管道摩擦系数λ的简单求法论文_周恩波

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摘要:管道摩擦系数 在规范《电厂动力管道设计规范》GB 50764-2012(P55)公式7.3.3-2是一个隐函数,对于该系数的求取规范没有给出具体的解决办法,有文献提出可以编辑计算机程序来解决,显然对不熟悉计算机编程的人来说存在一定的困难。本文提出一种简便实用的求解方法,并采用数学方法验证此方法的正确性。此求解方法极大的减少了该公式的计算求解工作量,简化了工作难度。

关键词:阻力计算;电厂动力管道设计规范;隐函数

引言

笔者在进行某发电项目蒸汽管道阻力计算的过程中,发现规范《电厂动力管道设计规范》GB 50764-2012中的公式7.3.3-2为隐函数,其求解过程存在一定复杂性。在完成该项目的阻力计算过程中,笔者找到一种简便方法,可以实现快速求解该公式的目的,该方法使用EXCEL,简单易行,可以极大的减少计算求解工作量。

1 规范公式介绍(7.3.3)

管道摩擦系数λ可按雷诺数及管壁相对粗糙度 可由图表查取,也可按下列方法计算:

1 当 为层流区时,可按式7.3.3-1计算:

(7.3.3-1)

2 当 为层流向紊流过度的不稳定区域,可由图7.3.3查取。

3 当 为紊流光滑管区时,可按式7.3.3-2计算。

(7.3.3-2)

4 当 为紊流粗糙管过渡区时,可按式7.3.3-3计算。

(7.3.3-3)

5 当 为紊流粗糙管平方阻力区时,可按式7.3.3-4计算。

(7.3.3-4)

式中:d2——管道直径,mm;

——管道内壁等之粗糙度,mm;

——体积流量,m3/h;

——介质比容,m3/kg。

式中: ——管内介质流速,m/s;

Di——管子内径,m;

——介质动力黏度,Pa•s;

——介质比容,m3/kg。

公式7.3.3-1,7.3.3-3,7.3.3-4三个公式均为显函数,计算不存在问题,公式7.3.3-2为隐函数,计算时需借助其他方式。

2 求解公式7.3.3-2的简便算法

2.1 某发电项目汽轮机末级抽汽管道参数

设计压力:0.5107 bara

设计流量:34.6 t/h

饱和蒸汽干度:0.932

管径:40" Sch XS(1016mm ×12.70mm)

动力黏度:351×10-6 Pa•S

比容:2.96 m3/kg

Re的范围符合紊流光滑管区数值特征,应采用公式7.3.3-2计算管道摩擦系数

2.2 使用EXCEL简便求解方法

将上述公式变形调整,如下:

(公式2.2-1)

表1 EXCEL中的输入设置 STEP 1

表2 EXCEL中的输入设置 STEP 2

第三步,进一步缩小 的数值范围到0.0180-0.0189之间,可以得到如下结果,见表3。

表3 EXCEL中的输入设置 STEP 3

2.3 数学公式验证EXCEL方法的正确性

公式2.2-1求导:

因此,在EXCEL计算过程中:

3 结论

本文提出的计算阻力系数 的EXCEL方法,简单实用,在EXCEL中仅用3-4步,即可完成对阻力系数 的精确求解,不需要对该隐函数进行计算机语言编程计算,设计人员在实际工作中,可极大的降低计算难度。

参考文献:

[1] 电厂动力管道设计规范 GB 50764 - 2012.

[2] 窦以松,何希杰.管路摩擦阻力系数的计算方法.

论文作者:周恩波

论文发表刊物:《电力设备》2018年第20期

论文发表时间:2018/11/12

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管道摩擦系数λ的简单求法论文_周恩波
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