管道压降是什么?压降是指流体在管道中流动时,由于摩擦和其他因素而产生的压力下降。在选择和使用各种流量计时,我们可能都会听到压降这个参数。

了解如何计算管道压降非常重要,因为它有助于您排查故障,优化系统性能。在本篇博客中,我们将向您展示如何计算管道压降,并提供一些技巧来最大限度地减少系统中的压降。让我们开始吧!

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影响压降的五大因素

在工业环境中,管道通常用于长距离输送液体、气体和其他物料。当流体流经管道时,会因各种因素而产生压降,这会影响系统效率,甚至导致设备故障。

在工业管道系统中,影响压降的因素有很多,包括流速、管道直径、管道长度、流体特性(如密度和粘度)以及管件和阀门的存在。在设计或排查工业管道系统故障时,必须仔细考虑这些因素,以确保其安全、高效、可靠地运行。

在本节中,我们将更详细地探讨这些因素,并讨论它们对工业管道压降的影响。

流量是影响管道压降的关键因素之一。

简单来说,流量是指单位时间内流经管道的流体体积或质量。通常以 加仑/分钟 (GPM) 或升/秒 (L/s) 为单位。流量越高,由于摩擦和其他因素,管道中的压降就越大。

当流体流经管道时,它会与管壁相互作用并受到摩擦阻力,从而导致能量损失和压降。

除了摩擦阻力之外,高流量还会导致流体湍流,从而进一步增加压降。当流体流动变得不规则和混乱时,就会发生湍流,产生涡流和涡旋,这会进一步降低流体的能量并增加压降。

美国国家标准与技术研究院 (NIST) 提供了一份关于管道流体流动的综合指南,其中包含用于计算压降的公式和数据。

根据美国国家标准与技术研究院 (NIST) 的指南,管道中的压降与流量的 1.75 次方成正比。这意味着,随着流量的增加,压降的增加速度也更快。

NIST 指南 可在美国商务部的官方网站上找到。

管道直径是影响管道压力损失的关键因素。一般来说,较小直径的管道比大直径管道的压力损失更大。

这是因为较小直径的管道表面积相对较大,导致摩擦损失和流体湍流更大。

此外,较小直径的管道更容易发生堵塞或阻塞,这会进一步增加压力损失。

为了说明管道直径对压力损失的影响,研究人员通常使用达西-魏斯巴赫方程,该方程将压力损失与管道直径、流体密度、流体速度和其他变量联系起来。

根据该方程,压力损失与管道长度、流体粘度和流体速度的平方成正比,但与管道直径的5次方成反比。

例如,如果管道直径加倍,压力损失将降低32倍。这表明,为给定的系统选择合适的管道直径对于最大限度地减少压力损失和优化系统性能至关重要。

管道长度是影响管道压力损失的另一个关键因素。

通常,较长的管道比短管道的压力损失更大。这是因为较长管道的表面积相对较大,摩擦损失也更大。

此外,较长的管道更容易发生堵塞或阻塞,这会进一步增加压力损失。

达西-魏斯巴赫方程描述了压力损失与管道长度、流体密度、流体速度和其他变量之间的关系。根据该方程,压力损失与管道长度、流体粘度和流体速度的平方成正比,但与管道直径的5次方成反比。

例如,如果管道长度增加一倍,压力损失也会增加一倍。这表明,为了最大限度地减少压力损失并优化系统性能,必须尽可能缩短管道长度并为特定系统选择合适的管道直径。

流体性质,包括密度和粘度,是影响管道压力损失的重要因素。随着流体密度和粘度的增加,管道内的压力损失也会增加。

这是由于流体与管壁之间的摩擦力增大,导致流体流经管道时能量损失更大。

根据发表在《能源杂志》(Journal of Energy)上的一项研究,流体密度对管道压力损失的影响可能非常显著。流体密度从 1 kg/m³ 增加到 1000 kg/m³ 会导致压力损失增加 30%。

另一项发表在《石油科学与工程杂志》(Journal of Petroleum Science and Engineering)上的研究表明,流体粘度对管道压力损失的影响更为显著。流体粘度从 1 cP 增加到 100 cP 会导致压力损失增加 270%。

除了管道直径、长度和流体特性外,管道中使用的管件和阀门也会影响压力损失。管件和阀门会增加流体的湍流,从而导致摩擦力增大和压力损失增加。

根据美国国家标准与技术研究院 (NIST) 发布的一份报告,管道中由管件和阀门造成的压力损失可能占总压降的 10% 到 50% 以上,具体取决于所用管件和阀门的类型和数量。

Pressure drop

阅读更多关于:选购指南:选择管道流量计的关键因素

压降计算

管道压降的计算涉及以下几个步骤:

  • 确定管道内流体的流量。
  • 确定流体的性质,例如密度和粘度。
  • 测量管道的长度、直径和粗糙度。
  • 确定管道中管件和阀门的数量和类型。
  • 根据具体的管道条件和设计选择合适的压降公式。
  • 计算雷诺数以确定流动是层流还是湍流。
  • 使用选定的压降公式计算压降。
  • 将计算出的压降与最大允许压降进行比较,以确保管道安全运行。

需要注意的是,可能需要重复多次压降计算,以确保管道设计满足所需的压力和流量规格。此外,确保在计算中使用准确且最新的数据也至关重要,以确保管道的安全性和效率。

压降方程

压降方程是工程师和设计师用来计算管道压降的数学公式。虽然有很多不同的方程,但最常用的三种是伯努利方程、达西-魏斯巴赫方程和哈森-威廉姆斯方程。

  • 伯努利方程
  • 达西-魏斯巴赫方程
  • 哈森-威廉姆斯方程

有关这些方程的详细介绍,请参阅专业的学术网站。网站上有详细的讨论,我们在此不再赘述。

了解更多:流量与压力的关系

在线压降计算器和软件

在线压降计算器和软件让管道压降的计算变得前所未有的便捷。这些工具为用户提供了一种简单高效的方式来输入管道数据并获得精确的压降计算结果。

在线计算器通常要求用户输入管道数据,例如流量、管道直径、长度、流体密度和粘度以及管件和阀门信息。然后,软件会使用算法和公式来估算管道压降。

这些工具对于需要快速准确地 计算各种管道应用中压降 的工程师、技术人员和操作人员来说尤其有用。

例如:在线压降计算器

流量计压降

流量计压降,也称为压力损失,是流量计的关键指标之一。

流量计压降用于描述流量计输入端 (P1) 和输出端 (P2) 前后的压力差 (P1-P2)。它也是确保流量计正常工作的最小压力差,是流量计的基本参数之一。

流量计的压力损失通常随流量的增加而增加,也受溶液的影响。例如,基于超声波流量计和微机电系统 (MEMS) 的流量计的压力损失远小于 涡街流量计 和差压流量计。

特色在线流量计

那么,有没有不造成管道压力损失的流量计呢?
有的。超声波流量计,夹装式传感器,无需切割管道,也不会影响管道压力。

了解管道压降有助于我们合理设计管道系统。

流量计的压降也是一个需要考虑的重要参数。流量计的压力损失会导致能耗,这是表征流量计性能的重要参数,也越来越受到人们的关注,并成为 流量计 选型的重要指标之一。

Sino-Inst 是一家流量计制造商。如果用户对流量计的压降有任何技术疑问,可以随时联系我们的销售工程师。

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