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可壓縮流體管徑的初步確定
眾所周知，對(duì)于不可壓縮流體而言，管道壓力降計(jì)算是確定管道直徑的重要依據(jù);是系統(tǒng)水力學(xué)計(jì)算的一個(gè)重要組成部分。如果管線直徑過(guò)大，雖然管線壓力降減小了，但隨著管徑增大會(huì)導(dǎo)致管道投資成本的增加;但如果管線直徑過(guò)小，管線壓力降較大，需要高揚(yáng)程的增壓設(shè)備，這樣不僅增加設(shè)備投資同時(shí)導(dǎo)致整個(gè)裝置的能耗增加，長(zhǎng)期運(yùn)行成本升高。對(duì)于可壓縮流體，這一點(diǎn)同樣適用。因此，管徑的合理、經(jīng)濟(jì)選擇對(duì)于一個(gè)化工裝置設(shè)計(jì)相當(dāng)重要。但如果想要經(jīng)濟(jì)、合理的選擇管徑，管道壓力降的計(jì)算就是重要的依據(jù)。下面介紹一下如何初步確定可壓縮流體的管道管徑。
管道內(nèi)的流體實(shí)際上都是可壓縮的，然而，在許多流動(dòng)中，流體的密度變化很小，幾乎可以忽略，我們稱為不可壓縮流體，當(dāng)流體流動(dòng)過(guò)程中，流體體積變化過(guò)程明顯時(shí)，將流體視為可壓縮流體。流體的可壓縮性是指流體受壓，體積縮小，密度增大，除去外力后能夠恢復(fù)原狀的性質(zhì)，可壓縮流體實(shí)際上是流體的彈性。
P=2T[S]/D 式中：P——管內(nèi)水壓強(qiáng)，MPa;D——管內(nèi)徑，mm;[S]——管材的許用拉應(yīng)力強(qiáng)度MPa，T——管壁厚，mm。
這個(gè)公式是取單位長(zhǎng)度的水管，進(jìn)行受力分析得到的。
意思是取單位長(zhǎng)度的水管，并剖開(kāi)，取出一半，研究作用于它上面萬(wàn)豪的水壓力與管壁拉力的平衡，即可得到這個(gè)公式。
(水壓力就是PD，管壁拉力就是2T[S]，二者相等，即PD=2T[S]，兩邊除以D即得本公式。)
所謂 承受壓力是指在系數(shù)等于1時(shí)所能承受的壓力。
上面公式?jīng)]考慮系數(shù)，如果考慮系數(shù)K(K大于1)，則 P=2T[S]/(KD)
無(wú)縫管，焊管，不銹管都能用這個(gè)公式，但式中的管材的許用拉應(yīng)力強(qiáng)度[S]各有不同，焊管的[S]還取決于焊縫的質(zhì)量。
要強(qiáng)調(diào)的是這里承受壓力是指管道的內(nèi)水壓強(qiáng)，而不是管道外部的壓強(qiáng)，流體無(wú)縫管管道外部的承受壓力應(yīng)另加考慮。
結(jié)構(gòu)用流體管擴(kuò)徑是一種利用液壓或機(jī)械方式從結(jié)構(gòu)用流體管內(nèi)壁加力使鋼管沿著徑向向外擴(kuò)脹成型的壓力加工工藝。機(jī)械方式比液壓方式，設(shè)備簡(jiǎn)單且效率更高，在世界上 進(jìn)的幾條結(jié)構(gòu)用流體管制管線擴(kuò)徑工序都被采用，其工藝為： 機(jī)械擴(kuò)徑利用擴(kuò)徑機(jī)端部的分瓣的扇形塊沿徑向擴(kuò)張，使管坯沿長(zhǎng)度方向以步進(jìn)方式，分段實(shí)現(xiàn)全管長(zhǎng)塑性變形的過(guò)程。從機(jī)理看，一般認(rèn)為管坯中的非金屬夾雜物會(huì)破壞45#結(jié)構(gòu)鋼管的連續(xù)性和致密性，嚴(yán)重的夾雜甚至在45#結(jié)構(gòu)鋼管內(nèi)部產(chǎn)生分層現(xiàn)象。另一種認(rèn)為是氫致裂紋，即由于鋼中氫聚集造成金屬內(nèi)部氣體分壓過(guò)高，在圓管坯內(nèi)形成白點(diǎn)，在軋制過(guò)程中裂紋發(fā)生擴(kuò)展，終形成分層缺陷。此外，二輥斜軋穿孔的不均勻變形產(chǎn)生的應(yīng)力超過(guò)塑性強(qiáng)度也會(huì)造成分層。
