標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置計(jì)算

1、CENTRAL SOUTH節(jié)流裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo)書題目：節(jié)流裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo)書學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：專業(yè)班級(jí)：能源科學(xué)與工程學(xué)院2018 年 12 月1目錄第一章節(jié)流裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算命題1.1 設(shè)計(jì)所給命題第二章節(jié)流裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算2.1 節(jié)流裝置設(shè)計(jì)計(jì)算命題2.2 設(shè)計(jì)計(jì)算（孔徑計(jì)算）的方法2.2.1 已知條件2.2.2 輔助計(jì)算2.2.3 計(jì)算2.3 計(jì)算公式2.3.1 流量公式2.3.2 雷諾數(shù) ?計(jì)算式?2.3.3 節(jié)流件開孔直徑 d 和管道內(nèi)經(jīng) D 計(jì)算式2.3.4 可膨脹性系數(shù)計(jì)算式2.3.5 迭代計(jì)算法第三章具體計(jì)算過程3.1 給定條件（1）工作狀態(tài)下流體流量測(cè)量范圍上限值（2）工作狀態(tài)下管道內(nèi)

2、徑 D（3）工作狀態(tài)下水的密度 ?、粘度1（4）計(jì)算 ?（5）管道粗糙度（6）確定差壓上限值3.2 計(jì)算（1）求 ?2（2）迭代計(jì)算（3）求 ?2，計(jì)算 ?1（4）求 ?，計(jì)算 ?32（5）求 d 值（6）驗(yàn)算流量（7）求 ? 值20（8）確定 ?20 加工公差（9）確定壓力損失（10 ）根據(jù) ?= 1和管路系統(tǒng)，可得直管長一、節(jié)流裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算命題1 1 設(shè)計(jì)所給命題被測(cè)流體：水流體流量： qm m ax =500t/h； qmcom =400t/h； qm m in =200t/h工作壓力： p1 =14.6Mpa （絕對(duì)）工作溫度： t1=220 20 時(shí)的管道內(nèi)徑： D20 =233m

3、m管道材料： 20 # 鋼，新的無縫鋼管，管道材料熱膨脹系數(shù)D =12.78×10 -6 mm/mm·允許的壓力損失：不限管道敷設(shè)：選用法蘭取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板配DBC 型電動(dòng)差壓變送器二、節(jié)流裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算2.1 節(jié)流裝置設(shè)計(jì)計(jì)算命題已知節(jié)流裝置型式，管道內(nèi)徑D ，節(jié)流件開孔直徑d 被測(cè)流體參數(shù)、，根據(jù)測(cè)得的差壓值p ，計(jì)算被測(cè)流體流量 qm 或 qv 。已知管道內(nèi)徑 D ，被測(cè)流體參數(shù)、 ，管道布置條件， 選擇流量范圍， 差壓測(cè)量上限 pm ax ，節(jié)流裝置型式，計(jì)算節(jié)流件開孔直徑 d 。已知管道內(nèi)徑 D ，節(jié)流件開孔直徑 d ，被測(cè)流體參數(shù)、，管道布置條件，節(jié)流裝置型式，流量

4、范圍，計(jì)算差壓值 p 。已知節(jié)流裝置型式， 直徑比，壓值 p ，流量 qm 或 qv ，被測(cè)流體參數(shù)、，計(jì)算管道內(nèi)徑 D 和節(jié)流件開孔直徑 d。命題為現(xiàn)場(chǎng)核對(duì)投用流量計(jì)的測(cè)量值； 命題為新裝設(shè)計(jì)節(jié)流裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算，一般設(shè)計(jì)計(jì)算就是指此命題， 命題用于現(xiàn)場(chǎng)核對(duì)差壓計(jì)的測(cè)量值； 命題用以確定現(xiàn)場(chǎng)需要的管道尺寸。2.2 設(shè)計(jì)計(jì)算（孔徑計(jì)算）的方法2.2.1 已知條件被測(cè)流體（混合介質(zhì)的組分百分?jǐn)?shù)） 。流體流量：最大 qm max （或 qvmax ）；常用 qmcom （或 qvcom ）（可取 0.8 qm m ax ）；最小 qmm in 。節(jié)流件上流取壓孔處被測(cè)流體的工作壓力（絕對(duì)）。1節(jié)流件

5、上流取壓孔處被測(cè)流體的工作溫度t 1 。20 時(shí)的管道內(nèi)徑D 20 。管道材料及材料熱膨脹系數(shù) D ，內(nèi)表面狀況；節(jié)流件材料及材料熱膨脹系數(shù)D允許的壓力損失。管道敷設(shè)情況，上、下流阻力件類型及直管段長度。采用的節(jié)流裝置型式。2.2.2 輔助計(jì)算根據(jù) qmmax （或 qv max ）確定流量標(biāo)尺上限值 qm （或 qv ）。計(jì)算工作狀態(tài)下管徑D 。求被測(cè)流體工作狀態(tài)下粘度、等熵指數(shù)和密度 1。計(jì)算 ReDcom 。根據(jù)管道種類、材料和管道內(nèi)表面狀況，求Ra 或 K 值。求 Ra/D 或 K/D 值，檢查 Ra/D 或 K/D 值是否符合標(biāo)準(zhǔn)的要求。確定差壓上限值pm ax ，若流體為氣體應(yīng)檢查

6、是否符合標(biāo)準(zhǔn)p 0.25 的要p 1求。求pcom ，一般pcom =0.64pm ax 。確定差壓計(jì)（或差壓變送器）的類型。2.2.3 計(jì)算根據(jù) qmcom 、 D 、1、pcom 求 A2A24qmcom2 2 pcom 1D根據(jù)節(jié)流裝置型式確定 0 公式。用迭代法求值，進(jìn)行迭代計(jì)算，直到nn 1 <0.0001 為止。求 d 值， d=D n 。驗(yàn)算流量qmcom'Cd 2 2pcom 1144流量值偏差qmqmcom'100qmcomqmcom%若 qm0.2% ，則計(jì)算合格，否則需檢查原始數(shù)據(jù)，重親新計(jì)算。求 d 20 值dd 201d (t20 )確定 d 2

7、0 加工公差，d 20 = ±0.0005d 20求壓力損失根據(jù)值、阻流件類型確定節(jié)流裝置上游側(cè)直管段長度。計(jì)算流量測(cè)量不確定度 Eqm （或 Eqv ）。2.3 計(jì)算公式2.3.1 流量公式? ?2? =?2? 411-4（2-1 ）? ? 22? =? 1- ? 4?14（2-2 ）式中 ? 、 ?- 分別為質(zhì)量流量（ kg/s ）和體積流量（ m 3 /s ）；?C-流出系數(shù)；?-可膨脹性系數(shù)；d- 節(jié)流件開孔直徑， m ；?-直徑比， ?= d/D ；D- 管道內(nèi)經(jīng)， m ；?- 被測(cè)流體密度， kg/m 3；1?-差壓， Pa2.3.2 雷諾數(shù) ?計(jì)算式4?=?（2-3 ）

8、4? 1?=?（2-4 ）式中 ?-管道內(nèi)經(jīng)， m ；?-流體流動(dòng)粘度， Pa·s；其余符號(hào)同上。2.3.3 節(jié)流件開孔直徑 d 和管道內(nèi)經(jīng) D 計(jì)算式?= ?20 1 + ?( ?- 20 )（2-5 ）?= ?20 1 + ?( ?- 20 )（2-6 ）式中 ?20 、?20 - 分別為 20 下節(jié)流件開孔直徑和管道內(nèi)經(jīng)；?、 ?- 分別為節(jié)流件材料熱膨脹系數(shù)和管道材料熱膨脹系數(shù)；?t- 工作溫度；其余符號(hào)同上。2.3.4 可膨脹性系數(shù)計(jì)算式（ 1）孔板可膨脹性系數(shù) ?計(jì)算式48p21/?= 1 - (0.351 + 0.256 + 0.93)1 -( )p1（2-7 ）式中

9、-直徑比， ?= d/D ；?-等熵指數(shù)；p1 - 節(jié)流件上游側(cè)流體靜壓力，Pa；p2 - 節(jié)流件下游側(cè)流體靜壓力，Pa；?適用范圍： ?2 0.751（ 2）噴嘴文丘里管膨脹性系數(shù)計(jì)算式2/?4?-11 - ?1 - ?= () (4 2/?) () 1/2?- 11 -?1 - ?（2-8 ）式中 ?-壓力比， ?= ?2/?1 ；?2- 節(jié)流件下游側(cè)流體靜壓力，Pa；其余符號(hào)同上。適用范圍：?2?1 0.752.3.5 迭代計(jì)算法節(jié)流裝置設(shè)計(jì)計(jì)算 4 個(gè)命題不能用直接計(jì)算法求解，需用迭代計(jì)算法求解?，F(xiàn)以命題 的迭代計(jì)算方法為例加以說明。式（ 2-1 ）和式（ 2-2 ）用 d = D變換

10、為下式? ?2 2? =? 2? 411-4（2-9 ）? ?2 22? =?1-? 4?14（2-10 ）把 2 已知值組合在方程的一邊，將未知值放在方程的另一邊?4?=?= ?224?2?1- ?1（2-11 ）24?= ?=422 2?1- ?1（2-12 ）?為已知量組合的不變量。2由式（ 2-13 ）可求得 ?21?= 1 + (? ) 4（2-13 ）2下面對(duì)式（ 2-13 ）進(jìn)行迭代。1.計(jì)算 ?根據(jù)已知條件 ? 、 ?、D、?P、?等，由式（ 2-11 ）和式（ 2-12 ）計(jì)?1算出 ?2，令 = 1，C 取某固定值 ?，則式為?2 1?= 1 + ( ?+ 0.06) 4?

11、2（2-14 ）2.計(jì)算 ?1由?、?、?代入 公式計(jì)算 ?；由?、?、D 代入 C 公式計(jì)算 C?；將C 、 、?代入式（ 2-13 ）計(jì)算出 ?。?213.計(jì)算 ?2由?、?、?代入 公式計(jì)算 ；由?、?、D 代入 C 公式計(jì)算 C ；將111?1C1 、 1、?2代入式（ 2-13 ）計(jì)算出 2。若滿足 ?- ?-1 < ?（一般） ?= 0.0001 ,則迭代可停止，通常進(jìn)行2-3 次迭代即可。三、具體計(jì)算過程3.1 給定條件（ 1）工作狀態(tài)下流體流量測(cè)量范圍上限值?= 138.89?/?= 111.11?/? ?= 55.56?/?（ 2）工作狀態(tài)下管道內(nèi)徑D?= ?20 1

12、+ ?( ?- 20 )= 2331 + 12.78 ×10-6 ×(220 - 20) ?= 233.60mm（ 3）工作狀態(tài)下水的密度 ?1、粘度3= 1.24905 ×10-4?1 = 840.22?/?（ 4）計(jì)算 ?4?=?4 ×111.11 =3.14 ×1.24905 ×10-4 ×0.2336（且2）=48473085000170? ?（ 5）管道粗糙度?< 0.01?< 0.03? 10-4 ?管道粗糙度符合要求（ 6）確定差壓上限值224? 1- ?1?= (?)2 2? ?2?1設(shè) ?= 0

13、.5，?= 0.6，代入4 ×138.89 1-0.5421?= ( ?×0.52 ×0.2336 2 ×0.6)×840.22=2.085 ×10 5 ?= 0.64 ×?= 0.64 ×2.085 ×10 5 = 1.335 ×105 ?圓整到系列值，取 ?= 210?，故?= 134.4?3.2 計(jì)算（ 1）求 ?2?2=4?2?com?2?14×111.11= 0.1726=?×0.2336 2 ×2×840.22 ×1.335 

14、5;105（2）迭代計(jì)算取?= 0.51060.7? = 0.5961 + 0.0261? 2 - 0.216?8?+ 0.000521 (0 )?00?+ 0.0188 + 0.0063 (19000?0.8 ?3.5(10 60.30 )?0?-10?-7?1 ) ×+ (0.043+0.080?1 - 0.123?()441.11.3- ? ) - 0.031(?-)?1 - 0.11? ? /(12?0020+0.011()(2.8)0.75 - ?0- ?/25.4將 ? =0.5， ?=4847308 代入? = 0.602628?2 -1?1 = 1 + (= 0.52

15、47298?2+ 0.06)4（ 3）求 ?2，計(jì)算 ?1? = 0.5961 + 0.2 - 0.+ 0.000521 (106 ?0.70261?81 )1216?+ 0.0188 + 0.0063 (19000?0.8 ?3.5 (10 60.31 )?1?-10?1 -7?1 ) ×+ (0.043+0.080?0.123?( 1 - 0.11?) ?4/(1-?4 ) - 0.031(?-1.1)? 1.3?11221+0.011(0.75 -)(2.8 -)?/25.41將 ?，?= 4847308代入1 = 0.5247298?1 = 0.603000?2 -1= 0.

16、5245802? = 1 + ( 1+ 0.06)42?2（ 4）求 ?，計(jì)算 ?321060.7?2?2 = 0.5961 + 0.0261? 2 - 0.216?8 + 0.000521 ( ?)?19000?20.810 60.3+ 0.0188 + 0.0063 ( ?23.5()?-10?1-7?1) ×+ (0.043+0.080?0.123?()441.11.3/(1-?2)?21 - 0.11? ?2) - 0.031(?2 -?2+0.011(0.75 -)()?22.8 - ?/25.4將 ?2 =0.5245802 ，?=4847308 代入?2 = 0.602998?2 -1= 0.5245809? = 1 + ( 2+ 0.06)43?2? -? = 0.0000007< 0.00001 ，迭代停止32（ 5）求 d 值d = D ×?= 122.54?（ 6）驗(yàn)算流量? 2?=?2?×?1- ? 414=0.603?2 ×2×134400 ×840.220.52458 4× ×0.122541-4= 111.11?/?q mcom'q mcom10000. 2%，合格q mcom（ 7）求 ?20 值節(jié)流件材料為 1Cr18Ni9Ti