一个泵设计计算过程

化工泵的选型设计过程麦瑶娣广东寰球广业工程有限公司广州510130确定泵的流量按30m3/h，其扬程为160m流速的选择进口段水的流速选2.5m/s，出口段水的流速选2m/s参看“常用流速范围表”求进、出口泵管径公式：Q=Q：流量m3/hd：管径mu：流速m/sdi：进口段管径mdo：出口段管径mdi＝Q3600x0.785xu＝303600x0.785xudo＝Q3600x0.785xu＝303600x0.785x2选择钢管根据介质选用20号碳钢管。根据3.的计算，进口管径选用DN65，出口管径选用DN80。根据泵的扬程，确定管道的设计压力为2.5MPa，设计温度为40oC，此时根据《工业金属管道设计规范》GB50316-2000附录A取100oC下管材的许用应力130MPa。确定壁厚的方法：①根据美国标准《焊接和无缝钢管》ANSIB36.10,确定SchSch.＝Pσtx1000＝所以选Sch20的壁厚系列，查黄皮书HG20553得出进口管：Φ76x4.5出口管：Φ89x4.5②一般采用计算承受内压薄壁管厚度的Barlow公式计算并考虑了腐蚀裕量的螺纹深度和壁厚负偏差-12.5％之后确定：tttB、t：分别为理论厚度和计算厚度mmDo：管外径mmP：设计压力MPaσt：在设计温度下材料的许用应力MPa泵入口计算壁厚代入公式tB=Dot＝Do2比管进口管：Φ76x4.5的壁厚小，所以选择合理。泵出口计算壁厚代入公式tB=Dot＝Do2比管进口管：Φ89x4.5的壁厚小，所以选择合理。（是不是美国标准《焊接和无缝钢管》ANSIB36.10确定的壁厚系列是根据Barlow公式计算得出的呢？如果是，那么根据Sch.＝Pσtx1000注：钢管的壁厚系列表示方法有3种钢管壁厚的系列在不同的标准中有不同的表示方法，在欧、美、日一般用管子表号表征管壁厚；美国MSS标准规定以质量表示壁厚；中国、ISO和日本部分钢管标准采用壁厚尺寸表示钢管壁厚系列，对超高压用钢管则由计算壁厚的方法确定经济壁厚。Ⅰ.以管子Sch表示壁厚系列Sch.＝Pσt美国标准《焊接和无缝钢管》ANSIB36.10（现已统一定为ASMEB36.10），及中石化钢管尺寸系列,SH/T3405也是按照管子表号表示壁厚系列。Ⅱ.以管子重量表示壁厚系列，美国MSS标准规定美国ASME和MSS规定的以管子重量表示壁厚方法，将管壁厚度分为3种：①标准重量管，以STD表示；②加厚管，以XS表示；③特厚管，以XXS表示。Sch40DN≤250mm的管子相当于STD管Sch80DN≤200mm的管子相当于XS管Ⅲ.以钢管壁厚尺寸表示壁厚系列我国的《抵押流体输送用焊接钢管》GB/T3091-2001DN≤150mm的壁厚分为普通管的加厚管；日本JIS标准的SGP和STPY焊接钢管系列只规定实际厚度系列。这种方法是管外径X壁厚，eg.Φ76x4.5求进口段阻力降求流速根据确定的管径Φ76x4.5，代入公式Q=π4d2确定流动类型根据雷诺系数确定，计算公式RRe：雷诺系数，无量纲di:进泵管径内径mu：流速m/sρ：介质的密度kg/m3，水的密度按1000kg/m3μ：流体粘度Pa·s，水的粘度按1.0x10-3Pa·sRe＝diuρ注：根据雷诺系数确定流型（根据注册化工工程师教科书，蓝色面的书P605）Ⅰ.层流（滞流）：Re≤2000Ⅱ.过渡流：2000<Re≤4000（既可层流也可是湍流，要尽量避免此情况）Ⅲ.湍流（絮流）:4000<Re<20000Ⅳ.湍流（絮流）：Re≥20000根据《化工原理》上册P34Ⅰ.层流：Re≤2000λ与管壁粗糙度无关，与Re准数成一直线。Ⅱ.过渡流：2000<Re<4000（既可层流也可是湍流，要尽量避免此情况）为安全起见。按湍流时的曲线延伸，查图得出.Ⅲ.湍流:4000≤Re，与εd有关。当在完全湍流区（又称阻力平方区）时，λ工业上常将Re>3000的情况都按湍流考虑。(絮流就是湍流)根据考试书P613Ⅰ.当4000≤Re<396diεlog10Ⅱ.当Re>396d（3）确定相对粗糙度金属管壁情况ε,mm非金属管壁情况ε,mm新的无缝钢管0.06～0.1干净玻璃管0.0015～0.1正常情况下无缝钢管0.2橡皮软管0.01～0.03无缝黄铜、铜及铅管0.005～0.011很好拉紧的内涂橡胶帆布管0.02～0.05正常情况下焊接钢管及较少腐蚀的无缝钢管0.2～0.3陶瓷排水管0.25～0.6钢板卷管0.33铸铁管0.5～0.85腐蚀较重或污染较重的无缝钢管0.5～0.6腐蚀严重的钢管1～3（4）摩擦系数λ确定，选择计算阻力方法,求λ的关系式很多，都比较复杂，下面分流型列举一些。很多时候都根据Re-εd（d为内径，单位均为mm）对于一般钢管（考试书P160）（Ⅰ）层流Re≤2000（《炼油装置工艺管线安装设计手册》上册1978年版中层流Re≤2100），λ与管内壁的表面性质无关，λ（Ⅱ）过渡流时2000<Re≤4000，管道阻力不能做出确切的关联（Ⅲ）湍流λ可按3个区域：水力光滑区、过渡区、阻力平方区水力光滑管区：判剧：ε当3x103<Re≤105，可按柏拉修斯公式计算：λ阻力平方区：判剧：εd≥5601过渡区：判剧：15Re<ε1对于光滑的管壁（《炼油装置工艺管线安装设计手册》上册1978年版P26），光滑管，如玻璃管，铜管和铅管（Ⅰ）2100<Re≤105（根据《化工原理》上册P50其范围3x103<Re.≤105）λ（Ⅱ）3x103<Re.≤3x106（根据《化工原理》上册P50）

λ（Ⅲ）105<Re≤108λ对不光滑的管壁（如钢管、铸铁管、陶料管及管内积有沉淀物或有腐蚀的管）λ可根据流体的雷诺系数及管壁特性从图P28—2-3查根据《化工原理》上册P50（Ⅰ）当d/ε1（Ⅱ）当d/εRe管路阻力降（Ⅰ）单相流体通过直管段的阻力降，根据（《炼油装置工艺管线安装设计手册》上册1978年版P26）hhfλ：摩擦系数L：直管段长度，md：管子内径，mmg：重力加速度，可取9.81m/s2u：流速m/s（Ⅱ）管路上的局部阻力（当量长度）Le阻力系数法，根据《化工原理》上册P54当量长度法，根据《化工原理》上册P56（Ⅲ）管路总压力降∆P＝λ*ρuhLe：局部阻力当量长度eg：对于本计算，（1）ui=（2）Re＝diuρ（3）ε取较少腐蚀的无缝钢管0.3则εdi＝（4）求摩擦系数λ①可根据3x103<Re.≤3x106（根据《化工原理》上册P50）

λ求出λ＝0.0164②可根据105<Re≤108λ求出λ＝0.0161③可根据εdi=0.0045；15Re＝560Re＝560εdi>560,套用公式：求出λ＝0.0294④可根据εdi=0.0045，Re＝160800，查图表得出，求出λ＝因此可以按照λ＝0.0294的取值计算阻力降。（5）计算阻力降h本设计中有2个DN65弯头，当量长度为2m/个，有一个DN65过滤器（不知道如何求，要思考弄清），取20m，球阀一个DN65，当量长度为0.5m/个，管子总长L＝12mL+Le代入求得：hf入＝求出口段阻力降（1）ui=30（2）Re＝diuρμ＝（3）ε取较少腐蚀的无缝钢管0.3则εdi＝（4）求摩擦系数λ①可根据εdi=0.00386；15Re＝15560Re＝560160800＝0.0015Re<εd试差法求出λ＝0.0290②可根据εdi=0.00386，Re＝139860，查图表得出，求出λ＝λ＝0.0293的取值计算阻力降（5）计算阻力降hL+Le代入求得：hf出＝0.0293*1.8确认泵的型号：纯丙烷40oC时压力为1.282MPa，即约130m水柱，所以按管出口压力≥130+22（管路损失）+5（按液位高换算成水柱）＝157m，所以选择65-DLX10，Q=30m3/h,H＝160m的泵可以实现操作。实际上，罐体内液化气在自身饱和蒸汽压下不断的蒸发，液化，此过程是一个吸热与放热交替的过程，且罐内压力较高，因此，罐内实际的温度在南方地区（广州，广东）不会达到50oC，最多可以达到28oC。如果事故水的压力过高，会在短时间内形成水与LPG的混合物，难以达到短时间切断LPG的目的，而且储罐内是LPG，其压力要比纯丙烷低，所以，选择160m的扬程，不至于过大，刚好达到切断目的而不容易短时间内形成混合物。泵的安装高度：65-DLX10，Q=30m3/h,H＝