压力计算程序说明

1、本程序用于计算气体（空气或燃料气）在管网中的流动时的压力损失，对管路的 设计作出参考（现在计算中将三通阀的压力损失暂时定为 1000Pa,做实验后再 确定三通阀的压力损失）。1.管网划分（见图1）计算中将管网分为三部分进行压力损失的计算：1 .总管：风机出口（ O）到总管分叉处（A）;2 .分管：总管分叉处（A）到三通进口截面（B）;3 .支管：每一个三通进口截面（B）到烧嘴前（D）都是一个支管。支管分为两段， 分叉（C）前为支管ss1,分叉后为支管ss2。结构划分如图（1）:流量计十风机卜=总管图1管网结¥ 上烧嘴二通阀丁下烧嘴调节阀=w=分管支管构小思图2.符号定义：气体密度（K

2、g/m3）P气体压力（Pa）t气体摄氏温标温度（C）vel气体管内流速（m/s）Q气体流星（m /hr）Pd动压（Pa）P气体压力损失（Pa）L管路直段的总长度（m）d管路通径（mm）D管路内径（m）n弯头数目air标准状况卜气体的密度（Kg/m3）Rr标准状况下气体的压力（Pa）tair标准状况下气体的温度（C）f管路摩阻系数n弯头压力损失系数FM流量计的压力损失系数蝶阀开启角度（° ）（下标：0表示总管，s表示分管，ss表示支管，ss1表示支管ss1, ss2表示支管ss2段，m表示出口或管末，k表示调节阀，kk表示蝶阀，kkk表示三通阀， ij表示烧嘴）3 .管路压力损失计算原

3、理：管路中主要的压力损失有：管路，弯头，流量计 （此计算中采用ABC流量计）， 烧嘴和各个阀的压力损失。在本计算中，根据管路的通径和气体流量，采用分段 的方法分别计算各段的压力损失（管网划分见图 1） o需要输入的参数有: 标准状况下气体的压力以.，温度tair和密度.； 当地的大气压力P00 ,气源进口表压P0 ,温度金；各段进口的气体流量Q,各段的直管总长度L,各段管路的公称通径d,弯头的 数量n,弯头有以下几种形式：图2中，（1）、（2）计为1个弯头，（3）是z形弯 管，它的压力损失系数（取 0.4）等于弯头损失系数的一半（详见水利摩阻，电 力工业出版社，N.E.依杰里奇克著），把它折算

4、为0.5个弯头。第 12页图2.弯头的形式总的压力平衡关系式：(*)Po=Po+Ps'+Pss+Pk+Pij（其中Ps'是分管除去调节阀的压力损失，即PS= Ps'+ Pk）本计算中：f取0.025, n取0.8, FM =0.33 （FM表示abc流量计）。计算时应在最大流量下进行，因为该管道系统的压力损失，如果在最大流量的公 况下能满足需要（烧嘴前的压力）的话，在小流量情况下是没有问题的。总管的压力计算：此部分为管网示意图（图1）中的红色部分，它的压力损失主要包括：直管的摩阻损失（损失系数f上），弯头中的流动损失（损失系数 n n。）。D° P因为：一RT

5、瓦 R（273.15 tair）,上R （273.15 t0）air0两式相比得到气源出口气体的密度:_ (Po P00)(273.15 tair)0"airPair(273.15 to总管中气体的速度：velo=Q20.25 D0动压：Pd0 = 0.50 vel02压力损失：Po ( f察 n no) Pd0 Do总管出口压力为：P0C Po - Po分管的压力计算：此部分为管网示意图(图1)中的绿色部分，它的压力损失主要包括：直管的摩 阻损失，弯头中的流动损失，流量计中流动损失。分管s压力的计算：分管s中气体的速度：vels=Qs Q2As o.25 Ds动压：Pds=0.50

6、 ve1s2除去三通阀的压力损失：Ps' ( f± n ns FM ) PdsDs此时还有调节阀的压力损失系数没有确定，它的数值将在后面进行计算。支管及调节阀的压力损失计算：支管的压力损失计算方法和总管、分管的相似，只是需要先做实验确定三通阀的压力损失系数，所以暂时将三通阀的压力损失定为1000Pa,同时将用来调节的全开的蝶阀的压力损失系数定为 0.5。支管分为ss1和ss2两段进行计算，然后将 ss1和ss2两段的压力损失相加，即为支管的压力损失。由式(*)得调节阀的压力损失：Pk=Po-( F0+ Fs'Pss+Pj)调节阀的开启角度计算：已知调节阀的通径dk调节

7、阀k中气体的速度：velk=Qs Q2Ak0.25 Dk动压：Pdk=0.50 velk2除去三通阀的压力损失系数：k = Pdk而调节阀开启角度和损失系数的近似关系如下2k = 0.0035 X (90- )+0.2(0.2W k <3)2k = 0.00421 X (90-25.5) +3.2( 3< k < 20) _ _、2_，_k = 0.0035 X (90-43.5) +19.2(20< k w 100)此时根据上面三式可以计算出三通阀的开启角度。设计中，在各种工作状态下，调节阀的开启角度尽量处于30。至75。的范围，此时调节阀的阻力系数具有较好的调节特性

8、。如果我们前面计算的是最大流量状态， 对应的就是调节阀的最大开启角度，如果 小于75° ,就有一定的富裕压力。通过上面的公式，可以计算出在开启角度为75°时，调节阀上面的压力损失 PJPk'=1X0.50 velk2 (调节阀开启角度为75°时，压力损失系数为1)那么富裕的压力损失为P富裕二Pk- Pk'。计算结果处理：因为：P Pd0, Ro v2, v ,1所以：P二；D4现在管路内径尺寸每级相差大约1D2;10%,所以如果管路，流量计，弯头，蝶阀均缩小一级，压力损失大约增加为原来的150% (-_ 4(0.9 D)1.52 D4)左右所以最后

9、的计算结果，可以通过下面各式判断其效果：如果 P富裕 > (Po+ Ps+ Pss )0.5那么总管和分管管路，流量计，弯头，蝶阀的尺寸差不多可以同时缩小一档;如果Po0.5<P 富裕 < (F0+Ps+ Pss)0.5那么单独总管的管路，弯头的尺寸差不多可以同时缩小一档；如果Ps0.5<P 富裕 v(B+Ps+ Pss)0.5那么单独分管管路，流量计，弯头，蝶阀的尺寸差不多可以同时缩小一档；如果 Pss 0.5< P 富裕 < (P0+ Ps+ Pss)0.5那么单独支管管路，流量计，弯头，蝶阀的尺寸差不多可以同时缩小一档；计算完后根据结果提示，可以选择将

10、总管、分管或支管，或三者同时将管路，流 量计，弯头，蝶阀的尺寸缩小一个档次。缩小后根据此计算步骤重新计算，得到 新的P富裕的量。如果在新条件下，P富裕还能满足上面的三种情况之一，就将对应管路的管路，流量计，弯头，蝶阀的尺寸同时缩小一个档次，直到不能满足上面四个条件的任 意一个为止。注意:上面每一个部件的尺寸都是可调的，所以提示只是作为一个参考，可以根 据需要做一些灵活的变动。4 .例子现在以气压头9000Pa, 20c下空气路最大流量时管路压力损失计算为例，对压 力损失的计算进行说明，其工况如下：计算中大气压力为：P°0 = 101325 (Pa);输入标准况状况下(已知的状况即可)

11、的空气参数：air =1.293 (Kg/m3); Pair=101325 (Pa); tair=0(C);(程序输入中只需要输入数字即可，不要输入单位)总管气体进口表压：P0 = 9000 ( Pa)总管气体流量：Q0 = 45500 (m3/h)气体进口温度：t0= 20(C)总管直管总长度：L° = 11.099 (m)(多段直管长度的和，不包括弯头长度)总管通径：d0 = 1100 (mm)(得到此时内径为D0 = 1.108m)总管弯头数目： 兀=3分管参数：分管s气体流量：Qs = 13000 (m3/h)分管s直管总长度：Ls = 44.101 (m)分管s 通径：分管

12、s 弯头数目：支管ss1 参数：支管ss1 气体流量：支管ss1 直管总长度：支管ss1 通径：支管ss1 弯头数目：支管ss2参数：支管ss2气体流量：支管ss2直管总长度:支管ss2通径：ds= 700 (mm)ns = 63Qss1 = 3250 (m3/h)LsL0.74 (m)dss1 =300 (mm)nss1 =0.5Qss2 = 1787.5 (m3/h)Lss2 = 2.045 (m)dss2 = 200 (mm)支管ss2弯头数目：%s2 = 1烧嘴出口的表压：Pj = 3000(Pa);调节阀的通径Dk=600(mm);蝶阀的通径Dkk=200(mm)。气口刎位3强出:痣

13、PUrg/eFJ ：- 厄力T*订知的)：师L1S谒孰“gHS-fl!±JE#r(Psi ： |IQ缸第motz宜守酗kq：制循llcw £Et)(7?i iQ弯螳自叩：s-|liud4S5Tin 3ffiGMn/C(Hm - W.; ( * 1他江密sf.C|ra理科部司m：KffE ： 而依叨4TL:： (il;口曲调御g<7：皿当其济口曲:1；IQS鹿皿一冏讨|lTV1.5-MELzsZti)：归.幅理曲h±H：旗聆助目皿沅F月与七，4川“ ：W.K痛:肥grab： 即图2.输入参数视图输入后，单击计算，计算结果如下:sferi'Ch)FT：t

14、h E.才目失d两*%”.：?01 30041句曾，1.蛎汨彳 Fa) |9 inn 血fi失扭 J M ：Ml，叫”出口表叵方京胆4椒安£5姐营mm'll诩加dlljH«I( Pa J蹲印m e帕侬附m.到亚阻匚索臣比5d耒丁皿二也 3：23Swl皿 gU 47)01b? 3S06&凭3F- HG望2讥田由匚福P3中皿；rw阳闵的汇编三5也福举G力后夫:iHutP*：|W；*而珅留啊k度i闾叵西而R货弹出出因目一桐I图3输出参数视图实际计算过程： 总管气体密度:_ (P0 P00)(273.15 tG0;Pair (273.15 tj_ (101325 9

15、000) (273.15 0)air =1 .293101325 (273.15 20)=1.312Kg/m3,Q0455002 =13.11 m/s 1.108vel 0 =2 =0.25 D03600 0.25总管动压:Pd0 = 0.520 vel0 =0.251.312_213.11112.70Pa总管压力损失:n。)Pd0 =(0.02511.0991.1080.8 3) 112.70 =298.70 Pa总管总管出口表压为：P°末=P0- P0=9000-298.70=8701.30 Pa分管的压力损失计算:分管气体速度：velsQs0.25Ds2130003600 0.

16、252 9.17 m/s 0.7122分管动压：Pds=0.5,20 vels =0.5一 一 一 21.312 9.1755.18 Pa除去调节阀后的压力损失:LsPs = ( fnnsDsFM )Pds44101=(0.0250.80.7086 0.33) 55.18=369.02 Pa(注：Ps'表示分管除去调节阀后的压力损失，即Ps= Ps'+ Pk)支管的压力损失计算:支管ss1段压力损失:支管气体速度：velss产一Qs2 0.25Dssi3250"""" 23600 0.250.31711.44 m/s动压：Pdss1=0.

17、50 ve1ssi2 = 0.5 1.312 11.442 85.82Pa压力损失：&1=( f / n nss1)Pd0+1000Dss1 0 74= (0.025 0.8 0.5) 85.82 =1039.34Pa0.317(先预估三通阀的压力损失为1000Pa,它的压力损失系数在做完实验后确定)支管ss2段压力损失:14.47m/s请输入下列参数支管ss2气体流量：支管ss2直管总长度: 支管ss2通径：支管ss2弯头数目：支管ss2中气体的速度:Qss2vel ss2 20.25Dss2，3 .、Qss2 (m /h)Lss2 (m)dss2 (mm)nss21787.5_ 23600 0.250.207动压:Pdss2=0.50 ve1ss22 =0.5 1.312 14.472 137.39Pa压力损失：Pss2 ( f 暑 n %S2)Pdss2+ PkkDss22 045=(0.025 2045 0.8 1) 137.39+ Pkk=252.92Pa0.207其中Pkk是调节蝶阀全开时的压力损失。喷嘴前的表压为3000Pa所以由式2-1得调节阀的压力损失为：Pk=P(0-( R+ RPss- Pk)-Pj=9000-298.7-369.02-1039.34-2