详解储罐排出时间计算中排出配管的处理方法

今日化题榜 2025-04-09

作者：N. Miyamoto 译者：流体空间

声明：本文是根据N. Miyamoto制作的技术手册翻译而成。转载请详细备明。

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实际上，在排出储罐内液体时，会有多种流动现象发生。在多数情况下，这些现象可通过控制进行处理，因此通常考虑单纯的重力流排出过程即可。这种重力排出过程的推算方法早已为人熟知，但存在一些问题，例如在计算时不考虑内外压差，仅依靠液体自重流动，或者忽略排出配管的落差（高程差）等，这些简化条件导致计算结果与实际情况不符的情况屡见不鲜。不过，通过对排出配管的处理使其更接近实际情况，能在很大程度上改善计算结果。以下进行详细说明。

关于排出配管的说明（参考图1 ~ 3），由于液体排出过程是一个过渡变化（非定常变化）过程，存在区间变化，因此从理论上讲，应使用考虑区间流速变化惯性项的伯努利方程。然而，储罐表面积较大，且截止阀通常处于节流状态，所以即便将其按准定常状态处理，也不会出现较大偏差。因此，以下使用通常的伯努利方程。

关于模型化：在实际计算中，罐底板部分和内部结构的处理会成为问题。对于内部结构，需要根据具体情况每次进行考虑，而对于罐底板部分，取平均位置当作平盖来处理。另外，在图中所有情况都是将排液口设置在底部，但实际上，即使排液口在侧面，只要将该位置的液位视即可。只是对于流动阻力稍大的配管，需要相应地考虑其压力损失系数。配管的形状可以是任意的，但在处理分支/汇合情况时需要花费一些心思。

需要注意的是，在储罐的排空过程中，当液面下降到接近排空口直径大小时，会吸入空气，导致排空效果变差。由于这方面难以进行定量分析，所以在时间上要根据实际情况适当预留余量（如果储罐容量较大，则可以忽略这一影响）。

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