PIPENET在新建糖廠廢蜜罐區水力計算的研究

張國梁

（華藍設計（集團）有限公司，廣西 南寧 530031）

1 工程及設計特點

某新建糖廠廢蜜罐區，新建容積為17000m3廢蜜罐兩個，對應日榨甘蔗量為12000噸。需要對廢蜜進行冷卻后貯藏或外賣。設計處理廢蜜量為45m3/h。采用齒輪泵泵送，列管式換熱器冷卻廢蜜。由于廢蜜黏度較高，管道阻力較大，需要在所選泵的特性下，對管路進行計算，以確保廢蜜能順利泵入廢蜜罐中。經冷卻后的廢蜜盡管黏度增加較多，但由于冷卻后的廢蜜有效糖分損失小，品質高，利于下游企業的再次生產加工。因此銷售價格和市場也相對好，對于糖廠而言，增加廢蜜的冷卻貯藏工序是值得的，也是以后設計的趨勢。

2 PIPENET軟件簡介

PIPENET系列軟件具有強大的功能和廣泛的用途，可以對管網進行計算和優化，提高設計效率和計算的準確性。PIPENET系列產品不但是一個高效、簡潔、準確的計算工具，更是一個強大的工程設計優化平臺。管網系統的計算和優化、設備的選型以及事故工況下的水力分析均可在PIPENET幫助下迅速實現。

3 管路的PIPENET建模及計算

3.1 軟件的操作順序

針對本次工程特點，本次PIPENET的建模順序如下，首先是設置流體參數,如圖1所示。點擊后進入界面，如圖2所示。

圖1 設置流體參數

圖2 參數設置進入界面

3.2 設置相關參數

設置計算單位，如圖3所示，設置的具體計算單位，如表1所示。

由于需要計算泵，需要輸入泵的性能曲線，點擊菜單的Libraries（類型庫），然后選擇Pumps-coeffs（泵性能），Unknow（未命名），如圖4所示設值。

3.3 貯藏冷卻模型的建立

圖3 系統設置計算單位

表1 計算單位

圖4 輸入泵的性能曲線

廢蜜從廢蜜罐出來，經泵送至換熱器，再去到另一個廢蜜罐。點擊菜單中的NEW（新建文件），然后點擊圖5中圈起來的pipe（管道）按鈕，開始建立管道模型。將1點設為input（輸入），將15點設為output（輸出）。設定各點標高，注意在菜單Options（選項）下拉菜單中的Moudule Options（模塊選項）選項中的Elevations（標高）選擇Use node elevations（使用節點標高），即是用點的標高建立管道模型，如圖6所示。

圖5 使用工具欄中的pipe（管道）按鈕建立管道模型

圖6 用點的標高建立管道模型

點1輸入點壓力為1.3kgf/cm2，流量為750L/min。設換熱器的壓力損失為5米揚程，以管路代替，方便整個模型的建立和計算。模型建立完畢后，設置完各段參數，模型的管道顏色會由藍色變為黑色，然后點擊菜單Calculation（計算），下拉菜單中選Calculate（計算），對整個模型進行計算，計算結果整理后如表2所示，最后一行為各段的輸出壓力。

其中，模型各項參數如表3輸送介質特性所示。

管材標準：ANSI B36.10焊接和無縫軋制鋼管。絕對粗糙度0.04572mm。

4 水力計算結果分析

從表2的水力計算結果看，泵的出口壓力達到了10.24kgf/cm2，但最終的管路出口壓力為3.25kgf/cm2（絕壓），大于一個大氣壓，由此設計選用的泵和管道可以滿足生產要求。由此可以看出，管道的阻力損失其實相當大，達到了7kgf/cm2的損失，在廢蜜黏度為2萬多的情況下，壓力衰減了將近70%。如果在設計中不注意對管路進行水力計算的話，很容易出現選擇泵的揚程不足情況，導致泵生產能力達不到設計能力。因此在廢蜜罐的設計和選型中必須重視這一點，不能僅憑經驗來大致選泵，最好應進行管道水力計算。

由于該廢蜜罐區已經投入使用，可對PIPENET的計算結果進行檢驗，實際管道的最終出口壓力為3.8kgf/cm2，與計算結果3.25kgf/cm2對比，已滿足工程設計要求。

表2 水力計算結果

表3 輸送介質特性

5 結論

在糖廠廢蜜罐區的設計和選型中，由于廢蜜黏度較大，造成了管道阻力損失較大。設計時應注意這一點。利用PIPENET軟件可以較好的模擬計算設定工況下的流體，為廢蜜罐區設計和選型提供可預見性的數據參考和提供支持，而且建模簡便，效率高，對初步的設計和設備選型而言，能大幅提高計算速度，減輕設計人員負擔。值得廣大的制糖工程設計人員和建設單位采用。