标准节流装置计算

1、节流装置设计指导书题 目： 节流装置设计指导书 学生姓名： 指导教师： 专业班级： 能源科学与工程学院2016年12月目录第一章 节流装置的设计计算命题1.1设计所给命题第二章 节流装置的设计计算2.1节流装置设计计算命题2.2设计计算（孔径计算）的方法2.2.1已知条件2.2.2辅助计算2.2.3计算2.3计算公式2.3.1流量公式2.3.2雷诺数ReD计算式2.3.3节流件开孔直径d和管道内经D计算式2.3.4可膨胀性系数计算式2.3.5迭代计算法第三章 具体计算过程3.1给定条件（1）工作状态下流体流量测量范围上限值（2）工作状态下管道内径D（3）工作状态下水的密度1、粘度（4）计算Re

2、Dcom（5）管道粗糙度（6）确定差压上限值3.2计算（1）求A2（2）迭代计算（3）求2，计算C1（4）求3，计算C2（5）求d值（6）验算流量（7）求d20值（8）确定d20加工公差（9）确定压力损失（10）根据=1和管路系统，可得直管长一、 节流装置的设计计算命题11设计所给命题被测流体：水流体流量：=500t/h；=400t/h；=200t/h工作压力：p1=14.6Mpa（绝对）工作温度：t1=22020时的管道内径：D20=233mm管道材料：20#钢，新的无缝钢管，管道材料热膨胀系数D=12.78×10-6mm/mm·允许的压力损失：不限管道敷设： 选用法兰取

3、压标准孔板配DBC型电动差压变送器二、 节流装置的设计计算2.1节流装置设计计算命题已知节流装置型式，管道内径D，节流件开孔直径d被测流体参数、，根据测得的差压值p，计算被测流体流量或。已知管道内径D，被测流体参数、，管道布置条件，选择流量范围，差压测量上限，节流装置型式，计算节流件开孔直径d。已知管道内径D，节流件开孔直径d，被测流体参数、，管道布置条件，节流装置型式，流量范围，计算差压值。已知节流装置型式，直径比，压值，流量或，被测流体参数、，计算管道内径D和节流件开孔直径d。命题为现场核对投用流量计的测量值；命题为新装设计节流装置的设计计算，一般设计计算就是指此命题，命题用于现场核对差压

4、计的测量值；命题用以确定现场需要的管道尺寸。2.2设计计算（孔径计算）的方法2.2.1已知条件被测流体（混合介质的组分百分数）。流体流量：最大（或）；常用（或）（可取0.8）；最小。节流件上流取压孔处被测流体的工作压力（绝对）。节流件上流取压孔处被测流体的工作温度t1。20时的管道内径D20。管道材料及材料热膨胀系数D，内表面状况；节流件材料及材料热膨胀系数D允许的压力损失。管道敷设情况，上、下流阻力件类型及直管段长度。采用的节流装置型式。2.2.2辅助计算根据（或）确定流量标尺上限值（或）。计算工作状态下管径D。求被测流体工作状态下粘度、等熵指数和密度1。计算ReDcom。根据管道种类、材料

5、和管道内表面状况，求Ra或K值。求Ra/D或K/D值，检查Ra/D或K/D值是否符合标准的要求。确定差压上限值，若流体为气体应检查是否符合标准0.25的要求。求，一般=0.64。确定差压计（或差压变送器）的类型。2.2.3计算根据、D、1、求A2 根据节流装置型式确定0公式。用迭代法求值，进行迭代计算，直到<0.0001为止。求d值，d=D。验算流量流量值偏差 %若0.2%，则计算合格，否则需检查原始数据，重亲新计算。求d20值确定d20加工公差，d20=±0.0005d20求压力损失根据值、阻流件类型确定节流装置上游侧直管段长度。计算流量测量不确定度Eqm（或Eqv）。2.3

6、计算公式2.3.1流量公式qm=C1-44d221p （2-1）qv=C1-44d22p1 （2-2）式中 qm、qv-分别为质量流量（kg/s）和体积流量（m3/s）； C-流出系数； -可膨胀性系数； d-节流件开孔直径，m； -直径比，=d/D； D-管道内经，m； 1-被测流体密度，kg/m3； p-差压，Pa2.3.2雷诺数ReD计算式ReD=4qmD （2-3）ReD=4qv1D （2-4）式中D-管道内经，m； -流体流动粘度，Pa·s； 其余符号同上。2.3.3节流件开孔直径d和管道内经D计算式d=d201+dt-20 （2-5）D=D201+Dt-20 （2-6）式

7、中d20、D20-分别为20下节流件开孔直径和管道内经； d、D-分别为节流件材料热膨胀系数和管道材料热膨胀系数；t-工作温度；其余符号同上。2.3.4可膨胀性系数计算式（1）孔板可膨胀性系数计算式=1-(0.351+0.2564+0.938)1-(p2p1)1/k （2-7）式中-直径比，=d/D；k-等熵指数；p1-节流件上游侧流体静压力，Pa；p2-节流件下游侧流体静压力，Pa；适用范围：p2p10.75（2）喷嘴文丘里管膨胀性系数计算式=k2/kk-11-41-42/k1-k-1k1-1/2 （2-8）式中-压力比，=p2/p1；p2-节流件下游侧流体静压力，Pa；其余符号同上。适用范

8、围：p2p10.75。2.3.5迭代计算法节流装置设计计算4个命题不能用直接计算法求解，需用迭代计算法求解。现以命题的迭代计算方法为例加以说明。式（2-1）和式（2-2）用d=D变换为下式qm=C1-442D221p （2-9）qv=C1-442D22p1 （2-10）把2已知值组合在方程的一边，将未知值放在方程的另一边C1-4=4qmD221p=A2 （2-11）C21-4=4qmD22p1=A2 （2-12）A2为已知量组合的不变量。由式（2-13）可求得=1+CA2214 （2-13）下面对式（2-13）进行迭代。1. 计算o根据已知条件qm、qv、D、P、1等，由式（2-11）和式（2

9、-12）计算出A2，令=1，C取某固定值CO，则式为=1+CoA2+0.06214 （2-14）2. 计算1由o、k、p代入公式计算o；由o、ReD、D代入C公式计算Co；将Co、o、A2代入式（2-13）计算出1。3. 计算2由1、k、p代入公式计算1；由1、ReD、D代入C公式计算C1；将C1、1、A2代入式（2-13）计算出2。若满足n-n-1<E（一般）E=0.0001,则迭代可停止，通常进行2-3次迭代即可。三、 具体计算过程3.1给定条件（1）工作状态下流体流量测量范围上限值qmmax=138.89kg/sqmcom=111.11kg/s qmmin=55.56kg/s（2）

10、工作状态下管道内径DD=D201+Dt-20 =2331+12.78×10-6×220-20mm =233.60mm（3）工作状态下水的密度1、粘度1=840.22kg/m3 =1.24905×10-4Pas（4）计算ReDcomReDcom=4qmmaxD =4×111.113.14×1.24905×10-4×0.2336 =48473085000（且1702D）（5）管道粗糙度Ra<0.01 R<0.03 Ra10-4d管道粗糙度符合要求（6）确定差压上限值p=4qm1-22D2C2121设=0.5，C=0.

11、6，代入pmax=4×138.891-0.54×0.52×0.23362×0.62×1840.22 =2.085×105Papcom=0.64×pmax=0.64×2.085×105=1.335×105Pa圆整到系列值，取pmax=210KPa，故pcom=134.4KPa3.2计算（1）求A2A2=4qmcomD221pcom=4×111.11×0.23362×2×840.22×1.335×105=0.1726（2）迭代计算取o=0.

12、5Co=0.5961+0.026102-0.21608+0.0005211060ReD0.7+0.0188+0.0063190000ReD0.803.5106ReD0.3+0.043+0.080e-10L1-0.123e-7L1×1-0.11A04/1-04-0.031M2'-M2'1.101.3+0.0110.75-02.8-D/25.4 将o=0.5，ReDcom=4847308代入Co=0.6026281=1+CoA2+0.062-14=0.5247298（3）求2，计算C1C1=0.5961+0.026112-0.21618+0.0005211061ReD0.

13、7+0.0188+0.0063190001ReD0.813.5106ReD0.3+0.043+0.080e-10L1-0.123e-7L1×1-0.11A14/1-14-0.031M2'-M2'1.111.3+0.0110.75-12.8-D/25.4 将1=0.5247298，ReDcom=4847308代入C1=0.6030002=1+C1A2+0.062-14=0.5245802（4）求3，计算C2C2=0.5961+0.026122-0.21628+0.0005211062ReD0.7+0.0188+0.0063190002ReD0.823.5106ReD0.

14、3+0.043+0.080e-10L1-0.123e-7L1×1-0.11A24/1-24-0.031M2'-M2'1.121.3+0.0110.75-22.8-D/25.4 将2=0.5245802，ReDcom=4847308代入C2=0.6029983=1+C2A2+0.062-14=0.52458093-2=0.0000007<0.00001，迭代停止（5）求d值d=D×=122.54mm（6）验算流量qmcom'=C1-44d22p×1=0.6031-0.524584×4×0.122542×2×134400×840.22=111.11kg/s，合格（7）求d20值节流件材料为1Cr18Ni9Ti