QSH 0700-2008 管道系统工艺设计规定

ICS 75.020 P 72 Q/SH Q/SH 0700—2008 中国石化炼化工程建设标准 管道系统工艺规定 Specification for process design of piping system SDEP-SPT-PE2001-2008 2008-01-21 发布 2008-02-01 实施 中国石油化工集团公司 发 布 中国石油化工集团公司企业标准 编号: SDEP-SPT-PE2001-2008 修改: 1.0 管道系统工艺设计规定 第 1 页 共 47 页 未经 SINOPEC 书面同意，本文件不得以任何方式复制和向第三方提供。 目 次 前言 ..................................................................................... 2 1 范围 ................................................................................... 3 2 性引用文件 ......................................................................... 3 3 一般要求 ............................................................................... 3 3.1 流量的考虑 ........................................................................... 3 3.2 经济性的考虑 ......................................................................... 3 3.3 流速的选择 ........................................................................... 3 3.4 高速流体管道 ......................................................................... 3 4 初估管径时管内流速及摩擦压力降控制推荐值 ............................................... 3 5 单相流（不可压缩流体）管道尺寸的确定 ................................................... 8 5.1 单相液体管道尺寸确定准则 ............................................................. 8 5.2 单相气体管道尺寸确定准则 ............................................................ 10 5.3 单相流体管道内径和摩擦压力降的通用计算 .............................................. 10 5.4 单相流管道尺寸的确定 ................................................................ 10 6 单相流（可压缩流体）管道尺寸的确定 .................................................... 10 6.1 可压缩流体计算分类 .................................................................. 10 6.2 计算中的注意事项 .................................................................... 10 6.3 临界流动 ............................................................................ 10 6.4 可压缩流体管道压力降的计算 .......................................................... 10 6.5 管道压力降的编程计算 ................................................................ 10 7 两相流 ................................................................................ 10 7.1 一般规定 ............................................................................ 10 7.2 两相流管道管径选择 .................................................................. 10 7.3 两相流的流型判断 .................................................................... 10 7.4 侵蚀流速 ............................................................................ 10 7.5 极限质量流速 ........................................................................ 10 7.6 非闪蒸型两相流管道的压力降计算 ...................................................... 10 7.7 闪蒸型两相流管道的压力降计算 ........................................................ 10 编号: SDEP-SPT-PE2001-2008 修改: 1.0 管道系统工艺设计规定 第 2 页 共 47 页 未经 SINOPEC 书面同意，本文件不得以任何方式复制和向第三方提供。 前 言 本标准是根据《关于中国石化工程建设标准研究与编制项目启动会议纪要》（集团公司[2006]第 1 号） 编制的。 本标准共分 8章。 本标准主要内容有： 管道系统工艺设计经济性原则，管道系统的流量、流速的选择。 单相流管道的常用流速推荐值，管道压力降控制值。 单相流不可压缩流体管道尺寸的确定。 单相流可压缩流体管道压力降的计算及推荐的经验公式。 两相流管道的管径选择原则；两相流管道的流型判断；非闪蒸型两相流管道的压力降计算，包括均相 法，洛克哈特—马丁内里关联式和杜克勒法。 主编单位：中国石化工程建设公司 参编单位：中国石化集团洛阳石油化工工程公司 中国石化集团上海工程有限公司 中国石化集团宁波工程有限公司 中国石化集团南京设计院 主要起草人：严 錞 张建华 袁天聪 骆广海 司马坚 池 琳 本标准于 2008 年首次发布。 编号: SDEP-SPT-PE2001-2008 修改: 1.0 管道系统工艺设计规定 第 3 页 共 47 页 未经 SINOPEC 书面同意，本文件不得以任何方式复制和向第三方提供。 1 范围 本标准规定了石油化工装置管道系统工艺设计的要求，并提供了一些与管道系统相关的主要设计参 数。 本标准适用于中国石化新建石油炼制、石油化工建设项目的工艺和公用工程物料管道系统设计。 本标准不适用于长距离输送管道、非牛顿型流体和固体粒子气流输送管道设计。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修 改单或修订版均不适用于本标准。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB 50030-91 氧气站设计规范 GB 50031-91 乙烯站设计规范 GB 50177-2005 氢气站设计规范 HG/T 20570-95 化工装置工艺系统工程设计规定 SH 3035-1991 石油化工企业工艺装置管径选择导则 3 一般要求 管道尺寸的确定，应在充分分析实际情况的基础上进行，对于给定的流量，管径的大小与管道系统的 投资（材料和安装）和操作费（动力消耗和维修）等，有密切的关系。应根据这些费用作出经济比较，并 使管道系统的总压力降控制在给定的工作压力范围内，以选择适当的管径，此外还应考虑安全流速及其它 条件的限制。在选定管道系统管径时，应同时考虑以下几个原则。 3.1 流量的考虑 管道系统的设计应满足工艺对管道系统的要求，其流通能力应按正常生产条件下介质的最大流量考 虑；其最大摩擦压力降应不超过工艺允许值；其流速应位于根据介质的特性所确定的安全流速的范围内。 3.2 经济性的考虑 在设计管道系统时，应在允许摩擦压力降的前提下尽可能选用较小管径，特别是在确定合金管管径时 更需慎重对待，以节省投资。但是，管径减小后则介质流速增高，摩擦阻力增大，增加了机泵的投资和功 率消耗，从而增加了操作费用。因此，在确定管径时，应综合权衡投资和操作费用两种因素，取其最佳值。 3.3 流速的选择 不同流体按其性质、状态和操作要求的不同，应选用不同的流速。粘度较高的液体，摩擦阻力较大， 应选较低流速。允许摩擦压力降较小的管道，例如常压自流管道和输送泡点状态液体的泵入口管道，应选 用较低的流速。允许摩擦压力降较大或介质粘度较小的管道，应选用较高流速。 为了防止因介质流速过高而引起管道冲蚀、磨损、振动和噪声等现象，液体流速一般不宜超过 4m/s； 气体流速一般不宜超过其临界速度的 85%，真空下最大不超过 100m/s；含有固体物质的流体，其流速不应 过低，以免固体沉积在管内而堵塞管道，但也不宜太高，以免加速管道的磨损或冲蚀。 3.4 高速流体管道 当流体突然改变方向（例如在弯头或三通中），垂直于流向的面局部压力会急剧增加，它是流速、 密度和初始压力的。而流速反比于管道直径的平方，所以高速流体管道尺寸的确定需要慎重。 4 初估管径时管内流速及摩擦压力降控制推荐值 在进行初估管道管径时，管内流速及最大摩擦压力降可参考以下推荐值（一般初始值可采用推荐范围 的中值）。 4.1 对一般的液体、水、气体、蒸汽推荐的管内流速和最大摩擦压力降数据如表 4.1 所示。 编号: SDEP-SPT-PE2001-2008 修改: 1.0 管道系统工艺设计规定 第 4 页 共 47 页 未经 SINOPEC 书面同意，本文件不得以任何方式复制和向第三方提供。 表 4.1 流体的流速和摩擦压力降推荐值 应用类型 流速，m/s 最大摩擦压力降 kPa/100 m 一、液体（碳钢管） 一般推荐 1.5～4.0 60 层流 1.2～1.5 湍流：液体密度，kg/m3 1600 1.5～2.4 800 1.8～3.0 320 2.5～4.0 泵进口：饱和液体 0.5～1.5 10 不饱和液体 1.0～2.0 20 负压下 0.3～0.7 5 泵出口：流量～50 m3/h 1.5～2.0 80 51～160 2.4～3.0 60 ＞160 3.0～4.0 45 自流管道 0.7～1.5 6 冷冻剂管道 0.6～1.2 6 设备底部出口 1.0～1.5 10 塔进料 1.0～1.5 15 二、水（碳钢管）（除以下特指的水外） 一般推荐 0.6～4.0 45 水管公称直径 DN25 0.6～0.9 DN50 0.9～1.4 DN100 1.5～2.0 DN150 2.0～2.7 DN200 2.4～3.0 DN250 3.0～3.5 DN300 3.0～4.0 DN400 3.0～4.0 DN≥500 3.0～4.0 泵进口 1.2～2.0 泵出口 1.5～3.0 编号: SDEP-SPT-PE2001-2008 修改: 1.0 管道系统工艺设计规定 第 5 页 共 47 页 未经 SINOPEC 书面同意，本文件不得以任何方式复制和向第三方提供。 应用类型 流速，m/s 最大摩擦压力降 kPa/100 m 锅炉进水 2.0～3.5 工艺用水（新鲜水或软化水等） 0.6～1.5 45 冷却水 1.5～3.0 30 冷凝器出口 0.9～1.5 三、特殊液体（碳钢） 酚水溶液 0.9（最大） 浓硫酸 1.2（最大） 碱液 1.2（最大） 盐水和弱碱 1.8（最大） 液氨 1.5（最大） 液氯 1.5（最大） 富 CO2胺液（不锈钢） 3.0（最大） 一般液体（塑料管或橡胶衬里管） 3.0（最大） 含悬浮固体 0.9（最低） 2.5（最大） 氯化氢液（衬橡胶管） 1.8 四、气体（钢） 一般推荐 压力等级，MPa（g） P＞3.5 45 1.4＜P≤3.5 35 1.0＜P≤1.4 15 0.35＜P≤1.0 7 0＜P≤0.35 3.5 负压下： P＜49 kPa（a） 1.1 100 kPa（a）≥P＞49 kPa（a） 2.0 装置界区内气体管道 12 压缩机吸入管道：从气柜 2 从 100 kPa（a）压力下吸入 4.5 编号: SDEP-SPT-PE2001-2008 修改: 1.0 管道系统工艺设计规定 第 6 页 共 47 页 未经 SINOPEC 书面同意，本文件不得以任何方式复制和向第三方提供。 应用类型 流速，m/s 最大摩擦压力降 kPa/100m 从压力下吸入 10 压缩机出口管道 20 冷冻剂进口 5～10 冷冻剂出口 10～18 塔顶 P＞0.35 MPa（g） 12～15 4～10 常压 18～30 4～10 负压 P＜0.07 MPa（a） 38～60 1～2 蒸汽 一般推荐 饱和 60（最大） 过热 75（最大） P≤0.3 MPa（g） 10 P=0.3 MPa（g）～1.0 MPa（g） 15 P=1.0 MPa（g）～2.0 MPa（g） 20 P＞2.0 MPa（g） 30 短引出管 50 泵驱动机进口 4～10 工艺蒸汽（P≥3 MPa（g）） 20～40 锅炉和汽轮机管道 P＞1.4 MPa（g） 35～90 60 低于大气压蒸汽 50 kPa（a）＜P 40 20 kPa（a）＜P＜50 kPa（a） 60 5 kPa（a）＜P＜20 kPa（a） 75 5.2 注 1：均应在满足管道允许的阻力降条件下。 4.2 高粘度液体和氨气的常用管内流速范围如表 4.2 所示（其中删去与表 4.1 中重复的数据）。 编号: SDEP-SPT-PE2001-2008 修改: 1.0 管道系统工艺设计规定 第 7 页 共 47 页 未经 SINOPEC 书面同意，本文件不得以任何方式复制和向第三方提供。 表 4.2 常用管内流速范围 流体 流速，m/s 0.5～0.9（DN25），0.7～1.0（DN50） 高粘度液体（50mPa·s） 1.0～1.6（DN100） 0.3～0.6（DN25），0.5～0.7（DN50） 0.7～1.0（DN100） 高粘度液体（100mPa·s） 1.2～1.6（DN200） 0.1～0.2（DN25），0.16～0.25（DN50） 液 体 高粘度液体（1000mPa·s） 0.25～0.35（DN100），0.35～0.55（DN200） 气 体 氨气 20～30 注：流速选择范围均应在满足管道允许的阻力降条件下。 4.3 腐蚀性介质的最大流量，低于大气压的蒸汽管道的最大流速按照 SH 3035-1991 推荐的数据。 4.3.1 输送腐蚀性介质的管道，应采用最大流速计算管径，介质最大流速如表 4.3.1 所示： 表 4.3.1 腐蚀性介质的最大流速 序号 介质名称 最大流速，m/s 1 氯气 25.0 2 二氧化硫气 20.0 氨气 P≤0.7MPa（g） 20.0 3 0.7MPa（g）＜P≤2.1MPa（g） 8.0 4 浓硫酸 1.2 5 碱液 1.2 6 盐水和弱碱液 1.8 7 酚水 0.9 8 液氨 1.5 9 液氯 1.5 注：流速选择范围均应在满足管道允许的阻力降的条件下。 4.3.2 输送低于大气压的蒸汽管道，宜按最大流速计算管径，最大流速见表 4.3.2。 编号: SDEP-SPT-PE2001-2008 修改: 1.0 管道系统工艺设计规定 第 8 页 共 47 页 未经 SINOPEC 书面同意，本文件不得以任何方式复制和向第三方提供。 表 4.3.2 低于大气压的蒸汽管道的最大流速 序号 绝对压力 P，kPa 最大流速，m/s 1 50＜P≤100 40 2 20＜P≤50 60 3 5＜P≤20 75 注：流速选择范围均应在满足管道允许的阻力降的条件下。 4.4 部分常用气体流速范围推荐见表 4.4。 表 4.4 部分气体的流速范围 序号 介质名称 流速，m/s 1 乙烯气 P≤22MPa（g） u≤30m/s 2 乙醚、苯、二硫化碳 u≤1m/s 3 甲醇、乙醇、汽油 u≤3m/s 4 丙酮 u≤10m/s 4.5 乙烯管道流速采用 GB 50031-91 的数据： 4.5.1 厂区和车间的乙炔管道，乙炔的工作压力为 0.02～0.15MPa 时，其最大流速为 8m/s。 4.5.2 乙炔站内的乙炔管道，工作压力为 2.5MPa 及以下时，其最大流速为 4m/s。 4.6 氢气管道流速采用 GB 50177-2005 的数据，见表 4.6。 表 4.6 碳素钢管中氢气的最大流速 序号 设计压力，MPa 最大流速，m/s 1 ＞3.0 10 2 0.1～3.0 15 3 ＜0.1 按允许压力降确定 注：氢气设计压力为 0.1 MPa～3.0MPa，在不锈钢管中最大流速可为 25m/s。 4.7 氧气管道流量采用 GB 50030-91 的数据。 4.7.1 氧气工作压力为 10MPa 或以上时，流速不应大于 6m/s。 4.7.2 氧气工作压力大于 0.1MPa 至 3.0MPa 或以下时，流速不应大于 15m/s。 4.7.3 氧气工作压力为 0.1MPa 或以下时，应按该管系允许的压力降来确定。 5 单相流（不可压缩流体）管道尺寸的确定 本章中的单相流均指不可压缩流体。 5.1 单相液体管道尺寸确定准则 5.1.1 单一液相管道尺寸主要是根据流速来确定。当管道利用压差从一个压力容器向另一个设备输送单 相液体时，为减少和避免调节阀前的闪蒸，最大流速不应超过 4m/s；为了减少固体颗粒的沉积，实际流速 不能低于 0.9m/s。 5.1.2 流体的体积流量应按正常生产条件下的最大流量确定；泄放管道的流量应按工艺系统设计的最大 泄放量确定。 5.1.3 调节阀压降 编号: SDEP-SPT-PE2001-2008 修改: 1.0 管道系统工艺设计规定 第 9 页 共 47 页 未经 SINOPEC 书面同意，本文件不得以任何方式复制和向第三方提供。 调节阀的压力降按工艺操作要求决定，一般应不小于该系统总压力降（不包括背压及位差，但包括设 备压力降）的 20%～30%，主要计算方法有以下两种： 5.1.3.1 方法一： a） 泵的吸入和排出在两个不同控制系统，调节阀压降为下列两者之和（最小为 70kPa）： 1） 两个系统总的管道（除调节阀外）摩擦阻力（不包括设备压降）的 20%～50%； 2） 下列三者之一： ——如果出口容器的压力 P＜1.5MPa，加 P 的 10%； ——如果出口容器的压力 1.5MPa≤P≤3.0MPa，加 0.15MPa； ——如果出口容器的压力 P＞3.0MPa，加 P 的 5%。 b） 泵的吸入和排出在同一个压力控制系统（例如重沸泵），调节阀压降为泵差压的 1%。 5.1.3.2 方法二： 调节阀压降（ΔP）是泵或压缩机出口至排放罐的总压力损失（P）的函数。总压力损失（P）包括换 热器、加热器、混合器和喷嘴等的压力损失（不包括背压及位差），该参数与流量相关。 调节阀压降（ΔP）的计算方法如下： PCP ×=∆ ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（6.1.3.2） P≤0.345MPa C=0.50； 0.345MPa＜P≤3.45MPa ）（ 48495.0139794.010 −×−= gPC ； P＞3.45MPa C=0.20。 以上计算结果如图 5.1.3.2 所示 图 5.1.3.2 调节阀压降与总压力损失关系图 在正常情况下，调节阀压降（ΔP）一般不宜小于 0.07MPa，若由上式计算的调节阀压降ΔP＞1.38MPa 时，应与仪表等相关专业的工程师讨论，慎重决定。 5.1.4 管道的计算长度为直管长度（ι）与阀门、管件、流量计等的当量长度之和，应按式（5.1.4）计 算： ∑+= LeLι ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（5.1.4） 编号: SDEP-SPT-PE2001-2008 修改: 1.0 管道系统工艺设计规定 第 10 页 共 47 页 未经 SINOPEC 书面同意，本文件不得以任何方式复制和向第三方提供。 式中： ι —— 管道的计算长度，m； L —— 直管长度，m； Le—— 每个阀门管件的当量长度，m。 按估计的直管长度、阀门、管件的数量取当量长度的 1.3～2 倍为初估计算长度。 按已选择的管道内径和表 5.1.4 的 Le/di值计算阀门、管件等的当量长度。 表 5.1.4 各种管件、阀门及流量计等以管径计的当量长度 名称 Le/di 45°标准弯头 15 90°标准弯头（短半径） （长半径） 30～40 15 90°方形弯头 60 180°弯头 50～75 三通管（标准） 流向 20 40 60 90 通径球阀（全开） 3 缩径球阀（全开） 30 截止阀（全开） 300 角阀（全开） 145 闸阀（全开） 7 3／4 40 1／2 200 1／4 800 带有滤水器的底阀（全开） 420 止回阀（旋启式） 135 升降式 600 编号: SDEP-SPT-PE2001-2008 修改: 1.0 管道系统工艺设计规定 第 11 页 共 47 页 未经 SINOPEC 书面同意，本文件不得以任何方式复制和向第三方提供。 表 5.1.4 各种管件、阀门及流量计等以管径计的当量长度（续） 名称 Le/di 蝶阀全开 DN≤200 45 DN250～350 35 DN400～600 25 盘式流量计（水表） 400 文式流量计 12 转子流量计 200～300 由容器入管口 20 注：表中 Le、di的单位为 m。 5.2 单相气体管道尺寸确定准则 5.2.1 一般工艺管道当考虑摩擦压力降时（管道连接的两部分基本在同一压力下操作），单相气体管道应 该在可允许的摩擦压力降的基础上来确定管道尺寸。如果总压降小于入口压力的 10%，表 5.2.1-1 可用来 确定摩擦压力降；如果压力降超过 10%，则应分段计算，使每段压降控制在 10%以内。 表 5.2.1-1 单相气体工艺管道的允许压力降 操作压力（G），kPa 可接受的摩擦压力降，kPa/100m 100～690 1.13～4.30 696～3447 4.52～11.082 3454～13790 11.3～27.14 表 5.2.1-1 中所列出的是在考虑了投资和操作成本后时，根据经验得到的管道可接受的摩擦压力降。 当气体管道的流速超过 18.3m/s 时，要根据噪音来控制流速，允许的最大流速是管道噪音声压级，必须控 制在背景噪音声压级下 8dB（A）～10dB（A），如表 5.2.1-2 所示： 表 5.2.1-2 噪音控制下的流速 常规的背景声压，dB（A） 噪音声压下的最大流速，m/s 注 60 30 80 41 90 52 注：这个流速限制适用于可压缩流体。 5.2.2 往复式和离心式压缩机确定管道尺寸时应尽量减小脉动震动和噪声。允许流速的选择需要对每一 种特定情况进行工程研究来确定。 5.3 单相流体管道内径和摩擦压力降的通用计算 5.3.1 单相流体管道内径 管径的计算应根据流体的性质和允许摩擦压力降选定流速，然后按式（5.3.1）或图 5.3.1 计算所需 管道内径。 u V18.8d = ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（5.3.1） 式中： d —— 管内径，mm； 编号: SDEP-SPT-PE2001-2008 修改: 1.0 管道系统工艺设计规定 第 12 页 共 47 页 未经 SINOPEC 书面同意，本文件不得以任何方式复制和向第三方提供。 100 (10 6)15 0(1 49)150 (15 8) 100 200 (20 7) 米 /时 1 0.1 米 /分 2 3 4 3 3 0.40.2 0.3 0.6 10.8 0.4 0.1 0.2 8 6 10 20 0.6 1 0.8 30 40 60 80 2 体 积 流 率 200 400 4 6 10 20 800 600 8 1000 300 (30 9)350 (35 9) 400 (40 6) 450 (45 8) 500 (50 6) 250 (25 9) 8000 60 40 100 80 4000 2000 6000 150 200 300 400 500 10000 30000 20000 米 /分 3米 /时3 15( 17)20 (20 ) 9 10( 13) 10( 9) 2 3 54 876 15( 13) 10 20 4030 6050 60x 3 50( 54) 25( 29) 40( 39)40( 42)50 (50 ) 20( 22)25 (27 ) 100 (99 ) 80( 82) 22x 2.5 14x 2.5 17x 218x 2.5 25x 2.527x 2.5 34x 2.5 32x 2.5 45x 348x 357x 3.5 10080 219 x6 114 x4 89x 3.510 8x4 159 x5168 x5 377 x9426 x10 273 x732 5x8 480 x11530 x12 流速米 /秒 V —— 流体在操作条件下的体积流率，m3/h； u —— 流速，m/s。 图 5.3.1 体积流率、流速与管径关系图 注 1：图中数字，前者为公称直径，括弧内为内径；后者为外径×厚度，单位为 mm。 编号: SDEP-SPT-PE2001-2008 修改: 1.0 管道系统工艺设计规定 第 13 页 共 47 页 未经 SINOPEC 书面同意，本文件不得以任何方式复制和向第三方提供。 5.3.2 单相流体管道摩擦压力降 一般管道摩擦压力降△P包括：直管段摩擦阻力△P1及管件等的局部阻力△P2两部分。 5.3.2.1 单相流体通过直管段时，由于摩擦阻力而引起的摩擦压力降，可按式（5.3.2.1-1）或式 （5.3.2.1-2）计算： d L g uP 102 2 1 ⋅⋅=∆ γλ （kg/cm2）⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（5.3.2.1-1） 3 2 1 102 ⋅⋅=∆ d L g uP λ （m 液柱）⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（5.3.2.1-2） 式中： △P1—— 直管段摩擦压力降，kg/cm2或 m 液柱； γ—— 流体密度，kg/m3； u —— 流速，m/s； g —— 重力加速度，m/s2（g=9.81m/s2）； d —— 管内径，mm； L —— 直管段长度，m； λ —— 摩擦系数。 摩擦系数λ与流体的流动情况有关。流动情况以雷诺数 Re 表示，而雷诺数 Re 则可由式（5.3.2.1-3） 或图 5.3.2.1-1 求出。 µ duRe γ= ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（5.3.2.1-3） 式中： μ—— 流体的粘度，Pa·s； d —— 管内径，m； 其余符号意义同前。 当管内流体处在滞流状态时，即 Re≤2100 时，摩擦系数与管内壁的表面性质无关，可按式（5.3.2.1-4） 计算。 Re 64λ = ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（5.3.2.1-4） 当管内流体处在湍流状态时，摩擦系数与管内壁的表面性质有关。 对于光滑的管壁（如玻璃管、铜管和铅管），摩擦系数可按式（5.3.2.1-5）及式（5.3.2.1-6）计算。 当 2100＜Re＜105时： λ=0.3164Re-0.25⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（5.3.2.1-5） 当 105＜Re＜108时： λ＝0.0032+0.221Re-0.237⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（5.3.2.1-6） 对于不光滑的管壁（如钢管、铸铁、陶料管以及管内积有沉淀物或有腐蚀的管），摩擦系数可根据流 体的雷诺数及管壁相对粗糙度从图 5.3.2.1-2 查得。 当流体在粗糙管中处在湍流区时，也可按式（5.3.2.1-7）计算。 ) 3.7d 2lg(1 ελ −= ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（5.3.2.1-7） 管壁相对粗糙度（ε /d）是管壁的绝对粗糙度ε ，mm 与管子内径 d，mm 的比值。绝对粗糙度ε 见表 5.3.2.1-1。 编号: SDEP-SPT-PE2001-2008 修改: 1.0 管道系统工艺设计规定 第 14 页 共 47 页 未经 SINOPEC 书面同意，本文件不得以任何方式复制和向第三方提供。 表 5.3.2.1-1 管壁的绝对粗糙度ε 值 管子情况 ε ,mm 管子情况 ε ,mm 金属管 非金属材料 新的操作中无腐蚀的无缝钢管 0.06～0.1 干净的玻璃管 0.0015～0.1 无缝黄铜、铜及铅管 0.005～0.01 橡皮软管 0.01～0.03 正常条件下工作的无缝钢管 0.15～0.2 很好拉紧的内涂橡胶的帆布管 0.02～0.05 正常条件下工作的焊接钢管及较少腐蚀 的无缝钢管 0.2～0.3 陶土排水管 0.45～6.0 钢板卷管 0.33 陶瓷排水管 0.25～6.0 铸铁管 0.5～0.85 混凝土管 0.33～3.0 腐蚀较重或污染较重的无缝钢管 0.5～0.6 石棉水泥管 0.03～0.8 腐蚀严重的钢管 1～3 5.3.2.2 管件（阀门、三通、弯头等）的局部阻力△P2，一般可按图 5.3.2.2 换算成直管的当量长度按上 列公式计算其阻力。 各国推荐的管壁的绝对粗糙度略有差别。对于清洁新管的粗糙度，本标准采用 HG/T 20570-95 中的数 据见图 5.3.2.1-3。 编号: SDEP-SPT-PE2001-2008 修改: 1.0 管道系统工艺设计规定 第 15 页 共 47 页 未经 SINOPEC 书面同意，本文件不得以任何方式复制和向第三方提供。 30 20 15 10 9 8 7 65 4 3 2 1.5 1 0.5 0.4 0.3 0.2 0.15 0.1 1 1.5 2 3 4 5 50 100 150 200 250 40 30 20 15 10 9 8 76 40 50 100 200 300 400 500 700 600 90 80 70 60 30 20 15 10 9 8 7 65 4 3 6000 400 300 500 1000 1500 2000 3000 4000 5000 15000 30000 9000 7000 8000 10000 20000 90000 80000 100000 70000 60000 50000 40000 200 A C B E D 流速 米/秒 粘度、厘沲 辅助线 雷诺数 管内径毫米 5.3.2.1-1 雷诺数算图 例：已知流速为 A m／s，管内径 B mm，介质粘度 D mm2/s，求雷诺数 Re。 解：联 AB 交辅助线于 C点，从 C点与 D点联直线交 Re 轴于 E点，可读出雷诺数 Re。 编号: SDEP-SPT-PE2001-2008 修改: 1.0 管道系统工艺设计规定 第 16 页 共 47 页 未经 SINOPEC 书面同意，本文件不得以任何方式复制和向第三方提供。 湍流区,粗糙管 7 10 2 3 4 5 73 410 2 43 5 107 5 32 54 107 6 52 43 7 710 42 3 105 7 8 0.05 0.04 0.03 0.02 0.015 0.01 0.008 0.006 0.004 0.002 0.0010.0008 0.0006 0.0004 0.0002 0.0001 0.00005 0.00001 Re 0.1 0.09 0.08 0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.025 0.02 0.015 0.01 0.009 0.008 Re 临 界 入 =6 4/ Rt 光滑管 滞流区 临界区过渡区 λ ε / d i 图 5.3.2.1-2 直管的摩擦系数（λ）雷诺数（Re）和管壁粗糙（ε）的关系 注：本图为扫描图，若要精确计算，请查《石油化工管道安装设计便查手册》图 1.2.1（中国石化出版社 2003 年）。 编号: SDEP-SPT-PE2001-2008 修改: 1.0 管道系统工艺设计规定 第 17 页 共 47 页 未经 SINOPEC 书面同意，本文件不得以任何方式复制和向第三方提供。 图 5.3.2.1-3 清洁新管的粗糙度 编号: SDEP-SPT-PE2001-2008 修改: 1.0 管道系统工艺设计规定 第 18 页 共 47 页 未经 SINOPEC 书面同意，本文件不得以任何方式复制和向第三方提供。 Dd 三通（经支路出口） 三通（直路出口） （出口缩径1/4） R=1 Dg弯头 R=1.5 Dg弯头 弯头或异径三通 （出口缩径1/2） 异径三通 回弯头 0.1 0.03 0.02 0.0545°弯头 3.0 2.0 0.5 1.0 0.2 一般出口 突然收缩 d/D=3/4 d/D=1/2d/D=1/4 D d d/D=1/2 d/D=3/4 d/D=1/4 突然扩张 15 20 30 50 100 200 旋启式止回阀（全开） 角阀（全开） 截止阀（全开） 毫米 管内径3/4 闭 300 200 500 30 50 10 20 100 直角弯头 插入进口 1/2 闭 全开 三通 1/4 闭 1000 相当直管长 闸阀 米 400 300 500 1000 1500 图 5.3.2.2 管件局部阻力算图 注 1：阀门、管件的连接方式可为丝扣、法兰或焊接。 注 2：计算突然扩张或突然收缩时，在管径标尺上的读数应以较小直径为准。 5.4 单相流管道尺寸的确定 5.4.1 液体 5.4.1.1 油管道常用流速 炼油装置内一般液体油品管道，可参照本规定第 4章中各表所列的各种管径的常用流速、流率及允许 摩擦压力降等估算内径。不同管径的常用流速和流率与油品粘度有关，粘度小于 5mm2/s，可参照表 5.4.1.1-1 估算管径；粘度 5mm2/s～30mm2/s 可参照表 5.4.1.1-2 估算管径；粘度 30mm2/s～100mm2/s 可参 编号: SDEP-SPT-PE2001-2008 修改: 1.0 管道系统工艺设计规定 第 19 页 共 47 页 未经 SINOPEC 书面同意，本文件不得以任何方式复制和向第三方提供。 照表 5.4.1.1-3 估算管径。 表 5.4.1.1-1 粘度＜5mm2/s 的油介质管道常用流速和流率 泵入口管 泵出口和一般压力管 管子 直径 DN 流量 m3/h 流速 m/s △P m 液柱/100m 管长 流量 m3/h 流速 m/s △P m 液柱/100m 管长 20 -- -- -- ＜1 ＜0.7 -- 25 ＜1 ＜0.4 ＜1.5 1～3 0.4～1.2 1.5～2 40 1～3 0.2～0.6 0.2～2 3～6 0.6～1.2 2～7 50 3～6 0.4～0.7 0.6～2 6～14 0.7～1.7 2～9 80 6～14 0.3～0.7 0.2～1.2 14～24 0.7～1.3 1.2～3 100 14～24 0.4～0.75 0.3～0.8 24～60 1.0～1.9 0.8～5 150 24～60 0.3～0.85 0.12～0.6 60～140 0.9～2.0 0.7～3 200 60～140 0.5～1.2 0.2～0.8 140～250 1.2～2.1 0.8～2.5 250 140～250 0.7～1.3 0.25～0.75 250～400 1.3～2.1 0.75～1.8 300 250～400 0.9～1.5 0.3～0.8 400～600 1.5～2.2 0.8～1.6 350 400～600 1.1～1.7 0.4～0.8 600～850 1.6～2.3 0.8～1.6 400 600～850 1.3～1.8 0.4～0.8 850～1100 1.8～2.4 0.8～1.3 450 850～1l00 1.4～1.8 0.4～0.7 1100～1500 1.8～2.5 0.7～1.3 注：表 5.4.1.1-1 中压力降是按粘度 5 mm2/s 计算的。 表 5.4.1.1-1 中液柱是指管中该介质的高度。 编号: SDEP-SPT-PE2001-2008 修改: 1.0 管道系统工艺设计规定 第 20 页 共 47 页 未经 SINOPEC 书面同意，本文件不得以任何方式复制和向第三方提供。 表 5.4.1.1-2 粘度 5mm2/s～30mm2/s 的介质管道常用流速和流率 泵入口管 泵出口和一般压力管 管子 直径 DN 流量 m3/h 流速 m/s △P m 液柱/100m 管长 流量 m3/h 流速 m/s △P m 液柱/100m 管长 25 - - - ＜1.2 ＜0.5 ＜6 40 ＜1.2 ＜0.2 ＜1.4 1.2～5 0.2～1.0 1.4～6 50 1.2～5 0.2～0.6 0.4～2 5～10 0.6～1.2 2～6 80 5～10 0.3～0.5 0.4～0.8 10～25 0.5～1.3 0.8～5 100 10～25 0.3～0.8 0.3～1.2 25～45 0.8～1.5 1.2～4 150 25～45 0.4～0.6 0.2～0.6 45～1l0 0.6～1.6 0.6～2.5 200 45～110 0.4～0.9 0.1～0.7 110～200 0.9～1.6 0.7～2 250 110～200 0.6～1.0 0.3～0.7 200～350 1.0～1.8 0.7～2 300 200～350 0.7～1.3 0.3～0.8 350～500 1.3～1.9 0.8～1.6 350 350～500 1～1.4 0.4～0.7 500～700 1.4～1.9 0.7～1.3 400 500～700 1.1～1.5 0.4～0.8 700～1000 1.5～2.1 0.8～1.4 450 700～1000 1.2～1.7 0.4～0.8 1000～1300 1.7～2.1 0.8～1.2 注： 表 5.4.1.1-2 中压力降是按粘度 30mm2/s 计算。 表 5.4.1.1-2 中液柱是指管中该介质的高度。 表 5.4.1.1-3 粘度 30 mm2/s～100 mm2/s 的介质管道常用流速和流率 泵入口管 泵出口和一般压力管 管子 直径 DN 流量 m3/h 流速 m/s △P m 液柱/100 m 管长 流量 m3/h 流速 m/s △P m 液柱/100 m 管长 25 - - - ＜0.5 ＜0.2 ＜8 40 ＜0.5 ＜0.1 ＜2 0.5～1.5 0.1～0.3 2～6 50 0.5～1.5 0.1～0.2 0.7～2 1.5～4.5 0.2～0.6 2～6 80 1.5～4.5 0.1～0.3 0.4～1.2 4.5～18 0.3～1.0 1.2～5 100 4.5～18 0.2～0.6 0.5～2 18～40 0.6～1.3 2～5 150 18～40 0.3～0.6 0.4～0.8 40～100 0.6～1.4 0.8～2.5 200 40～100 0.3～0.8 0.3～0.7 100～180 0.8～1.5 0.7～3 250 100～180 0.5～0.9 0.30～0.7 180～300 0.9～1.6 0.7～1.4 300 180～300 0.7～1.1 0.3～0.8 300～450 1.1～l.6 0.8～1.7 350 300～450 0.8～1.2 0.5～0.9 450～600 1.2～1.6 0.9～1.3 400 450～600 1.0～1.3 0.5～0.8 600～800 1.3～1.7 0.8～1.2 450 600～800 1～1.3 0.5～0.7 800～1100 1.3～1.8 0.7～1.2 注： 表 5.4.1.1-3 中压力降是按粘度 100 mm2/s 计算的。 表 5.4.1.1-3 中液柱是指管中该介质的高度。 编号: SDEP-SPT-PE2001-2008 修改: 1.0 管道系统工艺设计规定 第 21 页 共 47 页 未经 SINOPEC 书面同意，本文件不得以任何方式复制和向第三方提供。 5.4.1.2 往复泵流体的流速 表 5.4.1.2 可用来确定往复泵的初始的入口、出口管道尺寸。 表 5.4.1.2 往复泵流体流速 入口流速 m/s 出口流速 m/s 转速在 250r/min 以下 0.61 1.83 转速在 251r/min～330r/min 之间 0.46 1.37 转速在 330r/min 以上 0.305 0.91 5.4.1.3 泵入口流速选择 如果加速度压头要额外计算，选择坌入口流速时下列情况需要考虑： a） 应减少入口管到长度，加速度压头正比于管长； b） 应采用较大入口管口径道以减小流速，因为流速与管内径的平方成反比，加速度压头与流速成 正比； c） 如果泵的性能允许，通过使用大径活塞或柱塞而降低必需的泵转速。需要的转速，反比于活塞 直径的平方，加速度压头正比于泵转速 RP； d） 可考虑多级叶轮； e） 如果上述修正措施不能采用则考虑应用减震器。入口系统使用减震器的效果取决于减震器尺寸、 类型位置和装料压力。减震器应尽量靠近泵入口安装； f） 往复泵入口使用离心增压泵装料。 5.4.1.4 泵入口管道设计要求 下面是泵入口管道的设计要求： a） 泵入口管道应该短，并尽量减少弯头和管件； b） 对于往复泵来说，安装的减震器（或者以后要增加的减震器）应该尽量靠近泵出口； c） 在安装多台泵时，确定进口管道的尺寸应使其流速尽可能与单台泵的支线流速相近，这样可以 避免流速变化和减小加速度压头效应。 5.4.1.5 泵出口管道设计要求 往复泵、离心泵和旋转泵的出口管道尺寸应建立在经济管径的基础上，往复泵的出口管道尺寸确定应 尽量减小振动。此外，往复泵出口管道的振动也与加速度压头有关，但比入口管道的振动更复杂，下列原 则可应用于出口管道的设计： a） 出口管道应尽量短而直； b） 出口管道流速不应超过入口管道流速的 3倍，用此流速的结果通常对所有泵是经济 管径，并可减小往复泵的振动。 5.4.1.6 水管道流速 循环水进出装置总