泵扬程计算
4 扬程计算 (5 - 9)
泵的扬程计算是选择泵的重要依据,这是由管网系统的安装和操作条件决定的。计算前应首先绘制流程草图,平、立面布置图,计算出管线的长度、管径及管件型式和数量。 一般管网如下图所示,(更多图例可参考化工工艺设计手册)。
D——排出几何高度,m;
取值:高于泵入口中心线:为正;低于泵入口中心线:为负;
S——吸入几何高度,m;
取值:高于泵入口中心线:为负;低于泵入口中心线:为正; P、P——容器内操作压力,m液柱(
压); ds
取值:以表压正负为准
H——直管阻力损失,m液柱; f1
H——管件阻力损失,m液柱; f2
H——进出口局部阻力损失,m液柱; f3
h ——泵的扬程,m液柱。
h,D+S+h+h+h+ P,Pf1f23ds
h= D,S+h+h+h+ P,Pf1f2f3ds
h= D,S+h+h+h+ P,Pf1f2f3ds
表5-5:计算式中各参数符号的意义
符号 意义 单位 d 管内径 m
长度 m l
3Q 液体的体积流量 m/s Re 雷诺准数 , T 时间 s
v 液体的流速 m/s
3 ,密度 Kg/m
. ,粘度 Pas ζ 局部阻力系数 , ε 绝对粗糙度 m λ 摩擦因数 ,
表5-6:某些工业管材的ε约值见表1
管道类别 绝对粗糙度 管道类别 绝对粗糙度
ε/mm ε/mm
无缝黄铜管、钢管、铅管 0.01,0.05 干净玻璃管 0.0015,0.01
非 新的无缝钢管、镀锌铁管 0.1,0.2 橡皮软管 0.01,0.03 金 金 新的铸铁管 0.3 木管道 0.25,1.25 属 属 具有轻度腐蚀的无缝钢管 0.2,0.3 陶土排水管 0.45,6.0 管 管 具有显著腐蚀的无缝钢管 0.5以上 很好整平的水泥管 0.33
旧的铸铁管 0.85以上 石棉水泥管 0.03,0.8 注:摘至《化工原理》科学出版社2001年9月第一版,何潮洪、冯霄主编。第48页。
项计算
依据条件 备注 目
管(1) 确定流量、流速 径 2,d(2) 计算管径:Q,v 4
(3) 确定管子规格
管网局部阻力计算
管(1) 计算Re准数 液体的密度和科尔布鲁克(Colebrook)道粘度 公式试用范围 ,dv38Re, 阻,10, Re,4×10,-2-6力 ε/d,5×10~10从水力
(2) 计算直管阻力 光滑管到完全粗糙管。
直管长度l29.35vl公式中很小,可h,λ f1Re,2gd
? 当Re?2000时为滞流(层流) 以忽略,即
641,λ, ,1.14,2lg Red,1? 当Re?2000时为湍流
某些工业管材的ε约值,19.35,, ,1.14,2lg ,,, 见表5-6 d,Re,,,
(3) 管件阻力:(管件、阀门等) 液体流量Q,管
内径,管件,阀 2vh,ζ 门型式 常常用管件局部阻力系数ζf22g 见表5-7。
(4) 进出口局部阻力 扩大或收缩前
后管的的尺寸 22vvh,ζ= 1.5 f3、:小管、dd2g2g12
2大管管径 2,,d1,, 突然扩大:ζ, 1,2,,d2,,
2,,d1,,突然缩小:ζ, 0.5 ,12,,d2,,
由于d1/d2?0,所以ζ,1+0.5=1.5
? 管网总阻力
h, h+h+h ff1f2f3
表5-7:常用管件和阀件底局部阻力系数ζ值 管件和阀件名ζ值
称
标准弯头 45?,ζ,0.35 90?,ζ,0.75 90?方形弯头 1.3
180?回转头 1.5
活接管 0.4
1
一般认为,流体在直圆管内流动时,当Re?2000时为层流;当Re?4000时为湍流;当Re在2000,4000范围内,为过渡状态。过渡状态计算λ时,工程上按湍流公式计算。
弯管 φ 30? 45? 60? 75? 90? 105? 120?
R/d
1.5 0.08 0.11 0.14 0.16 0.175 0.19 0.20
2.0 0.07 0.10 0.12 0.14 0.15 0.16 0.17 突然扩大 A/A 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 12
ζ 1 0.81 0.64 0.49 0.36 0.25 0.16 0.09 0.04 0.01 1 突然缩小 A/A 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 12
ζ 0.5 0.47 0.45 0.38 0.34 0.3 0.25 0.20 0.15 0.09 0 标准三通管
ζ=0.4 ζ=1.5 ζ=1.3 ζ=1 闸阀 全开 3/4开 1/2开 1/4开
0.17 0.9 4.5 24 截止阀 全开ζ=6.4 1/2开ζ=9.5 (球心阀)
碟阀5? 10? 20? 30? 40? 45? 50? 60? 70? a
ζ 0.24 0.52 1.54 3.91 10.8 18.7 30.6 118 751
旋塞 θ 5? 10? 20? 40? 60?
ζ 0.24 0.52 1.56 17.3 206 单向阀 摇板式ζ=2 球形式ζ=70 角阀(90?) 5
底阀 1.5
滤水器 2
(或滤水网)
水表(盘形) 7
注:管件、阀件底规格形式很多,制造水平,加工精度往往差别很大,所以局部系数ζ的变动范围也是很大。表中数值只是约略值。至于其他管件、阀件等ζ值,可参考相关文献。 注:摘至《化工原理》科学出版社2001年9月第一版,何潮洪、冯霄主编。第50页。