PIPENET在新建糖厂废蜜罐区水力计算的研究

张国梁

（华蓝设计（集团）有限公司，广西 南宁 530031）

1 工程及设计特点

某新建糖厂废蜜罐区，新建容积为17000m3废蜜罐两个，对应日榨甘蔗量为12000吨。需要对废蜜进行冷却后贮藏或外卖。设计处理废蜜量为45m3/h。采用齿轮泵泵送，列管式换热器冷却废蜜。由于废蜜黏度较高，管道阻力较大，需要在所选泵的特性下，对管路进行计算，以确保废蜜能顺利泵入废蜜罐中。经冷却后的废蜜尽管黏度增加较多，但由于冷却后的废蜜有效糖分损失小，品质高，利于下游企业的再次生产加工。因此销售价格和市场也相对好，对于糖厂而言，增加废蜜的冷却贮藏工序是值得的，也是以后设计的趋势。

2 PIPENET软件简介

PIPENET系列软件具有强大的功能和广泛的用途，可以对管网进行计算和优化，提高设计效率和计算的准确性。PIPENET系列产品不但是一个高效、简洁、准确的计算工具，更是一个强大的工程设计优化平台。管网系统的计算和优化、设备的选型以及事故工况下的水力分析均可在PIPENET帮助下迅速实现。

3 管路的PIPENET建模及计算

3.1 软件的操作顺序

针对本次工程特点，本次PIPENET的建模顺序如下，首先是设置流体参数,如图1所示。点击后进入界面，如图2所示。

图1 设置流体参数

图2 参数设置进入界面

3.2 设置相关参数

设置计算单位，如图3所示，设置的具体计算单位，如表1所示。

由于需要计算泵，需要输入泵的性能曲线，点击菜单的Libraries（类型库），然后选择Pumps-coeffs（泵性能），Unknow（未命名），如图4所示设值。

3.3 贮藏冷却模型的建立

图3 系统设置计算单位

表1 计算单位

图4 输入泵的性能曲线

废蜜从废蜜罐出来，经泵送至换热器，再去到另一个废蜜罐。点击菜单中的NEW（新建文件），然后点击图5中圈起来的pipe（管道）按钮，开始建立管道模型。将1点设为input（输入），将15点设为output（输出）。设定各点标高，注意在菜单Options（选项）下拉菜单中的Moudule Options（模块选项）选项中的Elevations（标高）选择Use node elevations（使用节点标高），即是用点的标高建立管道模型，如图6所示。

图5 使用工具栏中的pipe（管道）按钮建立管道模型

图6 用点的标高建立管道模型

点1输入点压力为1.3kgf/cm2，流量为750L/min。设换热器的压力损失为5米扬程，以管路代替，方便整个模型的建立和计算。模型建立完毕后，设置完各段参数，模型的管道颜色会由蓝色变为黑色，然后点击菜单Calculation（计算），下拉菜单中选Calculate（计算），对整个模型进行计算，计算结果整理后如表2所示，最后一行为各段的输出压力。

其中，模型各项参数如表3输送介质特性所示。

管材标准：ANSI B36.10焊接和无缝轧制钢管。绝对粗糙度0.04572mm。

4 水力计算结果分析

从表2的水力计算结果看，泵的出口压力达到了10.24kgf/cm2，但最终的管路出口压力为3.25kgf/cm2（绝压），大于一个大气压，由此设计选用的泵和管道可以满足生产要求。由此可以看出，管道的阻力损失其实相当大，达到了7kgf/cm2的损失，在废蜜黏度为2万多的情况下，压力衰减了将近70%。如果在设计中不注意对管路进行水力计算的话，很容易出现选择泵的扬程不足情况，导致泵生产能力达不到设计能力。因此在废蜜罐的设计和选型中必须重视这一点，不能仅凭经验来大致选泵，最好应进行管道水力计算。

由于该废蜜罐区已经投入使用，可对PIPENET的计算结果进行检验，实际管道的最终出口压力为3.8kgf/cm2，与计算结果3.25kgf/cm2对比，已满足工程设计要求。

表2 水力计算结果

表3 输送介质特性

5 结论

在糖厂废蜜罐区的设计和选型中，由于废蜜黏度较大，造成了管道阻力损失较大。设计时应注意这一点。利用PIPENET软件可以较好的模拟计算设定工况下的流体，为废蜜罐区设计和选型提供可预见性的数据参考和提供支持，而且建模简便，效率高，对初步的设计和设备选型而言，能大幅提高计算速度，减轻设计人员负担。值得广大的制糖工程设计人员和建设单位采用。