型式为一维、稳态、完全发展的流动(无进口效应)。可进行一、二、三相计算,流动方向和标高可任意变化,管件阻力也可计算。Pipeline用于计算多段不同管径和标高的管道,不包括管件阻力的计算。
在模型库pressure changer里面选择pipe模型,放入流程窗口,然后用物料流股连接出口和入口,完成流程构造。
2 输入模型和流股数据
在Setup PipeParameters表单里输入管长、管径、粗糙度和角度或者上升下降距离。
管径选择参见《工艺系统工程设计技术规定》之6――管径选择(P141)或者《化工工艺设计手册》p38,根据管道内常用流速范围选定合适流速,求出对应管径,并根据管径系列做圆整。或者先给一管径初值,待压降计算出之后,根据压降要求及流速做相应修正。
在Setup ThermalSpecification表单里选择温度变化模式,默认为等温。
在Setup fittings表单中指定阀门、三通、弯头的数目及其他管件的当量系数。
当量系数可参考《工艺系统工程设计技术规定》之7――管道压力降计算中
表1.2.4-2及1.2.4-3。
指定入口流股的压力、温度、流量和组成等数据。
四运行结果检验和管径调整
运行aspen plus求得相应结果。
按照压降要求,如果管道发生阻塞,可加大管径或者提高入口压力。
依据《工艺系统工程设计技术规定》之7――管道压力降计算,对摩擦压力降计算结果取1.15倍系数来确定系统的摩擦压降,但对静压力降和其他压力降不乘系数。
系统总压降为管道、调节阀、流量计孔板等压降之和。调节阀的允许压降通常占系统总压降的25%~60%,如果系统总压降超过允许值或调节阀压降所占比例不合适,则需调整管径。
管径调整参见《工艺系统工程设计技术规定》之6――管径选择(P141)或者《化工工艺设计手册》p38,根据管道内常用流速范围或者一般压降控制值来修正管径。对湍流区,通常压降与管径的4次方成正比。估算管径之后,根据管径系列进行圆整,再次运行aspen plus,求得相应结果。
五其他压降计算
1调节阀
采用Valve模型,给定阀参数可进行调节阀的核算。
2孔板
根据aspen计算得到流体的定压热容和定容热容以及压缩系数,根据流体的定压热容和定容热容求得绝热指数k,然后利用《工艺系统工程设计技术规定》之15――管路限流孔板的设置提供的方法进行计算。
浙公网安备 33021202002483