真空系统的管道压力降计算
真空系统的管道压力降计算
0.0155 0.071
管径校正系数CD1 管径校正系数CD2
3.5 3.2
温度校正系数CLP CSP CLP
15810.69933 36307.63673 15810.69933
1.40E+05 1.40E+05 140046.9643
1.93E+03 1.93E+03 1927.5
（一）
真空区域的划分 气体温度T 低真空 中真空 高真空 超高真空 105～102Pa 102～10-1Pa 10-1～10-5Pa <10-5Pa 气体绝热指数k 气体相对分子量M 气体粘度μ 管道内径d 圆孔直径d1 气体流量Wv 293.15 K 1.4 29 1.81E-02 mPa.s 0.08 m 1 cm 80 M3/h 管道始端压力P1 管道末端压力P2 气体常数R 气体密度ρ 管道长度L 真空设备容积V 气体质量流量WG 6.666 Pa 6.66 Pa 8.314 KJ/(Kmol.K) 7.93E-05 kg/m3 3m 100.00 L 6.34E-03 kg/h L/d 0 0.05 0.1 0.2 0.4 0.6 0.8 1 2 4 6 8 10 20
( 三）
1.93E+03 cm3/s 0.99909991 1071989.268 cm3/s 68607313.18 cm3/s
（按圆孔面积） （按管面积）
（五）
22.22222222 L/s 100 kPa 60 kPa 1 2.30 s 6.34E-03 kg/h 7.93E-02 1 4 4.42 0.039 6.55 1.77% 所选直径正确 （查图） m/s Pa Pa WG/D ≥360 ＜360
(二）
真空系统中流导的计算
四、流导的计算1．流导和流几率(1)流导就一个真空系统管路元件(包括导管、阀门、捕集器等)来说，若其入口压力P1和出口压力P2不相等，即管路元件的两端存在压强差P1-P2，则元件中将有气流从高压侧流向低压侧(如图3)。
若流经元件的气流量是Q，实验和理论都证明Q值的大小与元件两端的压强差P1-P2成正比。
用数学式子来表示Q与P1-P2之间的关系，则可写成式(5)。
该比例常数C称为流导。
式(6)即是流导的定义式。
它表明：在单位压差下，流经管路元件气流量的大小被称为流导。
在国际单位制中，气流量Q的单位是Pa·m3／s，P1-P2的单位是Pa，所以流导的单位是m3／s。
流导的大小说明在管路元件两端的压强差P1-P2一定的条件下流经管路元件的气流量的多少。
从式(5)可见，当压差P1-P2一定时，流导C的值较大，那么流经管路元件的气流量Q的值就较大；反之流导C的值小，则流经元件的气流量Q就小。
所以作为真空系统管路元件，不管是导管、还是阀门、捕集器、除尘器等，都希望它的流导值尽可能大一些，使气流能顺利地通过。
因此，流导是真空系统管路元件的一个重要参数。
在真空系统设计计算中，要计算管路元件以及某段真空系统管路的流导。
(2)流导几率流导几率也称为传输几率，其物理意义是气体分子从元件的入口入射进入元件能从管路元件的出口逸出的概率。
在分子流状态下，利用流导几率来表征真空系统管路元件对气体的导通性能更直观，更本质。
用p r来表示流导几率，则流导几率的定义式为式(7)。
从式(8)可以看出，管路元件的流导C等于该元件入口孔的流导C fk和其流导几率P r的乘积。
通常，管路元件入口孔的流导C fk是很容易求得的，如果知道了元件的流导几率P r，则利用式(8)可以很容易地计算出元件的流导。
2．流导的计算在真空系统中，连接管道通常采用的是圆截面管道，被抽气体又多为室温下的空气，因此这里只简要介绍圆孔和圆截面管道对室温空气的流导。
管内压降的计算公式
管内压降的计算公式
管内压降的计算公式可以根据不同的流体和管道条件有所不同。
以下提供两个公式，可根据具体情境选择合适的公式进行计算：
1. 达西公式：用于计算流体在圆管中的压降，其公式为：ΔP = λ× L × (V^2/2g) × (πD^4/8Q^2)。
其中，ΔP为压降，λ为管道摩擦系数，L为管道长度，V为流速，g为重力加速度，D为管道直径，Q为流量。
2. 普威尔公式：用于计算流体在管道中的压降，其公式为：ΔP = f × (L/D) × (V^2/2g)。
其中，ΔP为压降，f为摩擦系数，L为管道长度，D为管道直径，V为流速，g为重力加速度。
以上信息仅供参考，如需更准确的公式或使用条件，建议咨询物理学或流体力学专家。
真空系统抽气性能的数值仿真分析
真空系统抽气性能的数值仿真分析
郭嘉炜;黄思;李松峰;吴泰忠
【期刊名称】《重庆理工大学学报:自然科学》
【年(卷),期】2022(36)10
【摘要】选取某真空系统为研究对象,该系统主要由真空泵、真空室和管道等元件组成。
运用流动系统的一维仿真软件Flowmaster计算真空系统在特定工况下的抽气速率、压力、密度等参数随时间的变化规律。
首先采取与理论方法、Fluent三维方法计算简单系统模型对比的方式,验证Flowmaster对真空系统计算的有效性,然后运用Flowmaster模拟计算多元件且结构复杂的真空系统。
研究表明:对所研究的真空系统,T型管产生的局部阻力比管道沿程阻力对气体压降和密度影响更大,对达到特定压力指标所需时间的影响随着抽气过程逐渐减小;整个抽气过程中真空系统管道基本处于湍流状态。
Flowmaster计算与理论计算、Fluent模拟结果变化趋势一致,偏差较小,表明应用流动系统尺度的一维软件,可以有效分析多元件且结构复杂的真空系统问题。
【总页数】7页(P249-255)
【作者】郭嘉炜;黄思;李松峰;吴泰忠
【作者单位】华南理工大学机械与汽车工程学院;广东肯富来泵业股份有限公司;广东省节能环保装备用泵企业重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】O368
【相关文献】
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2.一种小型线圈抽气系统管道的真空性能研究
3.凝汽器罗茨水环真空泵抽气系统控制与仿真
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真空系统的工艺计算
气 的 分 子 量 ；Ｐ 料为 物 料 蒸 气 的分 压 ，ｍ Ｈ ； 物 ｍ ｇ Ｐ气 空 为空气的分压 ，ｍ Ｈ 。 ｍ ｇ 设计和选择真 空泵时 ，需要将工艺物料气 量 换算为当量空气量，其换算公式如下 ：
当 空 ０３５ 料ｎ 物 ／ ） １ ０００ （ － ０ ］ － 气＝ ．７ ｌ（ 料 ２ ［ — ．０２ Ｔ ７ ）
式中，Ｔ为被抽物料的温度 ，下。 将上述气体 的流量相加 ，即得真空容器 的总 抽气量 （ 当量空气） ：
＝ 当量空气 ＋ 气
０ ４４ ．５ ００ ． ４５ ＯＯｌ ． ９
０ ４ ４ ． ５
具有润滑的旋塞 排放旋塞 玻璃视镜 玻璃液面计包括液面计旋塞
在此 ， 应特别 注意单位 的换算和公式及 图表
气泄漏人真空 系统 ，对任何 真空 系统都应 进行试 验 以确定其空气 泄漏量 ，对新 设计 和不 能进 行试 验 的场合采用估算 ，目前主要有以下几种方法。
（ ）对于工业 上严密 系统 的空气泄漏量 ，经 １
验 公式 如下 ：
一
（） ｂ
图 ２ 工业上严密系统 最大 空气 泄漏 量值
Ｃ Ⅲ Ｍ１ ＡＬ Ｅ Ｇ【 Ｅ Ｇ Ｄ ＳＧＮ Ｉ Ｃ Ｎ Ｎ Ｅ Ｅ Ｉ
化 工设 计 ２ １ ，１ ６ ０ ２ （ ） １
（ ）管件的空气泄漏量的估算见表 ２ ３ 。
表 ２ 真空 系统管件 的空气泄漏量估算 表 （ ｇ ｈ ｋ／ ）
管件类型
２以下的螺纹连接 ２ 以上的螺纹连接
摘 要 介绍抽气量、压降等真空系统的工艺计算方法和结合工程的实际应用。
关 键词 真空系统 抽气量 当量空气 流导 工艺计算
化工生产装置 中，真空系统 主要应用于精馏 、
管道压力降计算表(原版)
160 500 0.018 1000
2 5.76
80 0.017
管道压力降计算
管道压力降，kPa 设计采用值，kPa 泵扬程参考值
16.36647 18.82145
2
较高的压降值导致较高的流速，因此会导致较小的设备和较少的投资，但运行费用会 增高，较低的允许压降值则与此相反。所以，应该在投资和运行费用之间进行一个经济技 术比较。在下表中给出了常用的换热器的压降值，可供计算时参考。
合理的压力降 P/10 P/2 35Kpa 35 180Kpa 70 250Kpa
确定流体的流动状态
di ρ μa
Q
u Re ε ε/di
管内径，mm 流体密度，kg/m3 流体动力粘度，mPa*s 流量，m3/h 流速，m/s 雷诺数 罐壁的绝对粗糙度， 相对粗糙度
500 1000
1
1400
1.982 990799.7
0.3 0.0006
2501433
湍流过渡pf
管壳式换热器、空冷器和套管式换热器
物
流
压降值
术比较。在下表中给出了常用的换热器的压降值，可供计算时参考。
管壳式换热器、空冷器和套管式换热器
物
流
压降值
气体和蒸汽(高压)
35 70Kpa
气体和蒸汽(低压)
15 35Kpa
气体和蒸汽(常压)
3.5 14Kpa
蒸汽(真空)
< 3.5Kpa
蒸汽(真空塔冷凝器)
0.4 1.6Kpa
液体
70 170Kpa
F 型壳体，壳侧压降
35 70Kpa（Max.）
板翅式换热器
物流 气体和蒸汽 液体
压降值 5 20Kpa 20 55Kpa
《管道压力降计算》(SLDI 233A13-99)
管道种类及条件
压力降范围kPa(100m管长)
蒸汽 P=6.4∼10MPa(表) 总管 P<3.5MPa(表)
P≥3.5MPa(表) 支管 P<3.5MPa(表)
P≥3.5MPa(表) 排气管 大型压缩机>735kW
进口 出口 小型压缩机进出口 压缩机循环管道及压缩机出口管 安全阀 进口管(接管点至阀) 出口管 出口汇总管 一般低压工艺气体 一般高压工艺气体 塔顶出气管 水总管 水支管 泵 进口管 出口管<34 m3/h
注:当管道为含镍不锈钢时,流速有时可提高到表中流速的10倍以上.
1.2.3 管路
1.2.3.1简单管路
凡是没有分支的管路称为简单管路。
a） 管径不变的简单管路，流体通过整个管路的流量不变。
b） 由不同管径的管段组成的简单管路，称为串联管路。
1） 通过各管段的流量不变，对于不可压缩流体则有
Vf=Vf1=Vf2=Vf3……
中国石化集团兰州设计院标准
SLDI 233A13-98
管道压力降计算
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审定
日期
1999 - 05 - 21 发布
1999 - 06 - 01 实施
中国石化集团兰州设计院
目次
1 单相流(不可压缩流体) ……………………………………………………………………… (1) 1.1 简述………………………………………………………………………………………… (1) 1.2 计算方法…………………………………………………………………………………… (1) 1.3 符号说明…………………………………………………………………………………… (24) 2 单相流(可压缩流体) ………………………………………………………………………… (25) 2.1 简述………………………………………………………………………………………… (25) 2.2 计算方法…………………………………………………………………………………… (25) 2.3 符号说明…………………………………………………………………………………… (36) 3 气-液两相流(非闪蒸型) …………………………………………………………………… (37) 3.1 简述………………………………………………………………………………………… (37) 3.2 计算方法…………………………………………………………………………………… (38) 3.3 符号说明…………………………………………………………………………………… (48) 4 气-液两相流(闪蒸型) ……………………………………………………………………… (49) 4.1 简述………………………………………………………………………………………… (49) 4.2 计算方法…………………………………………………………………………………… (49) 4.3 符号说明…………………………………………………………………………………… (57) 5 气-固两相流………………………………………………………………………………… (58) 5.1 简述………………………………………………………………………………………… (58) 5.2 计算方法…………………………………………………………………………………… (59) 5.3 符号说明…………………………………………………………………………………… (74) 6 真空系统……………………………………………………………………………………… (76) 6.1 简述………………………………………………………………………………………… (76) 6.2 计算方法…………………………………………………………………………………… (76) 6.3 符号说明…………………………………………………………………………………… (87) 7 浆液流………………………………………………………………………………………… (88) 7.1 简述………………………………………………………………………………………… (88) 7.2 计算方法…………………………………………………………………………………… (88) 7.3 符号说明…………………………………………………………………………………… (97)
真空概念及真空计算公式
真空概念及真空计算公式真空概念及真空计算公式1、真空的定义真空系统指低于该地区大气压的稀簿气体状态2、真空度处于真空状态下的气体稀簿程度，通常用"真空度高'和"真空度低'来表示。
真空度高表示真空度"好'的意思，真空度低表示真空度"差'的意思。
3、真空度单位通常用托（Torr）为单位，近年国际上取用帕（Pa）作为单位。
1托＝1/760大气压＝1毫米汞柱4、托与帕的转换1托＝133.322帕或1帕＝7.510-3托5、平均自由程作无规章热运动的气体粒子，相继两次碰撞所飞越的平均距离，用符号"'表示。
6、流量单位时间流过任意截面的气体量，符号用"Q'表示，单位为帕升/秒（PaL/s）或托升/秒（TorrL/s）。
7、流导表示真空管道通过气体的力量。
单位为升/秒（L/s），在稳定状态下，管道流导等于管道流量除以管道两端压强差。
符号记作"U'。
U＝Q/（P2- P1）8、压力或压强气体分子作用于容器壁的单位面积上的力，用"P'表示。
9、标准大气压压强为每平方厘米101325达因的气压，符号：（Atm）。
10、极限真空真空容器经充分抽气后，稳定在某一真空度，此真空度称为极限真空。
通常真空容器须经12小时炼气，再经12小时抽真空，最终一个小时每隔10分钟测量一次，取其10次的平均值为极限真空值。
11、抽气速率在肯定的压强和温度下，单位时间内由泵进气口处抽走的气体称为抽气速率，简称抽速。
即Sp＝Q/（P－P0）12、热偶真空计利用热电偶的电势与加热元件的温度有关，元件的温度又与气体的热传导有关的原理来测量真空度的真空计13、电离真空计（又收热阴极电离计）由筒状收集极，栅网和位于栅网中心的灯丝构成，筒状收集极在栅网外面。
热阴极放射电子电离气体分子，离子被收集极收集，依据收集的离子流大小来测量气体压强的真空计。
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( 三）
1.93E+03 cm3/s
31.25 L/s 100 kPa 60 kPa 1 1.63 s 8.92E-03 kg/h 1.11E-01 1 4 6.22 0.077 6.44 3.57% 所选直径正确 （查图） m/s Pa Pa WG/D ≥360 ＜360
15810.69933 cm3/s
（六）
最终得到的流导C FlowMolecule Circle Hole 10242.19522
1.40E+05 cm3/s 查表数据 FlowTransitional 1.40E+05 FlowViscous 1071989.268
基准摩擦系数F1 基准摩擦系数F2
0.0155 0.071
管径校正系数CD1 管径校正系数CD2
3.5 3.2
温度校正系数CT1 温度校正系数CT2
1.5 1.67
CLP CSP CLP
15810.69933 36307.63673 15810.69933
1.40E+05 1.40E+05 140046.9643
1.93E+03 1.93E+03 1927.5
注：
1 蓝色为需要输入的数据 2 红色为得到的结果 3 有批注的地方需特别注意
6.666 Pa 6.66 Pa 8.314 KJ/(Kmol.K) 7.93E-05 kg/m3 3m 100.00 L 8.92E-03 kg/h L/d 0 0.05 0.1 0.2 0.4 0.6 0.8 1 2 4 6 8 10 20
气体绝热指数k 气体相对分子量M 气体粘度μ 管道内径d 圆孔直径d1 气体流量Wv
a 1 0.965 0.931 0.87 0.769 0.69 0.625 0.572 0.4 0.25 0.182 0.143 0.117 0.0625
真空管压力降△p
1907.207382 7.66E-02
6.663 Pa 53.304 Pa.cm FlowTransitional CLP （四） 抽气速度 泵名义抽速up 泵抽速效率η 泵有效抽速u 管道的流导C 判断 0.99909991 1071989.268 cm3/s 68607313.18 cm3/s 1.93E+03 cm3/s （按圆孔面积） （按管面积） （五） 抽气时间 泵名义抽速up 设备开始抽气的压力P1 经时间t后的抽气压力P2 修正系数K 抽气时间t 压力降计算 气体质量流量WG 10242.19522 cm3/s 0.0625 36307.63673 cm3/s 1.40E+05 cm3/s WG/D 摩擦系数f 管道摩擦系数λ 流体流速u1 真空管每米管道压力降△p 管道末端压力P2 △p/P2 判断 31.25 L/s 0.8 25 L/s 125 L/s 直径初选值正确
(二）
流型判断 管道中平均压力Pm Pm.d 判断 流导计算 a 粘性流动 1 圆直长管 （L>20d） 粘性流动长管流导Cvl 2 圆孔流导 气体压力比X 粘性流动圆孔的流导Cvl 粘性流动圆孔的流导Cvl 3 短管流导 （L<20d） 粘性流动短管流导Cvl b 分子流动 1 圆直长管 （L>20d） 分子流动长管流导Cml 2 圆孔流导 分子流动圆孔流导Cml 3 短管流导 （L<20d） 修正系数a 分子流动短管流导Cml c 过渡流动 过渡流动流导CT
（一）
真空区域的划分 气体温度T 低真空 中真空 高真空 超高真空 10 ～10 Pa 102～1
-5 5 2
293.15 K 1.4 29 1.81E-02 mPa.s 0.08 m 1 cm 112.5 M3/h
管道始端压力P1 管道末端压力P2 气体常数R 气体密度ρ 管道长度L 真空设备容积V 气体质量流量WG