火炬排放管网压力降的简便计算法 1 引 言 化工、石油化工及炼油等大型工艺装置都需要一个庞大的火炬排放系统,该系统的设计计算是化工设计的重要内容,它不仅仅是一个经济问题(火炬排放系统投资约占装置总投资的 2%一3%),更重要的是一个安全与环保问题
因此,对火炬排放系统的设计与计算,已形成了一些规定的方法与导则
排放管网的压力降计算,是确定管网管道直径的依据
由于排放介质(工艺气体)的可压缩性,其密度在管道流动过程中不断变化,因而流速也在不断改变;流速的变化又影响到管道中的压力降;管道中的压力降又影响到介质密度;介质密度反过来再影响流速
这种相互影响、相互交错的管道流动特性,使得实际计算工作需要大量的反复试凑才能完成
虽已有一些大型商业软件,可解决管网的模拟计算问题,但工程师们更希望有一种简捷直观的工程方法,来进行快速估算
尤其在装置的初步设计阶段,或者对现有装置的安全性进行分析评价时,这种简捷的工程计算方法,更受到工程师们的青睐;基于等温及绝热流动方程,对可压缩气体在管道中流动所产生的压力降,提出了一些简化计算方法
这些方法大都适用于管道入口压力为已知的情况
但对于大型炼油装置,同时泄放的物流往往可达10股之多
此时,流股交汇处必须满足相交汇的流股压力相等的条件
若仍以管道入口处(即泄放装置的出口处)作为计算压降的起点,沿流动方向进行计算,会使本来就很繁琐的试差计算,变得更加困难,甚至无法进行
本文针对火炬排放管网计算的这一特点,提出了一种新的简捷计算方法
2 计算原理 对于可压缩流体在管道中的流动,LappLe基于等温流动方程,推导出了如下关系式: r2=M12(lnr2—fL/D)十 1 (1) 式中:f为摩擦系数,D为管道内径,m、L为管道当量长度,m;M1为管道人口处的马赫数;r为压力 P2与 Pl的比值,Pl和 P2分别为管道人口和出口处的绝对压力,Pa