管道水力计算 新大技术研究所：戴颂周

管管 道道 水水 力力 计计 算算 新大技术研究所：戴颂周新大技术研究所：戴颂周 2012 年年 3 月月 2 日日 目目 录录 第一章第一章 单相液体管内流动和管道水力计算单相液体管内流动和管道水力计算.3 第一节 流体总流的伯努利方程.3 一、流体总流的伯努利方程.3 二、流体流动的水力损失.3 第二节 流体运动的两种状态.6 一、雷诺实验.6 二、雷诺数.7 三、圆管中紊流的运动学特征速度分布.7 四、雷诺数算图.8 第三节 沿程水力损失.9 一、计算方法：.9 第四节 局部水力损失.14 第五节 管道的水力计算.17 一、管道流体的允许流速（经济流速供参考）.17 二、简单管道的水力计算.19 第二章第二章 玻璃钢管道水力计算玻璃钢管道水力计算.20 第一节 玻璃钢管道水力计算公式.20 一、玻璃钢管道水力计算公式.20 二、管道水力压降曲线.21 三、常用液体压降的换算.21 四、常用管件压降.23 第二节 油气集输管道压降计算.24 第三节 玻璃钢输水管线的水力学特性.25 一、玻璃钢输水管水流量计算.25 二、玻璃钢输水管水击强度计算.25 第三章第三章 管道水力学计算中应注意的几个问题管道水力学计算中应注意的几个问题.28 一、热油管道的工艺计算.28 二、油水两相液体的工艺计算.28 三、地形变化时的水力坡降.30 第一章第一章 单相液体管内流动和管道水力计算单相液体管内流动和管道水力计算 第一节第一节 流体总流的伯努利方程流体总流的伯努利方程 一、流体总流的伯努利方程一、流体总流的伯努利方程 1. 流体总流的伯努利方程式（能量方式） g c g P Z 2 2 111 1 w h g c g P Z 2 2 222 2 2. 方程的分析 (1) 方程的意义 物理意义：不可压缩的实际流体在管道内流动时的能量守恒，或者说，上 游机械能=下游机械能+能量的损失。 (2) 各项的意义 21,z z 单位重量流体所具有的位能，或位置水头，m，即起点、终点标高。 gpgp/,/ 21单位重量流体所具有的压能，或压强水头，m；即 P1 P2为起点、 终点液流压力， gcgc2/,2/ 2 22 2 11 单位重量流体所具有的动能，或速度水头， m；即 C1 C2为液流起、终点的流速。 21, 单位重量流体的动能修正系数； w h 单位重量流体流动过程的水力损失，m。 二、流体流动的水力损失二、流体流动的水力损失 1. 水力损失的计算 液体所以能在管道中流动，是由于泵或自然位差提供的能量。液体流动过 程中与各种管道、阀件、管件发生摩擦或撞击而产生阻力。同时液体质点间的 互相摩擦和撞击也要产生阻力。为了使液体继续流动，就必须供给能量，以克 服这些阻力。用于克服液流阻力的能量，就是管路摩阻损失。水力损失一般包 括两项，即沿程损失 f h 与局部损失 m h 。因此，流体流动时上、下游截面间的总 水力损失 w h 应等于两截面间的所有沿程损失与局部损失之和，即 mfw hhh 2. 关于沿程损失 (1) 实质：沿程流动过程中，由于实际流体具有黏性，流体层之间以及流体 与壁面间将产生摩擦阻力损失，即沿程损失，因此，其实质是摩擦损失。 (2) 发生的地点：平顺长直的管段上，或者说等径直管段上。 (3) 计算式： g c d l hf 2 2 式中， 沿程损失系数； dl, 管段长度与内直径，m； c 管道截面上的平均 流速，m/s。 3. 关于局部损失 (1) 实质：由于实际流体具有黏性，在流经有局部变化的管段时将产生碰擦， 并产生漩涡而引起阻力损失，即局部损失，因此，其实质是漩涡损失。 (2) 发生的地点：管段有局部改变的地点，如突变、渐变、转折、弯曲、分 汇流及有阀门等管道附件处。 (3) 计算式： g c hm 2 2 式中， 局部损失系数。 4、两种水头损失大小比重 管道按布置分 简单管道 复杂管道 串联管道 并联管道 分枝管道 两种水头损失 大小比重 短管：局部水头损失，流速水头 占总水头损失较大（大于 5%） ， 计算时不能忽略 长管：沿程水头损失水为主，局 部损失和流速水头在总水头损失 中所占比重很小，计算时可忽略 第二节第二节 流体运动的两种状态流体运动的两种状态 一、雷诺实验一、雷诺实验 1. 实验装置 由于实际流体具有粘性，因此流体在管道中流动时，紧贴管壁的流体其速 度必然为零。而离开管壁越远，流速逐渐增大，到管道中心处的流速最大。 2. 实验结论 (1) 如图，出现层流、临界流及紊流的流动状态。 A层流：流体质点间分层运动，不相掺混； B紊流：流体质点间不再分层运动，而是相互掺混，呈现较混乱的状态。 C临界流：又称过渡流，是层流向紊流或紊流向层流转变的过渡状态流动。 (2) 层流向紊流转变时的临界速度 A. 下临界速度 cnx: 紊流向层流转变时的临界速度； B. 上临界速度 cns: 层流向紊流转变时的临界速度。 工程上，下临界速度更有实际意义。 (3) 影响流动状态的因素 A. 流速；B. 流体的物性，主要是密度、黏度等；C. 管道的特征尺寸，管 内流动一般取管内直径。 上述因素的综合，便是雷诺数 Re。 二、雷诺数二、雷诺数 1. 表达式 d Qcdcd 4 Re 式中：密度 kg/m 动力粘度 mPa.s 运动粘度 /s（运动粘度等于动力粘度与流体密度 之 比，=/） 管道截面上的平均流速 m/s d管道内直径 m Q管路中介质体积流量，米 3/秒 雷诺数 Re 是判断流体流动状态的判据。它表示流体所受的惯性力与黏性力 之比。若 Re 数较小，则黏性力占主导地位，流体易保持原来状态而呈现层流状 态；若 Re 数较大，则惯性力占主导地位，流体易打破原来状态而呈现紊流状态。 2. 管内流动时的临界雷诺值 Rec 2000Re dcdc nxnx c 3. 一般管内流(粗糙管)管内流动时流态的判定 Re4000 时，流体为紊流；4000Re2000 时， 流体为临界流。 三、圆管中紊流的运动学特征三、圆管中紊流的运动学特征速度分布速度分布 1圆管横截面积的紊流结构 （1）近壁处：流体呈层流体； （2）管中心较大区域：流体呈紊流状态； （3）层流至紊流过渡区 2水力光滑和水力粗糙 （1）绝对粗糙度与相对粗糙度：平面凸起的平均高度称为绝对粗糙度，记 作；绝对粗糙度与管内直径 d 之比/d 称为相对粗糙度。 （2）水力光滑与水力粗糙：紊流的层流底层厚度 大于壁面的绝对粗糙度 ，即 ，称此时管道为水力光滑管；反之，即 Re2 2 )2174. 1 ( 1 g （二）利用莫迪图(Moody Figure)查 值。 莫迪图查法：横坐标为雷诺数 Re，右侧纵坐标为当量的相对粗糙度 /d (其中当量粗糙度可按经验查书 P158表 4-4)，左侧纵坐标即为沿程水力 损失系数。查图时，利用 Re 和 /d 所对应的曲线交点，即可获得。利用 莫迪曲线图，确定沿程阻力系数值 ，即能确定流动是在那一区域内，非常方 便。 莫迪图莫迪图 在以上不同流态下的的 值表中，雷诺数是一个划分流态的标准， Re=VD/v 它标志着液流中因粘滞性造成的阻力损失和由于液体质点碰撞造成的 惯性力损失，在总的阻力损失中所占的地位。Re 很小时，粘滞阻力起主要作用。 Re 很大时，惯性力损失起主要作用。v流体的粘度（/s）. e管子的绝对粗糙度（mm）表示管道内壁突起的绝对高度，绝对粗糙度与管道 内径的比值称为相对粗糙度，即。由于管道内壁的绝对粗糙度分布 D e r e2 不均，且大小不等，因此，在实际上采用的是绝对粗糙度平均值，称之为当量 粗糙度， （以 K 表示） 。其植受管子材料、使用年限、腐蚀程度的影响。对于绝 大数钢管，当量粗糙度 K=0.1-0.2mm。对于输油管建议采用 K=0.14-0.15mm。东 北输油管道设计时取 K=0.2mm （三） 管壁当量粗糙度 K 管壁内表面特征K 毫米 新无缝钢管 0.04-0.17 使用几年后的钢管 0.19 腐蚀较严重的旧钢管 0.6-0.67 清洁的无缝铜管、铅管 0.01 新铸铁管 0.3 石棉水泥管 0.3-0.8 橡皮软管 0.01-0.03 玻璃钢管 0.0053 （四）不同流态的 A、m、 值，为方便计算，将上式用一种形式表示。以 表示水力摩擦系数，并将,代入上式，整理后写出： m A Re 2 4 D Q V D Q R 5 4 e L D Q Ht m m m 5 2 式中 （秒 2/米） ， g A mm 2 4 8 Q体积流量（m/s） 液体运动粘度（/s） D、L管内径、管道长（米） 。 A、m 是与流态有关的常数。不同流态下的 A、m、 值见列宾公式 输油管道水力学计算公式（列宾宗公式） 不同流态的 A、m、 值 流态Am , s2 /m h，m 层流64115 . 4 g 128 L d Qv h 4 15 . 4 紊流光 滑区 0.31640.25 0246 . 0 g4 3164 . 0 8 75 . 1 25 . 0 L d vQ h 75 . 4 25 . 0 75 . 1 0246 . 0 混合摩 擦区 A0.123 A A 0802 . 0 )4/( g2 246 . 0 L d vQ Ah 877 . 4 123 . 0 877 . 1 0802 . 0 (A=100.127lg-0.627) 粗糙区 0 0826 . 0 g 8 2 L d Q h 5 2 0826 . 0 注：混合区计算式为从推导出，其误差约为 5%。 25 . 0 ) Re 68 (11 . 0 （五） 、各流态区域液流摩阻与流量 Q、粘度 、管内径 D、管道长 L T h 等参数间的关系。 1、流量 Q 对摩阻的影响。 在管径一定及其它条件相同的情况下，液体的流量越大，摩阻损失也越大。 而且在不同的流态区，流量对摩阻的影响程度各不相同：层流区，摩阻与流量 成正比（Q） ；紊流水力光滑区摩阻与流量的 1.75 次方成正比（Q1.75） ； T h T h 紊流粗糙区摩阻与流量的平方成正比（Q2） 。即流量增加一倍，紊流区摩 T h 阻增加三倍，层流区和水利光滑区各增加 1 倍和 2.36 倍。 2、粘度对摩阻的影响 当其它条件都相同时，液流的粘度越大，摩阻损失也越大、层流区，粘度 对摩阻的影响最显著，摩阻与粘度成正比（） ；水力光滑区，摩阻与粘 T h 度的 0.25 次方成正比（0.25） ；阻力平方区，粘度不影响摩阻损失 T h 3、管道 L 长对摩阻的影响 摩阻损失与管道长度成正比关系（L） ，这对各流态都一样。 T h 4、管径 D 对摩阻的影响 管径越大，摩阻损失越小。在层流区， （） ；水力光滑区（ T h 4 1 D T h ） ；紊流粗糙区， （） 。即，当管径增加一倍时，不同流态区的摩 75 . 4 1 D T h 5 1 D 阻相应减少为原来的 1/16，1/27，1/32。 从以上的分析可以看出，管道直径对摩阻损失的影响最大。因此，要改变 摩阻损失，变更管道直径，效果最为明显。 在实际输油管道中，一般很少出现紊流粗糙区。热油管道常在水力光滑区。 轻油（汽油、煤油、柴油等）管道多在混合摩擦区。只有输送高粘度的中质油 时才可能出现在层流区。 第四节第四节 局部水力损失局部水力损失 一、局部水力损失的计算 1计算式(半经验公式根据相似理论推导) g c hm 2 2 由上式可知，其计算关键是局部水力损失系数。 2. 局部水力损失系数的影响因素 )/(Re,，局部阻件的性质等 df 式中局部摩阻系数。它随着管件的尺寸，液流的流态以及粘度的不 同而不同。 二、当量长度和局部摩阻系数 有时为了计算方便，还用当量长度来表示局部摩阻，管件的局 D L 部阻力相当长的直管道的沿程摩阻。计算摩阻损失的时候，在管道长度 L 这 L 项加上即可。 L 各种管件，阀件等的当量长度和局部阻力系数一般由试验测得，可查水力 学和有关手册。这里必须注意的是，各种文献手册中介绍的和值，都是在 L 紊流状态下测得的，且数值各有出入，应注意选择。 下表中摘录了部分文件、阀件等的（）和值，它们只适用于紊流状 L D L 态。表中是根据 =0.022 算的。如实际中的水力摩阻系数为 ，则应换算为： =。 022 . 0 o 当量长度和局部摩阻系数 局部摩阻名称 D L o 局部摩阻名称 D L o 无保险门油罐出口230.5通过三通180.4 有保险门油罐出口400.9转弯三通451 有起落的油罐出口1002.2转弯三通601.3 45焊接弯头140.3 转弯三通230.5 90单折弯头601.3 转弯三通1363 90双折弯头300.65 转弯三通400.9 弯管 Z=2d230.5闸板阀230.5 弯管 Z=（3-5）d120.25普通截止阀 d=1574016 通过三通 20.04普通截止阀 d=2046010 通过三通 4.50.1 普通截止阀 d=25-40 4109 普通截止阀 d=50 及 50 以上 3207单向供给阀3608 斜杆截止阀 d=15- 25 1403单向保险阀821.3 斜杆截止阀 d=401102.5填函式补偿器230.5 斜杆截止阀=50 及 以上 902型补偿器902 旋塞 d=151804波型补偿器140.3 旋塞 d=20 及 20 以上 902轻油过滤器771.7 灌油旋塞 d=2569015重油过滤器1002.2 带滤网的单向阀 d=20 1603.5流量计460-49010-15 关于层流状态下的局部摩阻系数研究的比较少，目前采用下列公式计算： n 0 式中紊流状态下的局部阻力系数 0 辅助系数，见下表 辅 助 系 数 Re Re 2004.216002.95 4003.8118002.90 6003.5320002.84 8003.3722002.48 10003.3224002.26 12003.1226002.12 14003.0128001.98 第五节第五节 管道的水力计算管道的水力计算 通过计算可以获得管径 d、流速 c、流量 qv、两类损失 hf及 hm、位置水头 差 H、压强 p 等，进一步可选取动力源类型、确定经济运行方式及进行分析、 比较等。 一、管道流体的允许流速（经济流速供参考）一、管道流体的允许流速（经济流速供参考） 对于常规管路系统计算，可在“管道设计规范”指导下，根据上述内容进 行即可。其中若有较多未知项，还需依经验先行选取，最后进行校核。管道流 体输送的允许流速 yx c ，即经济流速，下表可作为流速选取的参考。 经济流速当输送的液体流速控制在某一范围时，管道的建设投资和生 产管理费用都比较经济。 （经济流速的表格较多，供参考表 2 张） 给水经济流速参考表 1 管径（DN）闭式系统开式系统 200.5-0.60.4-0.5 250.6-0.70.5-0.6 320.7-0.90.6-0.8 400.8-10.7-0.9 500.9-1.20.8-1.0 651.1-1.40.9-1.2 801.2-1.61.1-1.4 1001.3-1.81.2-1.6 1251.5-2.01.4-1.8 1501.6-2.21.5-2.0 2001.8-2.51.6-2.3 2501.8-2.61.7-2.4 流速推荐值 m/s 3001.9-2.91.7-2.4 3501.6-2.51.6-2.1 4001.8-2.61.8-2.3 油气混输、原油、污水管线经济（经验）输量表 2 油气混输原油污水管径 mm m/dm/hm/d104m/a104m/d 50300-130022-33540-80019-290.1-0.13 80800-340057-861300-200050-750.26-0.35 1001300-550090-1402100-320079-1180.41-0.54 1503000-12000200-3004800-7300178-2670.91-1.22 2005000-22000350-5508600-13000310-4751.6-2.2 2508000-34000550-85013000-20000490-7422.5-3.4 30012000-48000800-120019000-30000712-10703.6-4.8 35016000-660001100-160026000-40000970-14004.9-6.6 40022000-870001400-220034000-520001300-19006.5-8.6 50033000-1400002200-340054000-810001980-298010.1-13.5 60045000-2000003200-4800 78000- 117000 2850-428014.6-19.5 注：油气混输流速 0.5-2.0m/s 时，原油流速 0.8-1.2m/s；污水速度 1.5-2.0m/s。 经济（经验）流速表 3 介质管道流速，m/s 原油，重油 原油，重油 水 水 水 水 气 天然气 天然气 饱和蒸汽 饱和蒸汽 吸入管 压出管 吸入管 压出管 自来水（表压 0.3MPa） 自然排水 压缩空气 起点压力小于等于 0.2MPa 起点压力大于 0.2MPa 起点压力小于等于 0.1MPa 起点压力大于 0.1MPa 0.4-0.8 0.8-1.2 1.0-1.5 1.5-3.0 1.0-1.5 0.2-0.4 10-15 8-15 15-30 15-20 20-40 油气混输出油管、集油管1-2 二、简单管道的水力计算二、简单管道的水力计算 1、管径初选，根据体积流量和经济流速初选管径 管线内径的计算公式 Q d 8 . 18 式中：d管内径，mm Q体积流量，m/小时 流速， m/秒 （参考经济流速） 2、确定 Re 3、计算 4、计算，长管以沿程损失为主，只计算，并将求得的值进行修正 T h T h T h （一般修正系数 1.05-1.10）作为总水力损失，即=（1.05-1.10）。 w h w h T h 5、根据压力降选择动力（泵的扬程、排量和中间加压站的距离） ，若泵的 扬程、排量和中间加压站的距离已确定，则压力降不符合工艺要求时，则应调 整流速重新确定管线内径。再按上述程序进行计算，达到符合要求为止。 第二章第二章 玻璃钢管道水力计算玻璃钢管道水力计算 第一节第一节 玻璃钢管道水力计算公式玻璃钢管道水力计算公式 根据中华人民共和国石油天然气行业标准 SY/T6769.12010， 非金属管 道设计、施工验收规范第 1 部分：高压纤维管线管。 一、玻璃钢管道水力计算公式一、玻璃钢管道水力计算公式 玻璃钢管道的水力压降可按式（1）计算，其中摩擦系数的计算，可采用式 （2） （伍德公式）和式（3）. （1）p d qLf p 5 2 225 . 0 c Rbaf （2） （3） d q R 22.21 （4） 225 . 0 094 . 0 Ka K53 . 0 b=88 （5） 44 . 0 K c=1.62 （6） 134 . 0 K K=/d （7） 式中： P管道内水的压力，单位为兆帕（Mpa） ； P压降，单位为兆帕（Mpa） ； 密度，单位为千克每立方米（Kg/m3） ； f 摩擦系数； L长度，单位为米（m） ； q流量，单位为每升每分钟(L/min)； d内径，单位为毫米(mm)； a 系数； b 系数； c 系数 ； R雷诺数,适用条件为雷诺数大于 10000 和 110-5/d0.04； 动力粘度，单位为毫帕秒(mPas)； K相对光滑度； 绝对光滑度，单位为毫米(mm)，取 0.0053mm。 二、管道水力压降曲线二、管道水力压降曲线 根据科尔布鲁克(Colebrook)公式得出水在不同管径的玻璃钢管道内压降和 流速及流量的关系（图 1）,可由内径和流量直接查出水在玻璃钢管道内的压降。 三、常用液体压降的换算三、常用液体压降的换算 可按式（8）换算： (8)FPWFWp/或 式中： P常用液体压降，单位为兆帕（Mpa） W水力压降，单位为兆帕（Mpa） F常用液体压降换算系数，见表 3 表 3 常用液体的换算系数 F 液体种类 温度 密度 粘度 mPa.s 用于图 1 的换算系数 F 10%盐水 普通盐水 30% API 原油 40% API 原油 40% API 原油 15 38 15 15 38 1.070 1.154 0.876 0.825 0.810 0.40 1.10 13.00 6.90 4.50 1.14 1.14 1.67 1.37 1.22 注 1：所有相对密度值都是与水的密度（1.0g/ cm2）比较得出。 注 1：API 美国石油学会标准相对密度。 图 1 水的压降曲线 图 1 中给出的流速范围较大。流速宜取 1.0m/s3 m/s 范围内的数值，当 138.1 247.8 349.5 450.8 554.9 656.6 761.7 869.1 976.2 1081.0 1185.1 1295.3 13101.6 14105.4 15137.9 16148.6 17153.9 流量L/min n ( 压降MPa/100m 流速m/s 管径mm 线号 内径 mm 10 4.0 5.0 2.0 1.0 0.4 0.3 0.2 0.1 0.05 0.03 0.02 0.01 0.004 0.003 0.002 10 20 30 40 100 200 300 400 1,000 2,000 3,000 4,000 10,000 20,000 30,000 40,000 100,000 压降(P) 流速 0.5 1 2 3 4 5 7.5 10 15 管径 流量流量 q q 0.001 流速大于 3 m/s，应考虑管道运行中水锤的影响。 四、常用管件压降四、常用管件压降 管件当量长度 管件直径 管件名称 DN40DN50DN65DN80DN100DN150 90弯头 1.82.433.74.58.5 45弯头 0.91.21.51.82.43.3 三通-直 线流向 0.30.60.60.60.91.2 三通-分 支流向 33.74.95.88.311 异径接头0.30.30.60.60.91.2 异径接头所示数值是相对小头管径的当量长度 第二节第二节 油气集输管道压降计算油气集输管道压降计算 油气集输管道的压降可按式（9）计算。 L p vvHH d Gv gHH p sgmgLLL mm mgLLL 1 1 2 sin1 3 （9） 式中：P混输管线压降，单位为帕（Pa） HL截面含液率，无因次，其值可按流态（分离流、过渡流、间歇流、 和分散流）计算确定； L液相密度，单位为千克每立方米（Kg/m） ； g气相密度，单位为千克每立方米（Kg/m） ； g重力加速度，g9.81（m/s2） ； 管道倾角（流体上坡 为正，下坡为负，水平管 0） ；单位为（） m混输摩阻系数，可根据无滑脱水力摩阻系数 0、持液率 HL和无滑脱 持液率 RL，经计算确定。 vm 气液混合物平均流速，单位为米每秒（m/s） ； Gm气液混合物质量流量， （单位为千克每秒（kg/s） ； d管道内径，单位为米（m） ； sq气相折算流速（m/s） ； 管线内介质的平均绝对压力，单位为帕（Pa） ；p L管道长度，单位为千米（km） ； 采用 Pipe Phase 软件计算时，多种倾角的油气混输管道计算公式均可 选用贝格斯布里尔法。 第三节第三节 玻璃钢输水管线的水力学特性玻璃钢输水管线的水力学特性 一、玻璃钢输水管水流量计算一、玻璃钢输水管水流量计算 目前输水管材很多，有钢材、铸铁、混凝土、塑料、玻璃钢等。由于玻璃 钢内壁光滑，流速系数比较大，在同样的管道直径下，水流量比较大，或者， 在同样的水流量要求下，可采用较小的管道直径，具体由管道的水流量的计算 公式可见。当管道流体力学特性用埃赞、维利阿姆式公式计算，其管道直径与 流量关系为： D=1.6285C-0.36Q0.38I0.205 （1） 式中：D管内径（米） ； C流速系数； Q流量（m/秒） ； I 水流坡度。 以钢管、铸铁管为例，C 为 100，玻璃钢管，C 为 150。在同样适用条件下， 水流坡度 I 是同样的，当在同样流量的情况下，玻璃钢管与钢管的直径之比为： DGRP/D=0.86419 （2） 在同样管直径情况下，其流量之比为： QGRP/Q=1.46832 （3） 可见在输送能力相同时，工程可选内径较小的玻璃钢管道从而降低一次性 工程投入，玻璃钢管道在水流量方面比钢管大许多，提高了输送能力，这是玻 璃钢管的特性之一。 若采用同等内径的管道和同样的流量，玻璃钢管道可比其他材质的管道减 少压力损失，即节省泵的功率和能源（约 30-40%） ，降低长期运行费用。 二、玻璃钢输水管水击强度计算二、玻璃钢输水管水击强度计算 在输水管道中有泵和阀门，当泵或阀门关闭时，管道中的水会产生水击现 象，管道内的水压会急烈上升，会对管道产生很大压力，有时，正因为突然关 闭阀门或泵，会破坏管道。 管泵中的水击压强计算分二种情况：直接水击；间接水击。直接水击， 1 2 是阀门、泵关闭很快的情况，这决定于管道长度和水击波的传播速度 C。管道 长度是明确，关键是水击波的传播速度 C，这不仅与管道的直径 D，壁厚 t 有 关，还与管道材料有关，有下列计算 C 的公式： （4） 2/1 )1 ( Et DE C C O O 式中：C0 为水中声波的传播速度，C0 =1425 米/秒； E0水的弹性模量， E0=2.04GPa； E 为管壁材料的弹性模量，钢制材料取 E=200GPa，玻璃钢取 E=15GPa； 以同样的管直径和壁厚，计算出两种管道的水击传播速度，当取 D=500mm，t=10mm 时，计算结果为： 玻璃钢管道：CGEP =509.1 米/秒 钢管道：C=1159.6 米/秒 管道中水击产生的附加压强为： 直接水击：P=0 （5） 间接水击：P=0=0 （6） Tz T C l 2 式中：T=2l/C； Tz阀门或泵的关闭时间； 水密度 l管道长度 由式（5）可见，钢管的水击波的速度 C 比玻璃钢管道的水击波的速度大 一倍左右，因此，水击增加的水压强度也增加一倍，所以，玻璃钢管道抗水击 能力比钢管强这主要是玻璃钢材料的弹性模量低，在水击的时候容易膨胀变形， 从而减小水击压强。 从式（6）可见，当阀门或 泵关闭时间 Tz 越长，水击产生的压强越小，这在实际使用中很重要，延长 关闭时间，可大大降低水击产生的压强。 综上所述管材两点特性，可见玻璃钢输送管道水力学特性比传统管材优越。 第三章第三章 管道水力学计算中应注意的几个问题管道水力学计算中应注意的几个问题 上述管道水力学计算公式适用于单相液体。 （除玻璃钢管道中的油气集输管 道压降计算公式） 一、热油管道的工艺计算一、热油管道的工艺计算 加热油品的目的在于：保证油流温度高于凝固点，以免冻结，降低油品输 送时的粘度，减小流动阻力。热油管的摩阻损失，不是一个常数，这是因为热 油在沿管道流动的过程中，由于温度的不断降低，油的粘度不断增大。因此管 道单位长度上的摩阻也不断增加，计算热油管道摩阻时，必须考虑管道沿线的 温降情况及油品的粘度特性。热油管摩阻的计算方法很多，常用一种是平均粘 度计算方法： L D vQ h m m cp m 5 2 式中： cp油流平均温度下的油品粘度，平均温度按下式计算v khcp TTT 3 2 3 1 其中：Th Tk 分别为起始加热温度和终点温度。 二、油水两相液体的工艺计算二、油水两相