氢气管道直径的计算

第一题：   一氢气管道，额定流量为250kg/h,工作压力为1.0MPa，流速为8m/s，求管径？

第二题：   一氢气管道，额定流量为200Nm3/h,工作压力为1.0MPa，流速为8m/s，求管径？

第一题和第二题都需要利用流体力学的基本公式来计算管径。首先需要将流量换算成体积流量，然后通过体积流量和流速公式来计算横截面积，最后计算管径。

第一题：氢气的密度需要根据工作压力和温度确定。在标准状况下(0°C, 101.325 kPa)，氢气的密度大约为0.09 kg/m?。但您给出的是1.0MPa的工作压力，因此密度会不同。这里我们假定氢气被理想气体方程适用，并且温度为常温（20°C，即293K），那么可以大致估算氢气在1.0MPa下的密度如下：

密度ρ = pM / (RT)

其中p=1.0MPa=10^6Pa，M是氢气的摩尔质量大约是2g/mol=2*10^-3kg/mol，R是理想气体常数8.314 J/(mol·K)，T是绝对温度293K。带入数据得：

ρ = 10^6 * 2*10^-3 / (8.314 * 293) ≈ 0.82 kg/m?

现在我们知道了密度，可以计算体积流量Qv：

Qv = m/ρ = 250 kg/h / 0.82 kg/m? = 304.88 m?/h ≈ 0.0847 m?/s

有了体积流量和流速，我们可以计算管道的横截面积A：

A = Qv / v = 0.0847 m?/s / 8 m/s = 0.01059 m?

管道的直径D可以通过横截面积来计算：

A = πD?/4

解上述方程得到管道直径D：

D = √(4A/π) = √(4 * 0.01059 / π) ≈ 0.116 m = 11.6 cm

第二题：额定流量是以标准立方米每小时为单位，这个单位已经考虑了标准状态下的气体密度，因此无需再次转换密度。

由于给定的是标准体积流量，而不是质量流量，可以直接使用体积流量来进行计算。注意这里的体积流量需要转换为相同单位：

Qv = 200 Nm?/h ≈ 0.0556 Nm?/s

计算横截面积A：

A = Qv / v = 0.0556 m?/s / 8 m/s = 0.00695 m?

计算管道直径D：

D = √(4A/π) = √(4 * 0.00695 / π) ≈ 0.094 m = 9.4 cm

综上所述，第一题的管径大约为11.6厘米，第二题的管径大约为9.4厘米。实际应用中可能会选择标准的管径尺寸，并考虑压力损失、安全系数等因素。
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理想状态方程就实际的体积流量，再求管径

非常感谢！！

第一题：氢气管道的直径约为110mm
第二题：氢气管道的直径约为 96mm

兴伟阀门 发表于 2024-7-10 17:20
第一题：氢气管道的直径约为110mm
第二题：氢气管道的直径约为 96mm

感谢

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先折算出标态下体积，再折算出工况下体积，然后就可以根据小时工况流量和流速算出管径。楼主条件中缺少温度参数，如果是常温那么流速可以再高一点。

2楼解答第2题时，是不是没有把标方体积折算到工况下的体积？