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管道流速、工况流量和标况流量

时间：2024-04-07 来源： 浏览：

管道流速、工况流量和标况流量

天枢子刘明强 化工设备人
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 计算任务：不锈钢无缝管φ25.4x1.65，工作介质为氮气N2，工作压力P=0.8MPa，工作温度t=20℃，求工况流量和标况流量。

工况流量

      取管内某一截面为参考面，那么介质在1h内流经管道截面的流量为：
      Q=VπR^2 x 3600
式中， 
      Q：工况流量— m³/h
      V：介质流速— m/s
      R：管道半径— m
所以我们可以得到以下计算公式 ：
    
     在实际工程应用中，管道内流速（V）受很多因素影响（工作压力、管道通径、介质流量等等），需要合理的确定介质流速。

      根据流量、流速与管径之间关系可知，当管道流量不变时，管径随流速的减小而增大，流动阻力减少。

      相反，如选择管径较小，流量不变时会加大管道内的阻力，消耗更多的输送能量。

      管内介质的阻力实际上受着管道材质、流速、水量、管径、输送长度、管道上各种管件、阀门、安装的高程等多种因素影响。确定一个合理的经济流速是很困难的，所以人们通过多次试验及长期的实践，总结测定较为合理的经济流速作为选择使用，经济流速可参考相关规范，如HG/T20570-95。

     一般液体流速为0.5~3m/s，
     气体流速为10~30m/s。
    
     现在0.8Mpa情况下我们取：
     流速V=10m/s , 
     管道内径22.1mm
则在工况下每小时流量：
      在实际生产中气体的使用压力往往不尽相同，所以一般把工况流量换算成标准状况下的流量，以方便计量使用。
      气体在实际使用过程中受各种因素影响，其相关参数也在不断变化，所以在工程实际计算中通常视为理想气体，从而大概计算出其实际流量。

标况流量

理想气体状态方程：
      PV=nRT
式中， 
      P—气体绝对压力 KPa
      V—气体体积 m3
      n—气体的物质的量 kmol
      R—气体摩尔常数 8.314kj/(kmol.K)
      T—气体的热力学温度 K
      t —工作温度 ℃
所以在工况和标况下有：
      P0V0=nRT0（标况）
      P1V1=nRT1（工况）
联合两式得：
      V0=(P1/P0)x(T0/T1)
          = V1(P1/P0)x(273/(273+t)）
     注意：通常所指的标况是温度为0℃（273.15开尔文）和压强为101.325千帕（1标准大气压，760毫米汞柱）的情况，区别于我国工业气体标况的规定。
      设标况下体积流量为V0，温度T0=273k，压力P0=101.325Kpa=0.101325Mpa， 式中压力为绝对压力，P0为标准大气压力。
      所以例题中换算成标况流量为：

管道随手计算结果

计算程序：

      管道随手计算流速和管径的说明：
      改变压力、温度参数时，默认质量流量不变，密度（气体）和体积流量会自动改变，此时的改变是流量之间的转换，忽略了管径大小和流速； 点击“计算”按钮是流量、流速、管径之间的相互计算。

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