侯超
中国核电工程有限公司郑州分公司 河南省郑州市 450052
摘要：化工厂里经常遇到管路和输送设备已经存在，启动后液体无法满足输送要求。需要通过调节流量或增加输送设来解决。这些都涉及阻力损失计算。通过计算结果，分析原因，找出相应解决办法。这些都是实际操作中常遇到的问题。
关键词：阻力、压力损失、直管阻力、局部阻力
引言：
在化工厂里，生产所处理的物料大多是液体或气体，必定涉及流体沿管道流动和输送。
某工厂原先直接使用98%硝酸，采用扬液器压力输送。材质为铝管，使用年久，腐蚀严重。经常发生渗漏现象，对人员安全和生产造成威胁。工厂为提高硝酸输送系统安全性，减少浓硝酸泄露的安全隐患，将现有98%的硝酸先稀释到65%，再使用泵打到各生产岗位。同时更换管道材质。
厂里硝酸管道已经更换完毕，调试过程中发现硝酸储槽比泵位置低，进口管道厂，叶轮汽蚀严重，无法将硝酸输送到使用岗位。现在需要在硝酸储槽出液口增加管道泵，通过计算管路压力损失，看是否能满足输送要求。
图1 硝酸输送管路
1 管道阻力
1.1 阻力及计算公式
阻力是指单位质量流体的机械能损失，产生损失的根本原因在于流体内部的黏性耗散。流体在直管中的流动因内摩擦（层流，Re≤2000）和流体的漩涡（湍流，Re＞2000）导致的机械能损失称为直管阻力。流体通过各种管件因流动方向和截面的变化产生大量漩涡而导致的机械能损失称为局部阻力。流体在管路中的阻力就是直管阻力与局部阻力之和。
Z1、Z2——截面1、2的中心点至基准面的垂直距离（m）；
P1、P2——截面1、2的中心点上的压力（Pa）；
U1、U2——截面1、2上的平均流速（m/s）；
ρ——流体的密度（kg/m3）；
He——有效压头或扬程（m）；
∑hf——压头损失，相当于流体由截面1流至截面2的流动阻力（m）
硝酸输送管路不同管径的管段组成，中间还有输送泵，需要按管段分段计算阻力损失。
1.2直管阻力计算
单位质量流体沿直管流动的机械能损失hf
1.3局部阻力计算
流体流经弯头、阀门等管件时，单位质量流体的机械能损失称为局部阻力。管道的局部阻力是各个管件的局部阻力之和，通常包括弯头、三通、渐扩管、渐缩管、阀门、设备接管口以孔板、流量测量仪表等等。管件的局部阻力可用局部阻力系数法或当量长度法计算。
2 管道泵、磁力泵之间阻力计算
2.1管道泵出口——墙之间管线
2.1.1计算参数
ρ 65%硝酸密度，取1.38g/cm3
μ 65%硝酸粘度2.0mPas
d 直管段内径，取0.035m；
υ 液体管内流速，流量6.3m3/h，υ取1.82m/s；
Re 雷诺系数，
l 直管段长度，取6.7m；
ε 管道当量绝对粗糙度，不锈钢衬塑管道取0.03mm
λ摩擦系数，Re＞2000，ε/d=0.000857，λ=0.024；
2.1.2沿程压力损失
2.1.3局部压力损失
ξ局部阻力系数：升降式止回阀取12；截止阀取6.4；90°标准弯头取0.75；第1个分流三通，取1.3；第2、3个三通分流，取1.3；第4个三通合流，取1.3；突然扩大，取0.01。
2.1.4管线总压力损失hf= hf1+ hf2=8.15 m
再考虑硝酸输送高度△Z= 1.7m，则泵扬程至少，H=hf+△Z=9.85m
2.2墙——磁力泵进口之间管线
2.2.1计算参数
ρ 65%硝酸密度，取1.38g/cm3
μ 65%硝酸粘度2.0mPas
d 直管段内径，取0.038m；
υ 液体管内流速，流量6.3m3/h，υ取1.54m/s；
Re 雷诺系数，
l 直管段长度，取9.6m；
ε 管道当量绝对粗糙度，不锈钢管道取0.2mm
λ摩擦系数，Re＞2000，ε/d=0.0053，λ=0.034；
2.2.2沿程压力损失
2.2.3局部压力损失
ξ局部阻力系数：截止阀取6.4；90°标准弯头取0.75；
2.2.4管线总压力损失hf= hf1+ hf2=2.09m
再考虑硝酸输送高度△Z= 0m，则泵扬程至少
H=hf +△Z=2.09m
2.3 管道泵、磁力泵之间总阻力
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论文作者:侯超
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年13期
论文发表时间:2019/10/8
标签：阻力论文; 硝酸论文; 流体论文; 损失论文; 局部论文; 管道论文; 截面论文; 《建筑学研究前沿》2019年13期论文;