标准节流装置计算Word格式文档下载.doc

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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ρ1、粘度μ

（4）计算ReDcom

（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β2，计算C1

（4）求β3，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β=1和管路系统，可得直管长

一、节流装置的设计计算命题

1．1设计所给命题

①被测流体：

水

②流体流量：

=500t/h；

=400t/h；

=200t/h

③工作压力：

p1=14.6Mpa（绝对）

④工作温度：

t1=220℃

⑤20℃时的管道内径：

D20=233mm

⑥管道材料：

20#钢，新的无缝钢管，管道材料热膨胀系数λD=12.78×

10-6mm/mm·

℃

⑦允许的压力损失：

不限

⑧管道敷设：

⑨选用法兰取压标准孔板配DBC型电动差压变送器

二、节流装置的设计计算

①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ρ、μ，根据测得的差压值Δp，计算被测流体流量或。

②已知管道内径D，被测流体参数ρ、μ，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。

③已知管道内径D，节流件开孔直径d，被测流体参数ρ、μ，管道布置条件，节流装置型式，流量范围，计算差压值。

④已知节流装置型式，直径比β，压值，流量或，被测流体参数ρ、μ，计算管道内径D和节流件开孔直径d。

命题①为现场核对投用流量计的测量值；

命题②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③用于现场核对差压计的测量值；

命题④用以确定现场需要的管道尺寸。

①被测流体（混合介质的组分百分数）。

最大（或）；

常用（或）（可取0.8）；

最小。

③节流件上流取压孔处被测流体的工作压力（绝对）。

④节流件上流取压孔处被测流体的工作温度t1。

⑤20℃时的管道内径D20。

⑥管道材料及材料热膨胀系数λD，内表面状况；

节流件材料及材料热膨胀系数λD

⑦允许的压力损失Δω。

⑧管道敷设情况，上、下流阻力件类型及直管段长度。

⑨采用的节流装置型式。

①根据（或）确定流量标尺上限值（或）。

②计算工作状态下管径D。

③求被测流体工作状态下粘度μ、等熵指数κ和密度ρ1。

④计算ReDcom。

⑤根据管道种类、材料和管道内表面状况，求Ra或K值。

⑥求Ra/D或K/D值，检查Ra/D或K/D值是否符合标准的要求。

⑦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。

⑧求，一般=0.64。

⑨确定差压计（或差压变送器）的类型。

①根据、D、ρ1、求A2

②根据节流装置型式确定β0公式。

③用迭代法求β值，进行迭代计算，直到<

0.0001为止。

④求d值，d=D。

⑤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。

⑥求d20值

⑦确定d20加工公差，Δd20=±

0.0005d20

⑧求压力损失Δω

⑨根据β值、阻流件类型确定节流装置上游侧直管段长度。

⑩计算流量测量不确定度Eqm（或Eqv）。

qm=Cε1-β4π4d22ρ1∆p

（2-1）

qv=Cε1-β4π4d22∆pρ1

（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；

ε-可膨胀性系数；

d-节流件开孔直径，m；

β-直径比，β=d/D；

D-管道内经，m；

ρ1-被测流体密度，kg/m3；

∆p-差压，Pa

ReD=4qmπμD

（2-3）

ReD=4qvρ1πμD

（2-4）

式中D-管道内经，m；

μ-流体流动粘度，Pa·

s；

其余符号同上。

d=d20[1+λdt-20]

（2-5）

D=D20[1+λDt-20]

（2-6）

式中d20、D20-分别为20℃下节流件开孔直径和管道内经；

λd、λD-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。

（1）孔板可膨胀性系数ε计算式

ε=1-（0.351+0.256β4+0.93β8）[1-（p2p1）1/k]

（2-7）

式中β-直径比，β=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：

p2p1≥0.75

（2）喷嘴文丘里管膨胀性系数ε计算式

ε=[kτ2/kk-11-β41-β4τ2/k1-τk-1k1-τ]1/2

（2-8）

式中τ-压力比，τ=p2/p1；

。

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②的迭代计算方法为例加以说明。

①式（2-1）和式（2-2）用d=βD变换为下式

qm=Cε1-β4π4β2D22ρ1∆p

（2-9）

qv=Cε1-β4π4β2D22∆pρ1

（2-10）

②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

Cε1-β4=4qmπD22ρ1∆p=A2

（2-11）

Cεβ21-β4=4qmπD22∆pρ1=A2

（2-12）

A2为已知量组合的不变量。

由式（2-13）可求得β

β=[1+CεA22]14（2-13）

下面对式（2-13）进行迭代。

1.计算βo

根据已知条件qm、qv、D、∆P、ρ1等，由式（2-11）和式（2-12）计算出A2，令ε=1，C取某固定值CO，则式为

β=[1+CoA2+0.062]14

（2-14）

2.计算β1

由βo、k、∆p代入ε公式计算εo；

由βo、ReD、D代入C公式计算Co；

将Co、εo、A2代入式（2-13）计算出β1。

3.计算β2

由β1、k、∆p代入ε公式计算ε1；

由β1、ReD、D代入C公式计算C1；

将C1、ε1、A2代入式（2-13）计算出ε2。

若满足βn-βn-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

qmmax=138.89kg/s

qmcom=111.11kg/sqmmin=55.56kg/s

D=D201+λDt-20

=2331+12.78×

10-6×

220-20mm

=233.60mm

ρ1=840.22kg/m3μ=1.24905×

10-4Pa∙s

ReDcom=4qmmaxπμD

=4×

111.113.14×

1.24905×

10-4×

0.2336

=4847308≥5000（且≥170β2D）

Ra<

0.01R<

0.03Ra≤10-4d

管道粗糙度符合要求

∆p=4qm1-β2πβ2D2C212ρ1

设β=0.5，C=0.6，代入

∆pmax=4×

138.891-0.54π×

0.52×

0.23362×

0.62×

1840.22

=2.085×

105Pa

∆pcom=0.64×

∆pmax=0.64×

2.085×

105=1.335×

圆整到系列值，取∆pmax=210KPa，故

∆pcom=134.4KPa

A2=4qmcomπD22ρ1∆pcom

=4×

111.11π×

2×

840.22×

1.335×

105=0.1726

取βo=0.5

Co=0.5961+0.0261β02-0.216β08+0.000521106β0ReD0.7

+0.0188+0.006319000β0ReD0.8β03.5106ReD0.3

+0.043+0.080e-10L1-0.123e-7L1×

1-0.11Aβ04/1-β04-0.031M2'

-M2'

1.1β01.3

+0.0110.75-β02.8-D/25.4

将βo=0.5，ReDcom=4847308代入

Co=0.602628

β1=[1+CoA2+0.062]-14=0.5247298

C1=0.5961+0.0261β12-0.216β18+0.000521106β1ReD0.7

+0.0188+0.006319000β1ReD0.8β13.5106ReD0.3

1-0.11Aβ14/1-β14-0.031M2'

1.1β11.3

+0.0110.75-β12.8-D/25.4

将β1=0.5247298，ReDcom=4847308代入

C1=0.603000

β2=[1+C1A2+0.062]-14=0.5245802

C2=0.5961+0.0261β22-0.216β28+0.000521106β2ReD0.7

+0.0188+0.006319000β2ReD0.8β23.5106ReD0.3

+0.043+0.080e-10L1-0.123e-7