5.3 管径确定和压力损失计算
5.3.4 制药用水管道的水力计算:通常先根据各用水点的使用位置,先绘出系统管网轴测图,再根据管网中各管段的设计秒流量,按照制药用水的流动应处于湍流状态的要求选取适宜的流速。考虑到薄壁不锈钢水管管壁较薄,吸收噪声的能力差,本规范特别规定了管内流速不应超出1m/s~3m/s的流速允许范围。建议设计取值范围为1m/s~2m/s,通常按1.5m/s考虑。
5.3.5 管道摩擦压力降包括直管、管件和阀门等的压力降,同时亦包括孔板、突然扩大、突然缩小以及接管口等产生的局部压力降;静压力降是由于管道始端和终端标高差而产生的;速度压力降是指管道始端和终端流体流速不等而产生的压力降。
对复杂管路分段计算的原则,通常是在支管和总管(或管径变化处)连接处拆开,管件(如异径三通)应划分在总管上,按总管直径选取当量长度。总管长度按最远一台设备计算。
1 摩擦力压降包括直管段摩擦压力降和管件或阀门的局部压力降。
1)直管段摩擦压力降按下式计算:
不锈钢管道系统的直管段摩擦压力降可按以下公式计算:
式中:△Pfz——直管段摩擦压力降(kPa);
λ——摩擦系数,无因次;
L——管道长度(m);
D——管道内直径(m);
u——工艺用水的平均流速(m/s);
ρ——工艺用水的密度(kg/m3)。
当水温高于10℃时,管道系统直管段摩擦压力降应按表2的规定值乘以温度修正系数。
表2 直管段摩擦压力降的温度修正系数
水温(℃)
10
20
30
40
50
60
70
80
90
95
修正系数
1.0
0.94
0.90
0.86
0.82
0.79
0.77
0.75
0.73
0.72
2)管件或阀门的局部压力降按下式计算:
式中:△PK——流体经管件或阀门的压力降(kPa);
K——阻力系数,无因次。
常见弯头、接管和阀门局部阻力系数可按表3选取。
表3 常见弯头、接管和阀门局部阻力系数
三通的局部阻力系数可按表4选取。
表4 三通局部阻力系数
阀门的局部压力降也可采用流量系数计算。
式中:△Pkf——阀门的局部压力降(kPa);
Q——设计流量(m3/h);
Kv——阀门的流量系数(m3/h)。
流量系数Kv是指:在通过阀门的压力降为0.1MPa的标准条件下,温度为5℃~40℃的水每小时流过阀门的立方米体积流量(m3/h)。阀门的流量系数Kv值通常由制造厂(商)提供。
5.3.6 现行行业标准《管径选择》HG/T 20570.6-95表2.0.2-2中推荐,对于输送液体的管道,当泵的排出管道流量小于150m3/h时,每100m管长的压力降控制值为45.0kPa~50.0kPa。ISPE专家推荐工艺用水管道典型摩擦损失为50kPa/100m。因此,本规范规定管道允许的压力损失不宜超过0.05MPa/100m。