管径选择与管道压力降计算二6191精Word文件下载.docx
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3.1.7本规定介绍均相法和杜克勒法计算非闪蒸型气—液两相流的压力降计算。
3.1.8第4章介绍闪蒸型气—液两相流压力降计算。
气泡流：
气泡沿管上部移动，其速度接近液体速度
活塞流：
液体和气体沿管上部交替呈活塞状流动
层流：
液体沿管底部流动，气体在液面上
流动，形成平滑的气—液界面
波状流：
类似于层流，但气体在较高流速下
流动，其界面受波动影响而被搅乱柱状流：
由于气体以较快速度流动而周期性
崛起波状，形成泡沫栓，并以比平均流速大得多的速度流动环状流：
液体呈膜状沿管内壁流动，气体则
沿管中心高速流动
分散流：
大部分或几乎全部液体被气体雾化而带走
气体呈气泡分散在向上流动的液体
中，当气体流速增加时，气泡的尺寸，速度及数目也增加
柱状流；
液体和气体交替呈柱状向上移动，
液体柱中含有一些分散的气泡，每一气体柱周围是一层薄液膜，向柱底流动。
当气体流速增加时，气体柱的长度和速度都增加
泡沫流：
薄液膜消失，气泡和液体混合在一
起，形成湍动紊乱的流型
环状流：
液体以小于气体的速度沿管壁向上
移动，气体在管中心向上移动，部分液体呈液滴夹带在气体中。
当气体流速增加时，夹带也增加
雾状流：
当气体流速增加时，全部液体离开
管壁呈微细的液滴，被气体带走
3.2计算方法
3.2.1由于气—液两相流的流动情况复杂，目前尚无准确的压力降计算公式，多以半经验公式来计算，计算方法有多种，但各种方法都存在着局限性。
综合各种情况，推荐以下计算方法。
3.2.1.1流型判断
对于水平管，使用图3.2.2—1判断（图3.2.2—1即Baker图）。
对于垂直管，使用图3.2.2—2判断（图3.2.2—2即Griffith-Wallis图）。
3.2.1.2压力降计算
如判断结果为分散流、环状流、波状流或层流，则用3.2.2.2中的（1和（2两种方法进行气—液两相流压力降计算，取其中较大值。
如判断为柱状流、活塞流，则应采取缩小管径、增大流速等措施来避免。
然后也应用3.2.2.2中的（1和（2两种方法计算，取其较大值。
3.2.2计算公式选用3.2.2.1流型判断（1水平管流型判断
在以流动条件、流体性能和管径来判断水平管中气—液两相流流型的许多图表中，图3.2.2—1为最常用，此图把两相流在水平管中的流动分成七个流型区域。
这里应该注意到，分隔不同流型区域的边界存在着相当宽的过渡区，因此，计算时对邻接流型也应加以考虑。
图
3.2.2—1中By和Bx。
的计算公式如下：
（3.2.2—1
（3.2.2—2
式中
By、Bx——伯克（Baker参数；
WG——气相质量流量，kg／h；
WL——液相质量流量，kg／h；
ρG——气相密度，kg／m3；
（3.2.2—3
（3.2.2—4
其中
（3.2.2—
5
（3.2.2—6
Fr——弗鲁特（Froude数；
FV——气相体积分率；
VG——气相体积流量，m3／s；
VL——液相体积流量，m3／s；
d——管道内直径，m；
A——管道截面积，m2；
g——重力加速度，9.81m／s2。
其余符号意义同前。
图3.2.2—1水平管内气—液两相流流型图
图3.2.2—2垂直管内气—液两相流流型图
通过计算，求出Fr、Fv值，在图3.2.2—2中查出其流型。
3.2.2.2压力降计算（1均相法
气—液两相流压力降计算比较复杂，均相法是力图简单化，其特点是假定气—液两相在相同的速度下流动，将气—液混合物视为其物性介于液相与气相之间的均相流，这个假定在理论上可用于分散流，但不能用于环状流，因环状流的气相流速高于液相流速。
均相法计算步骤如下：
a.均相物性计算
7
8
9（3.2.2—
l0（3.2.2—11
12
（3.2.2—13
WT——气—液两相液总的质量流量，kg／h；
WG——气相质量流量，kg／h；
Y——气相质量分率；
ρH——气—液两相流平均密度，kg／m3；
ρG——气相密度，kg／m3；
ρL——液相密度，kg／m3；
X——液相体积分率；
μH——气—液两相流平均粘度，Pa·
s；
μL——液相粘度，Pa·
μG——气相粘度，Pa·
uH——气—液两相流平均流速，m／s；
Re——雷诺数。
b.压力降计算
根据管道材料及管内径，从第1章“单相流（不可压缩流体”中图1.2.4—2查取ε（管壁绝对粗糙度和ε／d（管壁相对粗糙度。
根据Re（雷诺数和ε／d，从图1.2.4—1查取λ（摩擦系数，即λH。
（a直管段摩擦压力降
ΔP'
f=
2
λH×
ρH×
uH
×
L
10−6d（3.2.2—14
根据经验应乘以安全系数3
⊿Pf＝3×
⊿P'
f（3.2.2—15（b局部压力降
按当量长度法进行计算，常用管件和阀门的当量长度见第1章“单相流（不可
压缩流体”中表1.2.4—2。
K=
Le
10−6d（3.2.2—16
⊿Pk＝3×
k（3.2.2—17上升管静压降
⊿PS＝（Z2－Z1×
9.8l×
l0-6（3.2.2—18总压力降（忽略管两端的速度压力降
⊿P＝1.15（⊿Pf+⊿Pk+⊿PH（3.2.2—19式中
1.15为安全系数。
⊿Pf——直管段摩擦压力降，MPa；
λH——管壁的摩擦系数；
L——直管段长度，m；
g——重力加速度，9.81m／s2；
⊿Pk——局部压力降，MPa；
Le——管件的当量长度，m；
Z2——管道终端标高，m；
Z1——管道始端标高，m；
⊿PS——上升管静压降，MPa；
⊿P——总压力降，MPa。
其余符号意义同前。
（2杜克勒法（杜克勒法即Dukler法）
此法考虑了气—液两相在管内并非以同等速度流动的影响，计算分两步进行。
a.试差法求液相实际体积分率KL
（3.2，2——
20（3.2.2——21（3.2.2——22（3.2.2——23（3.2.2——24（3.2.2——25（3.2.2——26（3.2.2——27
当Z≤10时
K＝－0.16367+0.31037Z－0.03525Z2+0.001366Z3（3.2.2—28当Z>
10时
K＝0.75545+0.003585Z－0.00001436Z2（3.2.2—29
以上各式中
KL——液相实际体积分率（试差初值可取KL＝0.5；
K——班可夫（Barkoff流动参数；
uL——液相流速，m／s；
μTP——气—液两相流混合粘度，Pa·
Fr——均相弗鲁特（Froude数；
Re——雷诺数；
Z——计算用中间参数。
试差法求KL的计算过程是先假定KL值，由式（3.2.2—21至式（3.2.2—27计算Re、Fr、X、Z和K值等，然后再由式（3.2.2—20核算KL值，若核算值与假定值不符，则用核算值作为假定值重新计算，直至两者接近为止。
b.压力降计算
（a直管段及局部摩擦压力降
（3.2.2—30（3.2.2—31（3.2.2—32（3.2.2—33（3.2.2—34
（3.2.2—35（3.2.2—36
（6速度—压力降
管两端气—液两相流速度压力降
（3.2.2—37
（3.2.2—38（3.2.2—39
[]出、[]入——分别为管道始端和终端处的数据。
对非闪蒸的气—液两相流，若气体和液体体积分率及气体密度沿管道流向的变化不大，则速度压力降可以忽略不计。
（c上升管静压力降
⊿PS＝（Z2—Z1ρTP×
9.81×
10-6（3.2.2—40ρTP＝KLρL+（1—KLρG（3.2.2—41（d总压力降
⊿P＝1.15（⊿Pf+⊿Pk+⊿PN+⊿PS（3.2.2—42
以上各式中
⊿Pf——气—液两相流直管段摩擦压力降，MPa；
⊿Pk——气—液两相流局部摩擦压力降，MPa；
λTP——气—液两相流摩擦系数；
λ0——单相流摩擦系数；
可由第1章“单相流（不可压缩流体”中图1.2.4
—1和图1.2.4—2查得；
⊿PN——气—液两相流速度压力降，MPa；
⊿PS——气—液两相流静压力降，MPa；
ReTP——两相流雷诺数；
ρcs——气—液两相流平均密度的校正密度，kg／m3；
ρTP——气—液两相流密度，kg／m3；
αx——摩擦系数率；
ξ——中间参数；
μH——气—液两相流粘度，Pa·
Z1、Z2——管道始端和终端标高，m；
⊿P——总压力降，MPa；
GL——液相质量流速，kg／m2·
GG——气相质量流速，kg／m2·
s。
3.2.3计算举例
求再沸器出口返回再生塔的上升管段总压力降。
已知条件见下表：
参数或物性质量流量密度粘度表面张力管道内直径管道材质管长管件压力
解：
计算过程如下：
水平管内流型判断计算
单位
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