7.4 两相流体管道系统压力损失
7.4.1 本节适用于介质为饱和水和压力损失较大的高压饱和蒸汽两相流体的管道,主要用于确定管道的通流能力。
7.4.2 管道的通流能力应按下式计算:
7.4.3 两相流介质质量流速应按下列规定计算:
1 质量流速应按下式计算:
式中:ρ——介质密度(kg/m3);
β——管道终端与始端介质比容比;
dp——介质压力变化(Pa);
dH——管道高度变化(m);
积分限1——管道始端参数;
积分限2——管道终端参数。
2 值按下列规定计算:
1) 假设管道终端压力为p2,并将p1和p2压力范围分为相当数量的间隔:p2-pⅠ、pⅠ-pⅡ、pⅡ-pⅢ……pn-p1。
2) 任一点压力(pⅡ)下的计算千度应按以下公式计算:
式中:h1——介质始端焓(kJ/kg);
hn、rn一一在压力pn下饱和水的焓和汽化潜热(kJ/kg)。
3) 任一点汽水混合物的比容按公式7.4.3-3计算。
式中:ν"n、ν'n一一在压力pn下饱和蒸汽和饱和水的比容(m3/kg)。
4) 值按公式74.34计算。
式中:ρn——各区间段介质密度(kg/m3);
pn——各区间段介质压力(Pa)。
3 应按下列规定计算:
1) 按公式7.4.3-5近似计算。
式中:H1、H2一一垂直管段始、末端的标高(m);
ρm——垂直管段中沸水的平均密度(m3/kg),取值分别如下:
当p1≥10.0MPa时,ρm=0.85ρ1;.
当p1=4.5MPa时,ρm=0.9ρ1;
当p1≤1.0MPa时,ρm=ρ1;
当p1介于上述压力之间时,可采用内插法求ρm。
2) 较精确计算。
首先按第7.4.4条规定近似求出,令,再按式7.4.3-6计算垂直管末端的介质密度ρe值。
式中:ρ1——管道入口的介质密度(kg/m3);
ρ2——管道出口的介质密度(kg/m3)。
假设垂直管段末端压力的变化范围,计算出各压力下所对应的饱和水密度ρ,作辅助曲线A==。B和C线交点下的压力即为垂直末端压力ρm,如ρm在假定的压力范围内,用内插法求出管段末端介质密度ρm值,代入下式计算。
3) 当计算饱和蒸汽管道时项可不计入。
4 值应按下列规定计算:
1)可按式7.4.3-8计算。
式中:脚标m一一平均压力下的介质参数;
脚标1——介质始端的参数;
脚标2——介质末端的参数。
2) 的结果为的函数,可将值作为未知量代入式7.4.3-1中解方程求m值。
3) 当管道出口介质排出速度ω2<120m/s时,项可不计入。
5 lgβ值应按下列规定计算:
1) 假定p2值,按式7.4.3-9计算末端比容ν2:
式中:x2——介质末端干度。
2) lgβ值按式7.4.3-10计算:
7.4.4 管内介质的临界质量流速应按下列规定计算:
1 按式7.4.4-1近似计算:
式中:qc——系数,可按图7.4.4查取;
P2——管子终端压力(Pa)。
2 按下列规定进行较精确计算:
1) 可按公式7.4.4-2计算质量流速:
式中:△p——管道终端压力p2(pc)与“水和水蒸气热力学性质图标”中最接近压力级的差值(其值约为p2的2%~5%)(Pa);
△ν——在△p范围内按等熵膨胀所得的比容增量(m3/kg);
脚标s一一等熵。
2) 公式7.4.4-2中△ν值可按下列规定计算:
首先按公式7.4.4-3计算压力为pc时介质的干度x:
式中:一一质量流速[kg/(m2·s)],计算时可先按近似计算法估取;
h1——始端焓值(kJ/kg);
h2——压力为p时的饱和水(kJ/kg);
r2——压力为pc时的汽化潜热(kJ/kg)。
然后按公式7.4.4-4计算蒸汽的干度变量△x。
式中:x——压力为pc时蒸汽的干度,按式7.4.4-3求值;
s"△、s'△——压力为pc-△p时饱和蒸汽和饱和水的熵[kJ/(kg·K)];
s"、s'——压力为pc时饱和蒸汽和饱和水的熵[kJ/(kg·K)]。
比容增量△ν按式7.4.4-5计算。
式中:ν"、ν'一一压力为pc时饱和蒸汽和饱和水的比容(m3/kg);
ν"△、ν'△——压力为pc-△p时饱和蒸汽和饱和水的比容(m3/kg);
△x——在等熵膨胀条件下蒸汽的干度变量,按公式7.4.4-4求值。
7.4.5 在假定p2值后,按公式7.4.3-1和按公式7.4.4-1或按公式7.4.4-2计算求出的和值应该相等(或相差很小),当没达到此条件,表明p2值假定的不合理,重新假定pc值进行上述计算,直至求出的和值相等(或相差很小)时为止。对于第一次计算结果,如果<,表明p2值假定得偏小,如>,表明p2值假定得偏大。