SH∕T 3035-2018(代替SH∕T 3035-2007)(备案号:J880-2019) 石油化工工艺装置管径选择导则.pdf
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1、ICS 23.040 P72 备案号:J880-2019 中华人民共和国石油化工行业标准SH/T 3035-2018 代替SH/T3035-2007 石油化工工艺装置管径选择导则Guideline for pipeline sizing in petrochemical industry 2018-07-04发布2019-01-01实施中华人民共和国工业和信息化部发布SH/T 3035一-2018目次前言.III11111i吁中句J句3句J叮/ODAVOV句3叮中句3寸foo-qr句3424I吁中斗中?1J句3句3句3A.AAA.降力压擦阵摩力围降和压范降力量擦速力压流摩流压擦量和的擦摩质量中
2、摩和的流择算道和量道的计算管量流管道步定阵计在流的气管初确定力降质的道蒸气的啊确压力介道管水启工名祀的的陆用管品和缩管管径道自常水油饱压道道管管道管管道求流管)件瞅瞅帕白眼附棚牛比比如惊配缩缩殖管择型两四时时时四明用义道压压缩济选蒸型引盹罔求情可可压相歪闪蒸酬酬酬则叫川剧阴阳tm时野摄相Iq不可制制非闪UU(UE(用软范规术主基单123气123BE则条r队瓦队111录录录录录导1234567附附附附附本附I SH/T 3035-2018 目IJ1=1 根据中华人民共和国工业和信息化部关于印发2015年第三批行业标准制修订计划的通知)(工信厅科(2015)115号)的要求,本导则编制组经广泛调查
3、研究,认真总结实践经验,参考有关国内标准和国外先进标准,并在广泛征求意见的基础上,修订本导则。本导则共分7章和5个附录。本次修订的主要技术内容是:修改了标准的适用范围:一一修改了防止静电部分的内容;一一新增了氧气、氢气、乙快等介质的安全流速要求:一一新增了防止水击破坏的要求;一一修改了两相流管道压力降的安全系数。本导则由中国石油化工集团公司负责管理,由中国石油化工集团公司工艺系统设计技术中心站负责日常管理,由中国石化工程建设有限公司负责具体技术内容的解释。执行过程中如有意见和建议,请寄送日常管理单位和主编单位。本导则日常管理单位:中国石油化工集团公司工艺系统设计技术中心站通讯地址:北京市朝阳区
4、安慧北里安园21号邮政编码:100101 电话:010-84877092 传真:010-84878842 本导则主编单位:中国石化工程建设有限公司通讯地址:北京市朝阳区安慧北里安园21号邮政编码:100101 本导则参编单位:中石化上海工程有限公司中石化南京工程有限公司本导则主要起草人员:张建华霆江海杨照张艺邢亚琴本导则主要审查人员:张斌葛春玉吴德飞李和杰蒋国贤李永先吴德娟宋继武周鹏林彩虹齐青本导则1991年首次发布,2007年第1次修订,本次为第2次修订。III SH/T 3035-2018 石油化工工艺装置管径选择导则1 范围本导则给出了石油化工工艺装置管道的管径选择方法。本导则适用于石油
5、化工工艺装置管道的管径选择,不适用于非牛顿流体、气力和水力输送管道的管径选择。2 规范性引用文件下列文件对于本导则的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本导则。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本导则。GB 16912 深度冷冻法生产氧气及相关气体安全技术规程GB 50031 乙:快站设计规范GB 50177 氢气站设计规范SH/T 3108 石油化工全厂性工艺及热力管道设计规范3 术语和定义3.1 3.2 3. 3 3.4 3.5 3. 6 3. 7 下列术语和定义适用于本导则。牛顿流体newtonian fluid 流动过程中剪应力与剪变率
6、之比为常数、并等于其动力勃度的流体。非牛顿流体non-newtonian fluid 流动过程中剪应力与剪变率之比不是常数的流体。可压缩流体compressible fluid 密度随压力的变化而变化的流体。不可压缩流体incompressible fluid 密度不随压力的变化而变化的流体,或密度虽有变化但变化值很小的流体。表观流速superficial velocity 在气液两相流中,假定只有其中一相物质在管内流动而计算的流速。均相流速homogeneous velocity 假定气液两相流中气相与液相的流速相同,两相流可视为均匀混合物,由此计算的流速。均中目密度homogeneous
7、density 假定气液两相流中气相与液相的流速相同,两相流可视为均匀混合物,由此计算的密度。SH/T 3035-2018 3. 8 均相比容homogeneous specific volume 假定气液两相流中气相与液相的流速相同,两相流可视为均匀混合物,由此计算的比容。3. 9 均相动力靠自度homogeneous viscosity 假定气液两相流中气相与液相的流速相同,两相流可视为均匀混合物,由此计算的动力站度。3.10 截面含气率void fraction 气液两相流中,气相物质所占的流通截面积与稳个:tf;:道截i面积的比值。4 主要符号2 C一一声速功一一一管道的内径G一一流体
8、的质量流速Gc一一两相流在管道出口端的极限质量流速Gg一两相流中气相的表观质量流速G1 两相流中液相的表现质量流速g一重力加速度L一-直管的长度La 管道的计算长度Le 管道附件的当量长度M 气体的相对分子质量Ma一-马赫数M一-管道的压力降Ma一-两相流的加速度压力降Mc一一调节阀的压力阵i:.Pe 设备的压力降i:.Pf 管道的摩擦压力降Mh一一两相流在垂直或倾斜向上管道内的主力压力阵qm二一流体的质量流量qmg一一两相流中气相的质量流量qml 两相流中液相的质量流量qv 流体的体积流量:qvg一-两相流中气相的体积流量qvl 两相流中液相的体积流量Re 一雷诺数Reg一一两相流中气相的单
9、相雷诺数ReH一一两相流的均相雷诺数Rel一一两相流中液相的单相雷诺数T一绝对温度u一一流体的流速Ugs一一两相流中气相的表现流速UH一一-两相流的均相流速U)S一一两相流中液相的表观流速W一一输送每千克流体需输入的功Z一一一高度 截面含气率N 计算加速度压力降用截面含气率一一两相流的体积含气率y一一气体的绝热指数(Cp/C)V一一流体的运动站度一一一流体的比容Vg一一两相流中气相的比容H 两相流的均相比容V)一一两相流中液相的比容 流体的动力勃度的两相流中气丰目的动力勃度H 两相流的均相动力茹度l一一两相流的液相的动力和支一一流体的密度e一一两相流的真实密度自一一两相流中气相的密度H 两相流
10、的均相密度l 两相流中液相的密度A一一直管的阻力系数E一一管壁的绝对粗糙fx 两相流的质量合气率5 基本要求5. 1 管径选择宜通过初步选择和最终确定两个阶段ill行。5. 2 管径选择应满足下列要求:a) 工艺生产条件(如流量、1:l、压主); b) 介质的安全输送:c) 噪声控制;d) 管壁磨损的限制;e) 建设投资和操作费用预期的综合放呆:f) 管材的标准规格。SH/T 3035一20185. 3 流体的体积流量或质量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。5.4 常用介质在管道中的流速范围参见附录A。6 单相流管道6. 1 不可压缩流体管道
11、管径的初步选择6. 1. 1 液体应按不可压缩流体进行计算。3 SH/T 3035一20186. 1.2 气体是可压缩流体,当管道进出口端的压差小于进口端绝对压力的20%时,可按不可压缩流体计算管径。流体的密度或比容应按下列规定取值:a) 管道进出口端压差小于进口绝对压力的10%时,可取进口端或出口端的密度值或比容值1b) 管道进出口端压差大于或等于进口绝对压力的10%时,应取平均压力下的密度值或比容值。6.1.3 当管道两端的压差、位差有限制或需要利用时,管道的内径可根据式(6.1.3一1)或式(6.1.3-2)计算,并宜按管道的标准规格初步选择。dj = 0.007 x0207 vomxL
12、a0207q!38APOM . (6.1.3-1) 或dj = 0.007 X UO.174 x VO.033吨。加Xq38 X AP-O.207. (6.1.3-2) 式中:di一一管道的内径,m; 一流体的密度,kg/m3; V一流体的运动粘度,m2/s; La一一管道的计算长度,r曰:qv一流体的体积流量,m3/h; !1P 管道的压力降,kPa; u 流体的比容,m3/kg; qm一一流体的质量流量,kglho 6.1.4 管道的摩擦压力降和管道系统的压力降宜按:式(6.1.4一1)和式(6.1.4-2)计算:APr =AP -I.-. (6.1.4一1)AP=X(Zl -Z2)Xg+
13、(u -u;)+Wx10-3十(-Pz)., (6.1.4-2) 2 式中:APf 管道的摩擦压力降,四a;AP一管道系统的压力降,四a;!1Pe一一设备的压力降,kPa; AP一一调节阀的压力降,kPa; 流体的密度,kg/m3; Zj一一管道入口端距计算墓准面的高度,ID; Z2一一管道出口端距计算基准面的高度,m; g一一重力加速度,m/S2; Uj一管道入口端的流速,m/s; 的一管道出口端的流速,m/s; W一一一输送每千克流体需输入的功,J/kg; Pj -一一管道入口端的流体压力,kPa; P2一一一管道出口端的流体压力,kPao 6. 1.5 调节阀应根据工艺生产条件和调节阀的
14、特性确定其压力降。正常流量下,调节阀的压力阵不宜低于管道系统压力降的30%;在流量比较平稳的管道系统中,可取不小于管道系统压力降的20%。6. 1.6 管道的计算长度应为直管长度与管道附件的当量长度之和,应按式(6.1.6)计算:4 SH/T 3035-2018 La =L +I-Le (6.1.6) 式中:L 直管的长度,m; Le 管道附件的当量长度,m6. 1.7 在初选管径阶段,管道的计算长度宜按下列步骤求取:a) 初估计算长度,根据直管长度和管道附件数量,可取直管长度的1.3倍2倍;b) 用初估计算长度及表6.1.7的值,直接本导则式(6.1.3-1)和式(6.1.3-2)计算管内径
15、,并宜按管材标准规格选择管内径:c) 按选择的管内径和表6.1.7中的当量长度与管道内径的比值(Lel码)计算管道附件的当量长度:d) 按式(6.1.6)核算管道的计算长度后与初估计算长度进行比较:e) 当核算的计算长度小于初估计算长度时,选用初估长度;当核算的计算长度大于初估计算长度时,以核算得的计算长度重复步骤b)d)的计算,直至核算的计算长度大于或等于初估计算的长度。表6.1. 7 当量长度与管道内径的比值(Lel矶)管道附件名称Leldi 45。标准弯头16 90。标准弯头3040 180。标准弯头5075 从工迪的侧管流出60 等径三通从三通的侧管流入90 截止阀(全开)300 角阀
16、(全开)145 |南阀(全开)7 带有滤水器的底阀(全开)420 旋启式止回阀135 升降式止回阀600 DN三20045 蝶阀(全开)DN250DN350 35 DN400 DN600 25 旋塞阀(全开)18 盘式流量计(水表)400 文氏流量计12 转子流量计200300 由容器进入管道20 6. 1.8 当采用百米压阵初选管径时,管道内径宜根据百米管长的摩擦压力降控制值按式(6.1.8-1)或式(6.1.8-2)计算,并选取标准规格的管径。式中:di =0.018x0207V0033xqv038APfl000207.HH-. (6.1.8-1) 或d1=0.Olkdl74V0033qm
17、038APfloo-3207.HU-.(6.1.8-2) L1PflOO -每百米计算管长摩擦压力降控制值,四a,按表6.1.8取值。5 SH/T 3035-2018 表6.1.8 管道摩擦压力降控制值序号管道种类百米管长的摩擦压力降,kPa 一、输送气体的管道Pj三三49kPa1.13 负压管道49kPaPj运10lkPa1.96 2 通风机管道Pj=IOlkPa 1.96 10IkPaPj三lllkPa1.96 3 压缩机的吸入管道lllkPa450kPa O.OIPj P1三二450kPa4.50 4 压缩机的排出管道和压力管过P1 450kPa O.OIPj Pj三300kPa10.0
18、0 5 工艺用的加热蒸汽管道300kPaPi三600kPa15.00 600kPa150m3/h 45.00 4 循环冷却水的管道30.00 注:P1为管道进口端流体的绝付且巳力c6. 1.9 输送下列流体管道的管径!但满足管道的允许压力阵!要求,并!但符合下列规定:a) 输送介质因聚合、分解、化合反应或急剧j气化等司能发生危|峨的背道,介质流速应在安全流速范围内,安全流速应根据有关安全规定或生产经验数据远远cb) 输送腐蚀性介质的管道,介质流速不白超过最大流速,部分悟!cgl性介质的最大流速见表6.1.9-1。表6.1.9一1腐蚀性介质的最大流速序号介JiJ!名称敢大流速,mJs 氯气25.
19、0 2 二氧化硫气20.0 氨气3 P三0.7MPa20.0 0.7MPaP三2.IMPa8.0 4 浓硫酸1.2 5 碱液1.2 6 盐水和弱碱液1.8 7 酌水0.9 8 液氮1.5 9 液氯1.5 6 SH/T 3035-2018 c) 输送低于大气压的蒸汽管道,宜按最大流边计算管径,最大流速见表6.1.9-2。表6.1.9-2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,即s50P-三10040 2 20P运5060 3 5P王三2075 d) 输送悬浮固体颗粒的液体管远;y_i在常mjfI速计算管轩,吨用流速宜符合以下要求:0.9m/su运2.5m/se) 为
20、防止静电引起火灾战爆士札介质流速向符合SH/T3108n0要求。f) 输送氧气的管道,其流速立符合GB16912的规定。g) 输送氢气的管道,其流述宜符合GB50177的规定。h)输送乙:快气的管道,其流速宜符合GB50031的规定。i) 输送管道有防止水击破坏要求时,Q:l主SH!丁3108的规定执行。6. 1. 10 管径在初步选择后,可按式(6.1.10-1)或式(6.1.10-2)计算管道的摩擦压力阵:. =3.5689xlO-11 xLa Xd;4叫xj)l、xqv1日4. (6.1.10-1) 或!1= 3.5689 X 10-11 X La x d,时Xly16X U084x q
21、i11184HH-HH-. (6.1.10-2) 式中:Mf 管道的摩擦压力降,kPa, 6. 2 不可压缩流体管道管径的确定6.2. 1 管径应根据设计的管K,fll管道附件数量及初边的信径经过压力降计算,并与管道的允许压力降比较后确定。当计算的管道压力降小管道允许的压力阵H才,书m在的管径叮以采用,否则宜向较大规格调整管径并进行压力阵复核36圄2.2 管道的摩擦压力降!l包括丘背摩擦压力降和信道附件的问mI王力降,按式(6.2.2)计算。式中:!1Pf 管道的摩擦压力降,kPa; M仕一一直管音阶的摩擦I忱降,kPa; M何一一管道附件的比如HjJI碍,胁。!1Pr =: !1i + !1
22、Prf、.(6.2.2) 6. 2. 3 管道直管摩擦压力降-rlJ.J去式(6.2.3-1)哄jt(6.2.3-2)计算:!1 =x(L/d,)x(X u2 / 2) x 10-J . (6.2.3一1)TIX !1Pft =x (L / d;) x (X G2 /2) x 10-3.( 6.2.3-2) 式中:A 直管的阻力系数:u 流体的流速,m/S; G一一流体的质量流速,kg/(m2s)。水、油品、饱和水蒸气、压缩空气等管道的管径、流量、流速和每百米管长的摩擦压力降关系参见附录B至附录E。6. 2. 4 直营的阻力系数可根据雷诺数和管壁的绝对粗糙度按图6工4查取或按公式计算。雷诺数和
23、直管的阻力系数的计算以及管壁的绝对粗糙度取值可按下列规定计算:a) 雷诺数可按式(6.2.4-1)、式(6.2.4-2)或式(6工4-3)计算:7 SH/T 3035-2018 di XUX e=一一一一一. (6.2.4-1 ) J1 或d, xu Re=一一.(6.2.4-2)V 或d. xG Re=.:J_一一. (6.2.4-3 ) 式中:Re一一一雷诺数;一一流体的动力新度,Pa.so b) 直管的阻力系数可根据雷诺数值按式(6.2.4-4)、式(6.2.4-5)、式(6.2.4-6)或式(6.2.4-7) 计算:当Re三三2000时,=64xRe-1 . (6.2.4-4) 当20
24、00Re4000时,=0.3164Re-.25 .(6.2.4-5 ) 396xd,. 3.7xd 当4000Re/ PLV R 当毛=-2lg-L(6247) 、.-3.7 xdi 式中:E一一管壁的绝对粗糙度,m。c) 管壁的绝对粗糙度可按表6.2.4取值。表6.2. 4 管壁的绝对粗糙度()管子类别;, mm 无缝黄铜、铜及铅管0.0050.01 操作中基本无腐蚀的无缝钢管0.050.1 操作中有轻度腐蚀的无缝钢管0.1 0.2 操作中有显著腐蚀的无缝钢管0.20.5 铜板卷管0.33 铸铁管0.50.85 干净的玻璃管0.00150.01 8 SH/T 3035-2018 。l。.09
25、0.08 0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.025 0.02 。.0150.01 0.009 0.008 !M始十流叫K阿:临界区过渡ll担;、一一-一-1-+一卜一一-、0.05 0.04 、0.03 0.02 0.015 主、唱、电、阳. 、r、c、内、。010.008 0.006 0.004气125 0.002 0.001 同c、0.0008 光导管 、1-0.0)6 . 同阿0.0004 ¥、1-. 1、0.0002 、阳同、民0.0001 飞圈圈h0.00005 崎.。.000017 103 2 3 4 5 7 104 2 3 4 5 7 10 2 3 4 5 7
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