【doc】管道摩擦系数经验公式的分析

1、管道摩擦系数经验公式的分析石油化工设计petrochemicaldesisn2003,20(2)2830管道摩擦系数经验公式的分析张建华(中国石化工程建设公司,北京,100101)摘要:笔者对计算摩擦系数的一些经验公式进行了误差分析,对经验公式的应用范围提出了个人的看法.关键词:摩擦系数,re经验公式1前言在设计仪征via(精对苯二甲酸)装置时,笔者遇到一个对压降要求比较严格的管线;在计算时发现,用不同的经验公式计算的摩擦系数,其压降值相差很大.即选定某一管线,用不同的经验公式(在其适用范围内)计算,得出的结果却显示可用或不可用(管径偏小).为此而所查找的相关资料上都仅仅列出经验公式及其适用范

2、围,对其误差却只字未提.因此,笔者以摩狄图的数据为基础,对所采用的经验公式进行了如下分析.2计算摩擦系数的经验公式卜】及分析2.1柏拉修斯(blmim)公式f=0.3164reo?适用范围:re=5lo31lo5以及f=0.0056+0.5/re0?弛适用范围re=1lo51106计算结果见表1.表1柏拉修斯公式计算的,(1)(2)由表1可知,柏拉修斯公式的结果在其适用范围内与摩狄图数据非常接近,误差不超过5%.当忍超过1lo6时,笔者也用公式(2)进行了计算,结果见表2.表2re>1xl06时柏拉修斯公式计算的,re101,0002,0004,0008,00010,000公式(2)算出

3、的,o.0116o.0104o.o095o.0087o.oo$5摩狄图数据o.0117o.0102o.o095o.oo$50.0081由表2可知,当re>1lo6时,公式(2)的误差仍不超过5%,仍然可用.2.2普朗特公式1=2(re)一0.8(3)l适用于re=3lo341之间的光滑管,计算结果见表3.表3普朗特公式计算结果re10一51010050010002ooo公式(3)算出的fo.0374o.0310o.0180o.0132o.0117o.0104摩狄图数据o.0375o.0310o.0178o.0130o.0115o.0102表3的计算结果与摩狄图数据非常接近,如果去掉查图误

4、差,可以认为二者完全一致.收稿日期:20021225.修回日期:2o030416.作者简介:张建华,男,1996年毕业于北京理工大学研究生院,现就职中国石化工程建设公司工艺室,从事工艺系统设计工作.第2o卷张建华.管道摩擦系数经验公式的分析?29?2.3顾毓珍公式,=0.01227+0.7543/re.?勰(4)此公式是由我国化工专家顾毓珍教授提出的,资料中提出的适用范围为re=310331a6,粗糙管【5l.计算结果见图1.?-gu-ii-0005+0o02000l00095+00o02图1顾毓珍公式的计算结果该公式未涉及相对粗糙度,摩擦系数仅是的函数,这使得它的应用受到限制.仅图1的最大误

5、差就己经超过50%.该公式的适用范围比资料上介绍的要窄.在相对粗糙度0.0010.ooo2之间时误差较小.该公式计算比较简便,可用于管径估算等误差要求不高的场合.2.4粗糙管经验公式厂=0.00551+(20e/d+1106/e)(5)适用范围:3103<re<1106厂=0.0055+0.15x(e/d)(6)适用范围:re>1106式中,d为管道内径/m;管道绝对粗糙度/m.计算结果见表4,表5.表4公式(5)计算结果表5公式(6)计算结果/d0.0060.0020.ooo50.0002o.0001公式计算结果o.0328o.o244o.0174o.0143o.0125摩

6、狄图数据o.032o.0242o.0172o.0147o.0121相对误差,%2.450.971.352.823.07由表5结果可见,对于公式(5),相对粗糙度越小,其适用的的范围越大.公式(6)的最大误差不超过5%.在大时或相对粗糙度大时,应该同时用公式(5)和公式(6)计算,取计算值大的,使用.这两个公式的优点是简单,不需要迭代计算,误差在工程设计允许之内.2.5柯尔布鲁克公式,尼库拉则与卡门公式柯尔布鲁克公式:当0.005时,=121g(d)+1.14-2lg(1+9.35d/e)(7)尼库拉则和卡门公式:当<0.005时,re4f1=2lg(詈)+1.14(8)计算结果见表6.由

7、表6可见,公式的每个计算结果均与摩狄图非常接近.如果去掉查图误差,可以认为两者完伞一致3结论1)无论是柏拉修斯公式还是普朗特公式,计算光滑管摩擦系数的经验公式结果都比较接近.柏拉修斯公式的适用范围为胁在51031107?30?石油化工设计第20卷之间,普朗特公式的适用范围为在3lo341a6之间.2)顾毓珍公式的适用范围为:相对粗糙度在0.0010.oo02之间,在5lo331a6之间.此公式可用于管径估算等误差要求不高的场合.3)公式(5)的应用范围与相对粗糙度有关,相对粗糙度越小,适用的的范围就越大;公式(6)的适用范围为re>11a6.在相对粗糙度较大或re较大时应该同时用公式(5

8、)和公式(6)计算,取计算值大的.厂使用.4)柯尔布鲁克公式,尼库拉则与卡门公式适用于所有的相对粗糙度和雷诺数.此公式适于计算机编程计算,不适于手工计算.参考文献1蒋维钧,戴猷元,顾惠君.化工原理,清华大学出版社2r.h.perry着.perry化学工程手册第六版(上卷)3姚玉英主编.化工原理,天津科学技术出版社4时钧,汪家鼎,余国琮,陈敏恒主编.化学工程手册第二版(上卷)5何潮洪,冯霄.化工原理,科学出版社?屠匏雀践?tecnicas和tecnimont公司承建惠州eo和pe装置tecnicasrennidas公司和tecnimont公司分别承包建设壳牌化学和中海油的惠州石化联合装置中相关的

9、下游装置.tecnicasrennidas公司签约84oo万美元承包建设320kt/a环氧乙烷和乙二醇装置,采用壳牌技术.tecnimont公司签约2.2亿美元承包建设250kt/aldpe装置,200kt/a切换式lldpe/hdpe装置和240kt/app装置,采用巴塞尔技术,定于2oo5年建成.(q岫ical,2003,2,19:2o).福斯特一惠勒公司承包建设上海异氰酸酯装置福斯特一惠勒公司英国子公司将承包建设巴斯夫和亨斯迈在上海漕泾的一体化异氰酸酯联合装置,承包总价值1550万美元,该联合装置总投资l0亿美元,定于2oo6年建成投产.巴斯夫,亨斯迈与4家中国投资者:上海氯碱化工,上海华