管道管径的计算 管内流速的选择

关于平台工艺管路设计

关于平台工艺管路设计（三）

本节主题：1. 管道管径的计算 2. 管内流速的选择 1.概述

管径的计算在很多资料中都有叙述，一般过程是这样的：首先根据工艺条件明确:管内介质和流量，选择合适的介质流速，然后就可以计算管径了。管径计算公式很简单，其核心问题是正确选择管内流速以及压降的计算，还有管径选择的经济性分析。本节我们只介绍管径的计算和流速的选择，对于管道摩阻将专题做介绍。本节的目标是能够根据项目的不同需求选择合理的管径。 2.管道管径的计算

计算公式：d=

式2.1

其中：d——管子内径 m;

Q——流量 m3/s; V——流速 m/s;

根据式2.1,只要确定其中的两个参数，就能推导出第三个变量。

3．管内流速的选择

流速的选择要考虑管材质、流体性质、系统使用寿命、使用频率。对于海洋平台上的管路流速，管子流速一般在1～5m/s 之间，如果流速小于1m/s, 液体中的砂或其他固体可能沉积下来。若大于5m/s, 会对一些部位如控制阀，管件等产生喷射冲刷。在此流速范围内，一般摩阻很小。

下面分为液、气、油气混输三种情况介绍： 3．1液体

（1）对于铜镍合金管推荐流速

≤2” 1.6m/s 4” <2.2m/s 6” <2.5m/s ≥8” <3.0m/s

（2）碳钢管内液体推荐流速和压降

液体 流速 m/s <2\ 0.45~0.76 1.2~2.1 0.9~1.2 0.3~0.9 1.2~2.7 0.9~1.2 3\ 0.6~1.2 1.5~3.0 0.9~1.5 0.6~1.2 1.5~3.6 0.9~1.5 7

10\ 0.9~1.8 2.4~4.6 0.9~1.8 2.4~4.2 压降 105Pa/100m 0.07~0.2 0.2~0.9(max) <0.45 烃类（正常粘度） 泵进口（重力流） 泵出口（压力流） 排放管 水 泵进口 泵出口 排放管

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3．2 气体

可参见下图选择

3．3油气混输

油气两相流在管内的流动特点不同于单相流，其情况较为复杂。具有流体流态不稳定、流型变化多、管路中常有气液滑脱和积液现象等特点。

一般油气混输管路管内流速介于最小流速和冲蚀流速之间。 （1）最小流速

如果可能，气液两相流管路中的最小流速应该是大约 3m/s,这样可以减少分离设备中的段塞流，这样对于有标高变化的长管路尤其重要。 （2）冲蚀流速

当超过冲蚀速度时，由于流体对管壁的撞击而产生冲蚀，其结果是对弯头和三通等会造成损害。由于流体中含砂等固体，是冲蚀问题变得更加复杂。

为了减少流体的冲蚀作用，就要限定流体在管内的流速，依照API RP14E标准，用下面经验公式可计算气液两相流的冲蚀流速：

Vc=C(ρm)-0.5 式3.1

其中：Vc ——冲蚀流速 m/s;

C ——经验常数 152（用于间断作业）； 122（由于连续作业）

ρm ——在操作情况下气液混合物密度 kg/m3;

注意：如果流体中有固体（砂），则流速应该相应减少。 (本节结束，未完待续) 整理日期：August 16,2002 Changshilong

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