管道阻力、流速、流量介绍

讲解人：唐红流体管路华气厚普LNG船用成套设备研究所01020304摩擦阻力损失frictionresistanceloss局部阻力损失partresistanceloss管路计算Pipelinecalculation经济流速economicvelocity内容华气厚普LNG船用成套设备研究所管道阻力介绍总阻力=摩擦阻力+局部阻力摩擦阻力局部阻力华气厚普流体流经直管路时由流体内摩擦产生的阻力，也叫沿程阻力。摩擦阻力流体流经管件、阀门、截面变化的部位时产生的阻力，也叫形体阻力。局部阻力LNG船用成套设备研究所华气厚普LNG船用成套设备研究所01PARTONE摩擦阻力损失Frictionresistanceloss华气厚普LNG船用成套设备研究所01摩擦阻力损失Frictionresistanceloss达西公式：hf—摩擦阻力损失，Pa

；d—管道的直径或当量直径，m；l—管道的长度，m

；v—流体的平均流速，m/s

；ρ

—流体的密度，

kg/m3

；λ

—摩擦阻力系数；摩擦阻力hf与:

(1)

管长和动压头成正比(2)

直径成反比华气厚普LNG船用成套设备研究所01摩擦阻力损失Frictionresistanceloss与摩擦系数λ有关的因素d

—管道的内径，

—管壁内表面突出高度的平均值；

—管壁的相对粗糙程度；Re

—雷诺数；华气厚普LNG船用成套设备研究所01摩擦阻力损失FrictionresistancelossRe与粗糙程度对摩擦系数的影响光滑管：管道粗糙程度对摩擦系数的影响很小，与层流接近。粗糙管：管道粗糙程度对摩擦系数的影响较大，使湍流加剧。Re<2000

时，粗糙度不影响摩擦系数Re>4000

时，粗糙度显著影响摩擦系数

光滑管与粗糙管是相对的，对于同一个管，当流速较慢时是光滑管，当流速增大到一定程度时管的粗糙度对摩擦系数起作用，原来所谓的光滑管就变成了粗糙管。华气厚普LNG船用成套设备研究所01摩擦阻力损失Frictionresistanceloss摩擦系数的计算①

层流区，Re<2000，摩擦系数λ仅与雷诺数

Re

有关②过渡区，2000<Re<4000，在此区的流态不稳定，如果保持层流则λ

随Re

增大而减小，如果是湍流则λ随Re

增大而增大。与相对粗糙度无关。③湍流区，Re>=4000，此区，摩擦系数λ不仅与雷诺数Re

有关还与相对粗糙程度有关。当λ达到一定时程度后，λ的值下降缓慢，当Re

一定时，λ随相对粗糙度的增加而增大。④完全湍流区，在这区，λ的值只随相当粗糙度而变，与Re

无关。对于确定的管道，相对粗糙度为值，λ等于常数，阻力hf

与动能成正比，所以该区又称为阻力平方区。华气厚普LNG船用成套设备研究所02PARTTWO局部阻力损失Partresistanceloss华气厚普LNG船用成套设备研究所02局部阻力损失Partresistanceloss局部阻力损失公式：hj—局部阻力损失，Pa

；v—流体的平均流速，m/s

；ρ

—流体的密度，

kg/m3

；ξ—局部阻力系数；

局部阻力损失与动压头成正比，与局部阻力系数有关。局部阻力系数一般由实验测得。华气厚普LNG船用成套设备研究所02局部阻力损失Partresistanceloss常见的局部阻力系数的求法突然扩大：突然缩小：对于管道出口对于管道进口华气厚普LNG船用成套设备研究所02局部阻力损失Partresistanceloss管道设计的原则尽可能减少局部扩大、收缩、拐弯的次数，避免突然扩大、缩小和急转弯，以减少涡流，减低局部损失。华气厚普LNG船用成套设备研究所03PARTTHREE管路计算Pipelinecalculation华气厚普LNG船用成套设备研究所03管路计算Pipelinecalculation简单管路的计算简单管路：单线、直径不变的管路简单管路1122在1-1面与2-2面列伯努利方程由于管道直径不变，由连续性方程（v1S1=v2S2）可知，管内各截面流速相等，所以方程简化为：华气厚普LNG船用成套设备研究所03管路计算Pipelinecalculation串联管路串联管路：不等直径的管路首尾顺次相接构成Hd1d2d3h1h2h3特点：（1）各管流量相等（2）管路的总阻力等于各段管路阻力的和华气厚普LNG船用成套设备研究所03管路计算Pipelinecalculation并联管路并联管路：两根或两根以上的管道进口与进口、出口与出口相接构成abQ特点：（1）总流量等于各支路流量之和（2）各支路压强差相等，各支路总阻力相等华气厚普LNG船用成套设备研究所04PARTFOUR经济流速Economicvelocity华气厚普LNG船用成套设备研究所04经济流速Economicvelocity表现为一定年限内管网造价和管理费用之和的最小流速。在设计工艺管道的管径时使工艺的总成本(包括铺设管路的建安费、泵站的建安费、及泵输送的经营费之总和)最低流速。在数学上在工程上华气厚普LNG船用成套设备研究所04经济流速Economicvelocity从流体力学上来说，管内介质流速越大则阻力越大。当流速越小时，虽然流动阻力减小，对于同样流量所需要的管径却增大，造成设备成本升高。综合考虑这两因素选取的合理流速称为经济流速。根据流量选择管径就是依靠经济流速计算得出的。具体