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的計算。

管道尺寸的確定應在充分分析實際情況的基礎上進行，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（動力消耗和維修）和折舊費等有密切的關系。因此，應根據(jù)這些費用做出經(jīng)濟比較，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?shù)墓軓?，此外還應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，應考慮以下幾個原則。
1.1不可壓縮流體減壓閥修正系數(shù)流量的考慮
管道的設計應滿足工藝對管道的要求，其流通能力應按照正常操作條件下的大流量考慮，其大壓力降應不超過工藝允許值，其流速應保證在根據(jù)介質(zhì)性質(zhì)所確定的安全流速的范圍內(nèi)。

1.2綜合權衡建設費用和運行費用
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算是確定管道直徑的重要依據(jù)；是系統(tǒng)水力學計算的一個重要組成部分。在化工工藝設計中，管徑的選擇是一個重要課題，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，需要高揚程的增壓設備，這樣不僅增加設備投資同時導致整個裝置的能耗增加，運行成本升高。因此，管徑的合理、經(jīng)濟選擇對于一個化工裝置設計相當重要。但如果想要經(jīng)濟、合理的選擇管徑，管道壓力降的計算就是重要的依據(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，按照實際經(jīng)驗數(shù)據(jù)或者資料值選定流速或允許壓力降值，同時，估計管道長度（包括管件當量長度），再按下述方法初選管徑。
1）當選定流速時，管徑計算方法為：

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）當選定每100m管長的壓力降時，管徑的計算方法為：

式中：ρ—流體密度，kg/m3；
      μ—流體運動黏度，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。
當管道的走向、長度、閥門和管件的設置情況確定后，應計算管道的阻力，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。當氣體管道進出口端的壓差小于進口端壓力的20%時，氣體可以近似地按不可壓縮流體計算管徑，其誤差在工程允許范圍之內(nèi)，此時，氣體密度可按以下不同情況取值：當管道進出口端的壓力差小于進口壓力10%時，可取進口或出口端的密度；當管道進出口端的壓差為10%~20%時，應取進出口平均壓力下的密度。
計算不可壓縮流體的管道壓力降的方法如下：
3.1確定流體的流動狀態(tài)
1）流體的流動狀態(tài)用雷諾數(shù)Re表示，雷諾數(shù)可用下式計算：

式中：Re—雷諾數(shù)；
            di'—管道內(nèi)徑，mm；
ρ—流體密度，kg/m3；
μa—流體動力黏度，mPa·s（與厘泊（cP）同值）；
u —流體流速，m/s。
2）當雷諾數(shù)≤2000時，流體的流動處在滯流狀態(tài)，管道的阻力只與雷諾數(shù)有關。這是因為管壁上凹凸不平的地方都被平穩(wěn)滑動著的流體層所掩蓋，流體在此層上流過如同在光滑管上流過一樣。
3）當雷諾數(shù)為2000~4000時，流體的流動處在臨界區(qū)，或者是滯流或湍流，管道的阻力不能做出確切關聯(lián)。
4）當雷諾數(shù)如下式時，流動狀態(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)當雷諾數(shù)符合下列判斷式時：

流動狀態(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)，這是因為在該區(qū)，粗糙管壁的凸出部分伸到湍流主體中，加劇了質(zhì)點的碰撞，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
流體在管道中流動時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。
考慮到估計的直管長度和管件數(shù)量的不準確性，計算出的  △Pp應乘以1.15安全系數(shù)作為設計值。 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
  對于阻塞流應考慮兩種情況：
  a)無附接管件
  當控制閥無附接管件時：
注：對無附接管件的閥，在阻塞流條件下足以產(chǎn)生流動的大壓差為
    b)帶附接管件
    當控制閥帶附接管件時：
    注：對于帶附接管件的控制閥'阻塞流條f動的大壓差為：
    ③流量系數(shù)C的計算
    流量系數(shù)c可按K,或Cv來計算，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)，代人下式計算各次流量試驗的C：
    對于規(guī)定溫度范圍內(nèi)的水
    每次流量試驗得到的3個值中，大值不應比小值大4%以上。如果差值超過此允差，應重復進行流量試驗。如果差值較大是由于空化引起的，則應在較高的入口壓力下重復試驗。
    每一行程的流量系數(shù)應該是3個試驗值的算術平均值，圓整到不多于3位有效數(shù)字。
    ④液體壓力恢復系數(shù)F．。和液體壓力恢復系數(shù)和管道幾何系數(shù)的復合系數(shù)F—,t的計算
    系數(shù)F．和F．，可用6.1.4.4(7)5)②所獲數(shù)據(jù)和下式計算。
    a)無附接管件時
    當控制閥無附接管件時：
    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
當控制閥帶附接管件時：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的計算
用6.1 4.4(7)5)③獲得的試驗數(shù)據(jù)的平均值，按下式計算：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的計算
R計算如下：
    這里pv是人口溫度下流體蒸汽的壓力。試驗樣品的CF，采用6.1.4.4(7)5)②的標準方法確定。
    ⑦雷諾數(shù)系數(shù)民的計算
    用6.1 4.4(7)5)⑥所述程序和式( 6- 14)得出的試驗數(shù)據(jù)來獲得近似c值。這個c相
當于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)定的試驗條件進行試驗得到的c，獲得Fn。盡管可采用任一種實驗者認為合適的方式使這些數(shù)據(jù)相互關聯(lián)，但是被證實，能提供滿意的相互關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)計算：
    ⑧控制閥類型修正系數(shù)F．，的計算
    用6.1.4.4(7)j)⑤獲得的試驗數(shù)據(jù)，按下式計算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.當量長度法：各種管件、閥門和流量計等的當量長度值可查閱相關資料中的數(shù)據(jù)代入直管壓力降計算公式中進行計算。
b.局部阻力系數(shù)法：
式中：k—每個管件、閥門等的阻力系數(shù)。
4）流體由管道進入容器（出管嘴）或由容器進入管道（入管嘴）處的壓力降可按下式計算：
出管嘴：入管嘴：
4.管徑的終確定
管徑應根據(jù)設計的管長和閥門管件數(shù)量以及初選的管徑經(jīng)壓力降計算并與管道允許的壓力降比較后確定。當計算的管道壓力降小于管道允許的壓力降時，初選的管徑可以采用，否則應向較大規(guī)格調(diào)整管徑并進行阻力復核。與本產(chǎn)品相關論文：減壓閥壓力溫度額定值