不可壓縮流體減壓閥修正系數(shù)

                      不可壓縮流體減壓閥修正系數(shù)

                       上海申弘閥門有限公司

之前介紹減壓閥型號編制方法，現(xiàn)在介紹不可壓縮流體減壓閥修正系數(shù)不可壓縮流體的數(shù)據(jù)評估程序
  ①非阻塞流
  非阻塞流的不可壓縮流體的基本流量方程式為：控制閥類型修正系數(shù)F。的試驗(yàn)程序
    控制閥類型修正系數(shù)Fd考慮的是閥內(nèi)件幾何形狀對雷諾數(shù)的影響。它被定義為單流路水力直徑與節(jié)流孔直徑之比，其中節(jié)流孔的面積等于給定行程下所有相同流路面積的總和?？刂崎y類型修正系數(shù)Fd應(yīng)在所需行程下測量。它的值僅能按6.1.4.4(7)5)⑤所列程序在*層流的條件下進(jìn)行測量。*層流被定義為/Re／R保持恒定，允差范圍為±5%的條件（典型特征是R。。值低數(shù)據(jù)評估程序見控制閥類型修正系數(shù)R的計(jì)算。

管道尺寸的確定應(yīng)在充分分析實(shí)際情況的基礎(chǔ)上進(jìn)行，對給定的流量，管徑的大小與管道系統(tǒng)的一次投資（材料和安裝）、操作費(fèi)（動(dòng)力消耗和維修）和折舊費(fèi)等有密切的關(guān)系。因此，應(yīng)根據(jù)這些費(fèi)用做出經(jīng)濟(jì)比較，并使管道系統(tǒng)的總壓力降控制在給定的工作壓力范圍內(nèi)，以選擇適當(dāng)?shù)墓軓?，此外還應(yīng)考慮安全流速及其它條件的限制。在選定管道系統(tǒng)管徑時(shí)，應(yīng)考慮以下幾個(gè)原則。
1.1不可壓縮流體減壓閥修正系數(shù)流量的考慮
管道的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足工藝對管道的要求，其流通能力應(yīng)按照正常操作條件下的大流量考慮，其大壓力降應(yīng)不超過工藝允許值，其流速應(yīng)保證在根據(jù)介質(zhì)性質(zhì)所確定的安全流速的范圍內(nèi)。

1.2綜合權(quán)衡建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用
隨著管徑的增大，不僅增加了管壁厚度和管子重量，
1.3流速的選擇
不同流體按其性質(zhì)、狀態(tài)和操作要求的不同，
1.4高速流體管道
當(dāng)流體突然改變方向（例如在彎頭或三通中），垂直于流向的表面局部壓力會急劇增加，它是流速、密度和初始壓力的函數(shù)。而流速反比于管道直徑的平方，所以高速流體管道尺寸的確定需要慎重。
2.管徑的初步確定
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,水減壓閥管道壓力降計(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。在化工工藝設(shè)計(jì)中，管徑的選擇是一個(gè)重要課題，如果管線直徑過大，雖然管線壓力降減小了，但隨著管徑增大會導(dǎo)致管道投資成本的增加；但如果管線直徑過小，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，運(yùn)行成本升高。因此，管徑的合理、經(jīng)濟(jì)選擇對于一個(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管道管徑。
根據(jù)流體的性質(zhì)，按照工藝過程要求，按照實(shí)際經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)或者資料值選定流速或允許壓力降值，同時(shí)，估計(jì)管道長度（包括管件當(dāng)量長度），再按下述方法初選管徑。
1）當(dāng)選定流速時(shí)，管徑計(jì)算方法為：

式中：di'—管道內(nèi)徑，mm；
      qv—操作條件下流體的體積流率，m3/h；
      u —流體流速，m/s。
2）當(dāng)選定每100m管長的壓力降時(shí)，管徑的計(jì)算方法為：

式中：ρ—流體密度，kg/m3；
      μ—流體運(yùn)動(dòng)黏度，mm2/s（與厘沲（cSt）同值）；
     ΔP100—每百米管長允許壓力降，kPa。
3）根據(jù)允許壓力降和流量，從資料表中選擇管徑。
當(dāng)管道的走向、長度、閥門和管件的設(shè)置情況確定后，應(yīng)計(jì)算管道的阻力，據(jù)此確定管徑。
3.不可壓縮流體的管道壓力降[1-2]
在一般的壓力下，壓力對液體密度的影響很小，即使在高達(dá)35MPa的壓力下，密度的減小值仍然很小。因此，液體可視為不可壓縮流體。當(dāng)氣體管道進(jìn)出口端的壓差小于進(jìn)口端壓力的20%時(shí)，氣體可以近似地按不可壓縮流體計(jì)算管徑，其誤差在工程允許范圍之內(nèi)，此時(shí)，氣體密度可按以下不同情況取值：當(dāng)管道進(jìn)出口端的壓力差小于進(jìn)口壓力10%時(shí)，可取進(jìn)口或出口端的密度；當(dāng)管道進(jìn)出口端的壓差為10%~20%時(shí)，應(yīng)取進(jìn)出口平均壓力下的密度。
計(jì)算不可壓縮流體的管道壓力降的方法如下：
3.1確定流體的流動(dòng)狀態(tài)
1）流體的流動(dòng)狀態(tài)用雷諾數(shù)Re表示，雷諾數(shù)可用下式計(jì)算：

式中：Re—雷諾數(shù)；
            di'—管道內(nèi)徑，mm；
ρ—流體密度，kg/m3；
μa—流體動(dòng)力黏度，mPa·s（與厘泊（cP）同值）；
u —流體流速，m/s。
2）當(dāng)雷諾數(shù)≤2000時(shí)，流體的流動(dòng)處在滯流狀態(tài)，管道的阻力只與雷諾數(shù)有關(guān)。這是因?yàn)楣鼙谏习纪共黄降牡胤蕉急黄椒€(wěn)滑動(dòng)著的流體層所掩蓋，流體在此層上流過如同在光滑管上流過一樣。
3）當(dāng)雷諾數(shù)為2000~4000時(shí)，流體的流動(dòng)處在臨界區(qū)，或者是滯流或湍流，管道的阻力不能做出確切關(guān)聯(lián)。
4）當(dāng)雷諾數(shù)如下式時(shí)，流動(dòng)狀態(tài)為湍流（過渡區(qū)），但管道的阻力是雷諾數(shù)和相對粗糙度的函數(shù)。

式中：ε—管壁的粗糙度，mm，其值詳見表1所示。
             ε/ di'—管壁的粗糙度。
5)當(dāng)雷諾數(shù)符合下列判斷式時(shí)：

流動(dòng)狀態(tài)處于粗糙管湍流區(qū)（*湍流區(qū)），管道的阻力僅是管壁的相對粗糙度的函數(shù)，這是因?yàn)樵谠搮^(qū)，粗糙管壁的凸出部分伸到湍流主體中，加劇了質(zhì)點(diǎn)的碰撞，致使流體中的黏性力不起作用。因此，包括μ的雷諾數(shù)不再影響λ的大小。

3.2管道壓力降
流體在管道中流動(dòng)時(shí)的壓力降可分為直管壓力降和局部障礙所產(chǎn)生的壓力降。局部障礙系指管道中的管件、閥門、流量計(jì)等。如圖2所示。

圖2化工裝置管道的管件

式中：△Pp—管道壓力降，kPa；
      △Pf—直管壓力降，kPa；
      △Pt—局部壓力降，kPa。
考慮到估計(jì)的直管長度和管件數(shù)量的不準(zhǔn)確性，計(jì)算出的  △Pp應(yīng)乘以1.15安全系數(shù)作為設(shè)計(jì)值。 對于無附接管件的閥，F(xiàn)，-1，并且在紊流條件下FR =l。
  ②阻塞流
  對于阻塞流應(yīng)考慮兩種情況：
  a)無附接管件
  當(dāng)控制閥無附接管件時(shí)：
注：對無附接管件的閥，在阻塞流條件下足以產(chǎn)生流動(dòng)的大壓差為
    b)帶附接管件
    當(dāng)控制閥帶附接管件時(shí)：
    注：對于帶附接管件的控制閥'阻塞流條f動(dòng)的大壓差為：
    ③流量系數(shù)C的計(jì)算
    流量系數(shù)c可按K,或Cv來計(jì)算，N、的合適值見表6-8它取決于所選系數(shù)和壓力的測量單位。
    用6-1.4.4(7)5)①得到的數(shù)據(jù)，代人下式計(jì)算各次流量試驗(yàn)的C：
    對于規(guī)定溫度范圍內(nèi)的水
    每次流量試驗(yàn)得到的3個(gè)值中，大值不應(yīng)比小值大4%以上。如果差值超過此允差，應(yīng)重復(fù)進(jìn)行流量試驗(yàn)。如果差值較大是由于空化引起的，則應(yīng)在較高的入口壓力下重復(fù)試驗(yàn)。
    每一行程的流量系數(shù)應(yīng)該是3個(gè)試驗(yàn)值的算術(shù)平均值，圓整到不多于3位有效數(shù)字。
    ④液體壓力恢復(fù)系數(shù)F．。和液體壓力恢復(fù)系數(shù)和管道幾何系數(shù)的復(fù)合系數(shù)F—,t的計(jì)算
    系數(shù)F．和F．，可用6.1.4.4(7)5)②所獲數(shù)據(jù)和下式計(jì)算。
    a)無附接管件時(shí)
    當(dāng)控制閥無附接管件時(shí)：
    F，一減壓閥后丟
對于規(guī)定溫度范圍內(nèi)的水,pl／P。一1，并且FF =0. 96。
b)帶附接管件
當(dāng)控制閥帶附接管件時(shí)：對于規(guī)定溫度范圍內(nèi)的水呻/Po一1，并且FF =0. 96。
⑤管道幾何形狀系數(shù)FP的計(jì)算
用6.1 4.4(7)5)③獲得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)的平均值，按下式計(jì)算：對于規(guī)定溫度范圍內(nèi)的水，P，//p一1。
⑥液體臨界壓力比系數(shù)Fr的計(jì)算
R計(jì)算如下：
    這里pv是人口溫度下流體蒸汽的壓力。試驗(yàn)樣品的CF，采用6.1.4.4(7)5)②的標(biāo)準(zhǔn)方法確定。
    ⑦雷諾數(shù)系數(shù)民的計(jì)算
    用6.1 4.4(7)5)⑥所述程序和式( 6- 14)得出的試驗(yàn)數(shù)據(jù)來獲得近似c值。這個(gè)c相
當(dāng)于CF。，用近似c除以控制閥在同一行程上按6.1.4.4(7)5)①規(guī)定的試驗(yàn)條件進(jìn)行試驗(yàn)得到的c，獲得Fn。盡管可采用任一種實(shí)驗(yàn)者認(rèn)為合適的方式使這些數(shù)據(jù)相互關(guān)聯(lián)，但是被證實(shí)，能提供滿意的相互關(guān)系的方法都要用到控制閥雷諾數(shù)，控制閥雷諾數(shù)由式(6一15)計(jì)算：
    ⑧控制閥類型修正系數(shù)F．，的計(jì)算
    用6.1.4.4(7)j)⑤獲得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，按下式計(jì)算F：

    此式需用試差法求得λ值。
粗糙管的湍流區(qū)臨界區(qū)：

3）局部阻力
a.當(dāng)量長度法：各種管件、閥門和流量計(jì)等的當(dāng)量長度值可查閱相關(guān)資料中的數(shù)據(jù)代入直管壓力降計(jì)算公式中進(jìn)行計(jì)算。
b.局部阻力系數(shù)法：
式中：k—每個(gè)管件、閥門等的阻力系數(shù)。
4）流體由管道進(jìn)入容器（出管嘴）或由容器進(jìn)入管道（入管嘴）處的壓力降可按下式計(jì)算：
出管嘴：入管嘴：
4.管徑的終確定
管徑應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)的管長和閥門管件數(shù)量以及初選的管徑經(jīng)壓力降計(jì)算并與管道允許的壓力降比較后確定。當(dāng)計(jì)算的管道壓力降小于管道允許的壓力降時(shí)，初選的管徑可以采用，否則應(yīng)向較大規(guī)格調(diào)整管徑并進(jìn)行阻力復(fù)核。與本產(chǎn)品相關(guān)論文：減壓閥壓力溫度額定值