5.3 管径确定和压力损失计算
5.3.1 管径应根据工艺用水的流量、流速及管道允许的压力损失等确定。
5.3.2 工艺用水循环供水管路的直径应符合本规范第4.4.4条的规定。
5.3.3 工艺用水管径的确定应符合下列规定：
1 工艺用水管道的内径可按下式计算：
式中：d——管道内直径(mm)；
Vf——工艺用水的体积流量(m3/h)；
u——工艺用水的平均流速(m/s)；
W——工艺用水的质量流量(kg/h)；
ρ——工艺用水的密度(kg/m3)。
2 应按公式(5.3.3)计算得到的管道内径调整为实际内径，并应最后复核实际平均流速。
3 应以实际的管内径与平均流速核算管道压力损失，并应确认选用管径。管道压力损失不满足要求时，应重新计算。
5.3.4 管道平均流速不应超出1m/s～3m/s的流速允许范围。
5.3.5 工艺用水管道总压力损失应为管道摩擦压力降、静压力降以及速度压力降之和，并应计入适当的裕度，同时应符合下列要求：
1 摩擦压力降可按下式计算：
式中：△Pf——管道总摩擦压力降(kPa)；
λ——摩擦系数，无因次；
L——管道长度(m)；
D——管道内直径(m)；
∑K——管件、阀门等阻力系数之和，无因次；
u——工艺用水的平均流速(m/s)；
ρ——工艺用水的密度(kg/m3)。
2 静压力降可按下式计算：
式中：△Ps——静压力降(kPa)；
Z1、Z2——分别为管道系统始端、终端的标高(m)；
g——重力加速度，9.81 m/s2。
3 速度压力降可按下式计算：
式中：△PN——速度压力降(kPa)；
U1、U2——分别为管道系统始端、终端的工艺用水流速(m/s)。
4 管道系统总压力降可按下式计算：
式中：△P——管道系统总压力降(kPa)；
△Ps——静压力降(kPa)；
△PN——速度压力降(kPa)；
△Pf——摩擦压力降(kPa)；
k——裕度系数，取1.2～1.3。
5.3.6 管道允许的压力损失不宜超过0.05MPa/100m。
5.3.4 制药用水管道的水力计算：通常先根据各用水点的使用位置，先绘出系统管网轴测图，再根据管网中各管段的设计秒流量，按照制药用水的流动应处于湍流状态的要求选取适宜的流速。考虑到薄壁不锈钢水管管壁较薄，吸收噪声的能力差，本规范特别规定了管内流速不应超出1m/s～3m/s的流速允许范围。建议设计取值范围为1m/s～2m/s，通常按1.5m/s考虑。
5.3.5 管道摩擦压力降包括直管、管件和阀门等的压力降，同时亦包括孔板、突然扩大、突然缩小以及接管口等产生的局部压力降；静压力降是由于管道始端和终端标高差而产生的；速度压力降是指管道始端和终端流体流速不等而产生的压力降。
对复杂管路分段计算的原则，通常是在支管和总管(或管径变化处)连接处拆开，管件(如异径三通)应划分在总管上，按总管直径选取当量长度。总管长度按最远一台设备计算。
1 摩擦力压降包括直管段摩擦压力降和管件或阀门的局部压力降。
1)直管段摩擦压力降按下式计算：
不锈钢管道系统的直管段摩擦压力降可按以下公式计算：
式中：△Pfz——直管段摩擦压力降(kPa)；
λ——摩擦系数，无因次；
L——管道长度(m)；
D——管道内直径(m)；
u——工艺用水的平均流速(m/s)；
ρ——工艺用水的密度(kg/m3)。
当水温高于10℃时，管道系统直管段摩擦压力降应按表2的规定值乘以温度修正系数。
表2 直管段摩擦压力降的温度修正系数
2)管件或阀门的局部压力降按下式计算：
式中：△PK——流体经管件或阀门的压力降(kPa)；
K——阻力系数，无因次。
常见弯头、接管和阀门局部阻力系数可按表3选取。
表3 常见弯头、接管和阀门局部阻力系数
三通的局部阻力系数可按表4选取。
表4 三通局部阻力系数
阀门的局部压力降也可采用流量系数计算。
式中：△Pkf——阀门的局部压力降(kPa)；
Q——设计流量(m3/h)；
Kv——阀门的流量系数(m3/h)。
流量系数Kv是指：在通过阀门的压力降为0.1MPa的标准条件下，温度为5℃～40℃的水每小时流过阀门的立方米体积流量(m3/h)。阀门的流量系数Kv值通常由制造厂(商)提供。
5.3.6 现行行业标准《管径选择》HG/T 20570.6-95表2.0.2-2中推荐，对于输送液体的管道，当泵的排出管道流量小于150m3/h时，每100m管长的压力降控制值为45.0kPa～50.0kPa。ISPE专家推荐工艺用水管道典型摩擦损失为50kPa/100m。因此，本规范规定管道允许的压力损失不宜超过0.05MPa/100m。
- 上一节：5.2 管道的材质、阀门和附件
- 下一节：5.4 管道安装
