水力计算指引(PDF)gydF4y2Ba

1.亚博竞彩群水力计算的目的是什么?gydF4y2Ba

对泵、压缩机、控制阀和管路系统进行了水力计算。这些是过程工业中最常用的设备和仪器。水力计算的主要目标是为泵、压缩机和控制阀的选择提供标准和最低要求，以开发过程数据表。在采购泵、压缩机和控制阀时，有必要以工艺数据表的形式将所有工艺信息传达给各自的供应商。如果项目规范中给出了具体说明，则应优先于本指南中给出的要求。gydF4y2Ba

水力计算可以在项目的不同阶段进行，例如在初步阶段，在详细工程阶段，也可以在签发等距图纸后进行。gydF4y2Ba

2.水力计算步骤gydF4y2Ba

对于水力计算，在进行水力计算之前需要建立液压回路。此外，在进行水力计算之前，您需要收集所需的数据(参见2.1)，您需要遵循以下步骤:gydF4y2Ba

• 步骤1，选择需要进行水力计算的回路。gydF4y2Ba
• 第二步，在PFD中标记液压回路，然后在P和ID中标记。gydF4y2Ba
• 第三步，在各自的软件中绘制液压回路(因为不同公司使用不同的软件)。gydF4y2Ba
• step 4，每一个压力下降的元件，如流量计、过滤器、热交换器、干燥器、控制阀、F.O等，都应该显示在液压回路中，以计算每个分段的端点压力。gydF4y2Ba
• 步骤5，将流量、物理性质、公称直径、粗糙度因子、等效长度等标注在每个管段中。gydF4y2Ba
• 第6步，运行模型。gydF4y2Ba
• 步骤7，水力计算结果的验算与评价。gydF4y2Ba

2.1水亚博竞彩群力计算需要哪些数据?gydF4y2Ba

要用于水力计算的数据，如流量、温度、压力等，应明确如下。设计数据将从但不限于以下文件中获得:gydF4y2Ba

• 工艺流程图(PFD)gydF4y2Ba
• 基础工程设计资料(BEDD)gydF4y2Ba
• 管道和仪表图(P&ID)gydF4y2Ba
• 热和物料平衡(H & MB)gydF4y2Ba
• 阴谋计划gydF4y2Ba
• 设备数据表gydF4y2Ba
• 管道材料规范gydF4y2Ba

输入水力计算数据gydF4y2Ba

以下是在液压设计之前要准备的输入数据的摘要。gydF4y2Ba

(1)水力计算所需的运行数据gydF4y2Ba

• -识别服务gydF4y2Ba
• -用于识别的流体名称gydF4y2Ba
• - From-To用于识别gydF4y2Ba
• -液体和/或蒸汽的流速(秒)gydF4y2Ba
• ——温度gydF4y2Ba
• ——压力gydF4y2Ba
• -物理特性gydF4y2Ba

液体服务:gydF4y2Ba密度，粘度，蒸汽压，临界压力，SpGr @15°CgydF4y2Ba

对于蒸汽服务:gydF4y2Ba密度、粘度、分子量、比热比(Cp/Cv)gydF4y2Ba

压缩系数(Z)gydF4y2Ba

两相流:gydF4y2Ba液体和蒸汽的密度和粘度gydF4y2Ba

(2)水力计算中的施工资料gydF4y2Ba

• -行类gydF4y2Ba
• -管道系统进口和出口的标高。gydF4y2Ba
• -源和目的之间的距离。gydF4y2Ba
• -仪器、类型和数量gydF4y2Ba
• -不同的阀门和配件，类型和数量。gydF4y2Ba
• -控制阀gydF4y2Ba
• -泵、压缩机及鼓风机gydF4y2Ba

(3)水力计算中的设计要求gydF4y2Ba

• -泵汽蚀余量gydF4y2Ba_{可用gydF4y2Ba}
• -超过设计% -设计流速规格，如果有的话gydF4y2Ba
• -下限% -最小流量规格，如果有的话gydF4y2Ba

3.水力计算公式gydF4y2Ba

3.1一般:gydF4y2Ba

(1)我们知道，泵和压缩机的容量、功率和扬程要求取决于相关管道系统所赋予的摩擦压降。因此，在水力计算中，整个回路需要按照P和ID进行开发。通过管道的压力损失应仔细计算。用于检查的主要参数是压降和速度。如果在水力计算中观察到压降和速度超过了项目标准中给出的限制标准，则可以增加管线尺寸，并得到客户的批准。确定生产线规模的基本原则应该基于经济的观点，即最小化运营成本和投资的总和。gydF4y2Ba

3.1.1水力计算中线路定径的基本原则:gydF4y2Ba

• (1)固定的基本原则gydF4y2Ba线的大小gydF4y2Ba在进行水力计算时，应从经济的角度出发，即使运行费用和投资的总和最小化。gydF4y2Ba
• (2)但线路尺寸不应超过工程规格书规定的限制gydF4y2Ba
• (3)在某些情况下，工艺要求优先于经济方面;例如，在主要考虑汽蚀余量的泵吸入管路中。gydF4y2Ba
• (4)在现有装置的改造或改造工程中，流体流速比新安装工程更容易增加。gydF4y2Ba

3.1.2水力计算中使用的压降计算公式:gydF4y2Ba

(1)摩擦压降采用Darcy-Weisbach方程计算，公式如下:gydF4y2Ba

在这里,gydF4y2Ba

• ΔP=摩擦压降gydF4y2Ba
• f=穆迪摩擦系数gydF4y2Ba
• lgydF4y2Ba_egydF4y2Ba=等效长度gydF4y2Ba
• S2=单位换算系数。gydF4y2Ba

(2)对于雷诺数在2000以下的层流，摩擦系数可计算为gydF4y2Baf = 64 /再保险公司gydF4y2Ba这里f=摩擦因子。gydF4y2Ba

(3)对于雷诺数在4000以上的湍流流动，摩擦因子可以用Colebrook相关公式计算，如下所示:gydF4y2Ba

式中ɛ=管道内部粗糙度，除另有规定外，商用钢管的粗糙度可取0.0457 mm。gydF4y2Ba

以下是属于这一类的典型液体。gydF4y2Ba

• -一般碳氢化合物gydF4y2Ba
• -经化学处理的水，如冷却水、锅炉给水等。gydF4y2Ba

(4)水力计算采用Hazen and William经验公式，取Hazen and Williams为gydF4y2Ba

在哪里gydF4y2Ba

• hgydF4y2Ba_fgydF4y2Ba=摩擦水头损失，mgydF4y2Ba
• lgydF4y2Ba_egydF4y2Ba=等效长度，mgydF4y2Ba
• 摩擦系数gydF4y2Ba
• Q =流量，mgydF4y2Ba^3.gydF4y2Ba/秒gydF4y2Ba
• D =管道内径，mgydF4y2Ba
• 年代gydF4y2Ba_3.gydF4y2Ba=单位换算系数，0.002125gydF4y2Ba

该公式可用于粘度在1.13厘斯托范围内的任何液体，即15°C的水。摩擦系数C = 100，适用于以下使用场合;gydF4y2Ba

• -海水，流入未经处理的内表面管道gydF4y2Ba
• -在未经处理的内表面管道中流动的含氧和未经化学处理的水，如饮用水、工业用水等gydF4y2Ba

(5)水力计算中使用的可压缩气体流量公式gydF4y2Ba

对于低压降应用:在燃气管道的短时间运行中，假设管道的压降不超过总压力的10%，上述darsy - weisbach公式是适用和准确的(GPSA工程数据手册，第10节)。gydF4y2Ba

对于高压液滴服务，在普通气体管道中，流动更接近绝热而不是真正的等温。绝热流动的压降可以用以下公式计算:gydF4y2Ba

在这里,gydF4y2Ba

• P =压力(N/m2)gydF4y2Ba
• T =温度(°K)gydF4y2Ba
• N =管道阻力因子gydF4y2Ba
• u =速度(m/s)gydF4y2Ba
• a =声速(m/s)gydF4y2Ba
• M =马赫数= u/agydF4y2Ba
• Y =马赫数因子gydF4y2Ba
• f =基于平均粘度的穆迪摩擦系数gydF4y2Ba
• D =管径(m)gydF4y2Ba
• L =管道长度(m)gydF4y2Ba
• k = CgydF4y2Ba_pgydF4y2Ba/ CgydF4y2Ba_vgydF4y2Ba、比热比(-)gydF4y2Ba
• R =气体常数= 847.9/分子量((kgf/m2)·m3/kg-mol·°K)gydF4y2Ba
• 下标1=入口，2=出口。gydF4y2BaI = 1或2gydF4y2Ba

计算过程gydF4y2Ba

• 步骤1:假设下游条件(P2, M2, T2)gydF4y2Ba
• step2:用式(3)试错法计算M1。gydF4y2Ba
• 步骤3:用公式(4)和步骤2中的M1计算T1。gydF4y2Ba
• 步骤4:根据步骤2、3中的M1、T1，按式(5)计算压降。gydF4y2Ba
• 步骤4:如果计算的P1等于给定的入口压力，则可以终止计算。如果不是这样，则使用新的假设条件返回步骤1。gydF4y2Ba

3.2标准管道数据:gydF4y2Ba

3.3线路尺寸限制:gydF4y2Ba

这些行的大小应该在下面列出的限制范围内(见表1)gydF4y2Ba

流体gydF4y2Ba	侵蚀速度gydF4y2Ba	声波速度gydF4y2Ba	声音的速度gydF4y2Ba	最低速度gydF4y2Ba	流型gydF4y2Ba	特殊要求gydF4y2Ba
Liquid-GeneralgydF4y2Ba	是的gydF4y2Ba					是的gydF4y2Ba
液体-沸点gydF4y2Ba	是的gydF4y2Ba					是的gydF4y2Ba
气体或蒸汽gydF4y2Ba		是的gydF4y2Ba	是的gydF4y2Ba
气体/液体gydF4y2Ba	是的gydF4y2Ba				是的gydF4y2Ba
蒸汽冷凝水gydF4y2Ba	是的gydF4y2Ba				是的gydF4y2Ba
泥浆gydF4y2Ba	是的gydF4y2Ba			是的gydF4y2Ba		是的gydF4y2Ba
蒸汽gydF4y2Ba		是的gydF4y2Ba	是的gydF4y2Ba

3.3.1水力计算中所用的侵蚀速度公式:gydF4y2Ba

(1)气液两相流中可能发生冲蚀的速度高于此速度可由下式经验公式确定。VgydF4y2Ba_egydF4y2Ba= CgydF4y2Ba_egydF4y2Ba/√ρgydF4y2Ba_米gydF4y2Ba，其中，VgydF4y2Ba_egydF4y2Ba=侵蚀速度ρgydF4y2Ba_米gydF4y2Ba=均质密度，CgydF4y2Ba_egydF4y2Ba= 180-240范围内的经验常数法。gydF4y2Ba

(2)水管:最大流速应小于下列数值，gydF4y2Ba

• 砂浆或混凝土3.0米/秒gydF4y2Ba
• 砂浆衬里密封涂层油漆5.0米/秒gydF4y2Ba
• 钢铸铁或PVC 6.0米/秒gydF4y2Ba

(3)胺溶液:gydF4y2Ba

胺化过程的速度应小于以下值;gydF4y2Ba

• 碳钢gydF4y2Ba
  • 液体3m /sgydF4y2Ba
  • 蒸汽30米/秒gydF4y2Ba
• 不锈钢gydF4y2Ba
  • 液体9m /sgydF4y2Ba
  • 蒸汽36米/秒gydF4y2Ba

3.3.2水力计算声速公式:gydF4y2Ba

(1)连续气体或蒸汽设备的最大速度应小于声速的50%。gydF4y2Ba

(2)对于间歇服务，如减压阀排放管道，80%的声速可能是可以接受的。应注意背压限制。gydF4y2Ba

(3)声速计算公式如下。gydF4y2Ba

在那里,gydF4y2Ba

• VgydF4y2Ba_{声波gydF4y2Ba}=声速(m/s)gydF4y2Ba
• ggydF4y2Ba_cgydF4y2Ba=重力换算系数(kgf·m/kgf·s2)gydF4y2Ba
• k =比热比= Cp/CvgydF4y2Ba
• R =气体常数= 847.9 (kgf/mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba)(米gydF4y2Ba^3.gydF4y2Ba) / (kg-mole)(°K)gydF4y2Ba
• T =温度(°K)gydF4y2Ba
• M =分子量gydF4y2Ba

(4)当阀门处压降较大时，如注汽、集氮气等，检查阀门下游管路声速。gydF4y2Ba

3.3.3浆液线:gydF4y2Ba

(1)循环油含催化剂细粒循环油的最低和最高速度为:gydF4y2Ba

• 最小速度1.1 m/sgydF4y2Ba
• 最大速度2.1米/秒gydF4y2Ba

(2)其他业务gydF4y2Ba

在实际情况下，流速不应小于0.9 m/s，以尽量减少固体沉积。[API RP-14E 2.3a - 1991]。最大速度应低于侵蚀速度，这取决于流体和过程。因此，侵蚀速度将由工艺许可方提供。gydF4y2Ba

3.3.4两相流型:gydF4y2Ba

(1)水力计算中气液两相流压降和流型的估计方法基于以下内容:gydF4y2Ba

• 压降:HTFS法gydF4y2Ba
• 流动模式:塔尔萨大学方法gydF4y2Ba

(2)流动形态gydF4y2Ba

流型的确定采用了TULSA大学基于Taitel和Dukler方法开发的方法。HTFS手册TM2(1986年8月)也采用了该方法。gydF4y2Ba

(3)具有协调定义的流态图如下:gydF4y2Ba

流动模式定义如下:gydF4y2Ba

• 泡状流gydF4y2Ba：gydF4y2Ba气相在液体连续体中以离散气泡的形式分布。气泡倾向于在管道的上部流动。gydF4y2Ba
• 分层流gydF4y2Ba：gydF4y2Ba液气相分离完成;液体在管道底部流动，气体在管道顶部流动。gydF4y2Ba
• 波浪流gydF4y2Ba：gydF4y2Ba随着分层流动中气体速度的进一步增加，表面波开始在液体层上形成。gydF4y2Ba
• 段塞流(间歇流)gydF4y2Ba：gydF4y2Ba在波状流动区域，随着气体速度的进一步增大，波变得大到足以到达管道顶部。这些波由气体高速传播，通常具有泡沫性质，被称为“鼻涕虫”。gydF4y2Ba
• 环状流:gydF4y2Ba随着气体速度的进一步增加，段塞不再出现，流动基本上变成环形，但管道底部的膜比顶部厚。gydF4y2Ba

3.3.5水力计算线路定径指导原则:gydF4y2Ba

最终线路尺寸在水力计算中确定。为了尽量减少严格的分析，下面的指导方针在实际中是有用的gydF4y2Ba行分级gydF4y2Ba．表2 - 4显示了每种应用的实际压降和实际速度。gydF4y2Ba

服务gydF4y2Ba	ΔPgydF4y2BaOne hundred.gydF4y2Ba(kgf / cm2/100m)gydF4y2Ba	VgydF4y2Ba实用gydF4y2Ba(米/秒)gydF4y2Ba	讲话gydF4y2Ba
泵吸gydF4y2Ba -沸点液体gydF4y2Ba -亚冷液体gydF4y2Ba	0.05gydF4y2Ba 0.08gydF4y2Ba
泵出口gydF4y2Ba 碳的钢gydF4y2Ba 不锈钢钢gydF4y2Ba	0.15gydF4y2Ba 1．5gydF4y2Ba
列抽出gydF4y2Ba	0.05gydF4y2Ba	1．0gydF4y2Ba
再沸液gydF4y2Ba	0.05gydF4y2Ba
在BP下液体到CVgydF4y2Ba	0.05gydF4y2Ba
重力流-一般服务gydF4y2Ba		1．0gydF4y2Ba

服务gydF4y2Ba	ΔPgydF4y2BaOne hundred.gydF4y2Ba(kgf / cm2/100m)gydF4y2Ba	VgydF4y2Ba实用gydF4y2Ba(米/秒)gydF4y2Ba	讲话gydF4y2Ba
大气/真空gydF4y2Ba 10 kgf/cm2G及以下gydF4y2Ba 100 kgf/cm2G及以下gydF4y2Ba 超过100 kgf/cm2GgydF4y2Ba	0.01 - 0.07gydF4y2Ba 0.07 - 0.20gydF4y2Ba 0.20 - 0.70gydF4y2Ba 0.7%的PgydF4y2Ba人事处gydF4y2Ba
重沸器返回gydF4y2Ba 水壶类型gydF4y2Ba 热虹吸式gydF4y2Ba 炉型gydF4y2Ba	0.02 - 0.05gydF4y2Ba 0.02 - 0.05gydF4y2Ba 0.18gydF4y2Ba
压缩机吸gydF4y2Ba 往复gydF4y2Ba 离心gydF4y2Ba	0.0 - -0.5gydF4y2Ba	12gydF4y2Ba 经济速度gydF4y2Ba

服务gydF4y2Ba	ΔPgydF4y2BaOne hundred.gydF4y2Ba(kgf / cm2/100m)gydF4y2Ba	VgydF4y2Ba实用gydF4y2Ba(米/秒)gydF4y2Ba	讲话gydF4y2Ba
仪表、植物空气gydF4y2Ba 大气gydF4y2Ba 高达3.5 kgf/cm2GgydF4y2Ba 高达7.0 kgf/cm2GgydF4y2Ba 高达10 kgf/cm2GgydF4y2Ba	0.05gydF4y2Ba 0.07gydF4y2Ba 0.11gydF4y2Ba 0.13gydF4y2Ba
饱和蒸汽gydF4y2Ba -低于7 kgf/cm2GgydF4y2Ba - 7 kgf/cm2G以上gydF4y2Ba	0.20gydF4y2Ba 0.45gydF4y2Ba	40 - 60gydF4y2Ba 30 - 50gydF4y2Ba
过热蒸汽gydF4y2Ba -10 kgf/cm2G及以下gydF4y2Ba -100 kgf/cm2G及以下gydF4y2Ba	0.07 - 0.20gydF4y2Ba 0.20 - 0.70gydF4y2Ba	马克斯。75gydF4y2Ba
冷凝蒸汽:蒸汽疏水阀或控制阀的上游gydF4y2Ba	0.05gydF4y2Ba
冷凝蒸汽:蒸汽疏水阀或控制阀的下游gydF4y2Ba	0.2 - -0.7gydF4y2Ba	25gydF4y2Ba
冷却水gydF4y2Ba	0.3gydF4y2Ba	1 - 4gydF4y2Ba
海水gydF4y2Ba		1 - 4gydF4y2Ba

3.4管道等效长度gydF4y2Ba

3.4.1水力计算等效长度估算:gydF4y2Ba

(1)管道的等效长度:如果没有等效长度，则从管道布置图中取等效长度，长度则从平面图中取，管道的等效长度(Le)将根据直线长度(Ls)估算如下:gydF4y2Ba

• 工艺范围:3.0倍直线长度(可根据项目规格更改)gydF4y2Ba
• 管架上的管路:温度大于100ᵒC时为1.5倍直线长度，温度低于100ᵒC时为1.2倍直线长度(可根据项目规格进行更改)。gydF4y2Ba

建议计算弯头、三通和阀门的数量，并评估等效长度，假设管道布置为大尺寸或高压管道。gydF4y2Ba

(2)泵吸入管路:在没有管路布置的情况下，工艺泵和公用泵的泵吸入管路的等效长度应假定最小为50m。gydF4y2Ba

(3)膨胀回路:gydF4y2Ba热膨胀回路gydF4y2Ba通常用于较长的高温服务管线，如高压蒸汽管线和照明管。由于膨胀回路的等效长度大大增加，如果在所选管道尺寸下压力平衡紧密，则确认管道截面的预期长度。gydF4y2Ba

3.5压降数据gydF4y2Ba

3.5.1水力计算仪器压降:gydF4y2Ba

(1)如果仪器有估计的压降，则在水力计算中使用。如果没有，使用允许的压降。gydF4y2Ba

(2)如果没有仪器的压降数据，(低粘度服务)可以假设数据如下:gydF4y2Ba

• 流量口0.2 kgf/cm2gydF4y2Ba
• 文丘里管0.02 kgf/cm2gydF4y2Ba
• 旋转计0.2 kgf/cm2gydF4y2Ba
• 容积计0.6 kgf/cm2(含过滤器)gydF4y2Ba
• 涡轮流量计0.5 kgf/cm2(含过滤器)gydF4y2Ba

(3)对于高粘度(μ > 1cP)或非牛顿流体，应根据现有来源(如供应商信息)计算或评估压降。gydF4y2Ba

3.5.2管道构件水力计算压降:gydF4y2Ba

(1)泵吸入过滤器gydF4y2Ba

永久过滤器的压降应按以下方法取。gydF4y2Ba

• 0.5 m用于脏环境gydF4y2Ba
• 0.3米清洁服务gydF4y2Ba

3.5.3水力计算设备压降:gydF4y2Ba

如果没有设备的预估压降数据，则低粘度应用的压降可以假设如下:gydF4y2Ba

• 热交换器0.3 - 0.7 kg/cm2gydF4y2Ba
• 空气冷却器gydF4y2Ba
  • 0.3 - 0.5 kg/cm2用于清洁服务gydF4y2Ba
  • 1.0 - 1.5 kg/cm2的污染服务gydF4y2Ba
• 过滤器0.7 kg/cm2gydF4y2Ba

3.5.4控制阀压降水力计算:gydF4y2Ba

在进行水力计算时，通常采用以下控制阀标准。gydF4y2Ba

(1)控制阀DP应确定为下列值中的较大值:gydF4y2Ba

• -最低0.7 kg/cmgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba在泵回路上gydF4y2Ba
• -泵排量的8%gydF4y2Ba
• - [(1.1135 x(最大流量/正常流量))gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba-1] x ΔPgydF4y2Ba_{摩擦gydF4y2Ba}，其中最大流量与正常流量之比为超设计系数gydF4y2Ba
• - ΔP的33%gydF4y2Ba_{摩擦gydF4y2Ba}

3.6液压回路及计算表gydF4y2Ba

下图是一个液压回路，gydF4y2Ba

(2)根据水力计算结果，应编制下列数据表。gydF4y2Ba

• -液压流程图gydF4y2Ba
• -压力平衡gydF4y2Ba
• -两相流的流型gydF4y2Ba

(2)数据表应包括以下信息。gydF4y2Ba

-管道尺寸，源设备(其压力和标高)，泵吸入和排出压力，泵排出管道中的设备，其进口压力和压降，控制阀进口和出口压力，目的，其压力和标高。gydF4y2Ba

(3)以下参数应根据水力计算结果进行评价。gydF4y2Ba

-设计压力、操作压力、管线等级、设备喷嘴尺寸、设备标高等。gydF4y2Ba

下图是一个水力资产负债表的例子，gydF4y2Ba

4.水力计算软件程序:gydF4y2Ba

在早期，水力计算是在基于excel的计算表格中进行的。但是现在，已经开发了各种软件来进行无误差的水力计算。这些软件程序还节省了人力和计算速度。在EPC行业中广泛使用的常见水力计算软件有:gydF4y2Ba

• 小时的系统,gydF4y2Ba
• Hcalc,gydF4y2Ba
• Mensura天才,gydF4y2Ba
• 船尾理解,gydF4y2Ba
• Hytos,gydF4y2Ba
• Hydratec,gydF4y2Ba
• FluidflowgydF4y2Ba
• 通过/ HydrosystemgydF4y2Ba，gydF4y2Ba
• 管网,gydF4y2Ba
• Flomaster,gydF4y2Ba
• Flownex等gydF4y2Ba

过程水力学和水力计算在线视频课程gydF4y2Ba

以下在线视频课程对于学习和深入了解过程液压和水力计算非常有用:gydF4y2Ba

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