气动系统压力流量气管壁厚用气量计算Word文件下载.docx

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流量计口径

气体流量量程

15mm

2.2-38m3/h

20mm

4-50m3/h

25mm

8.8-110m3/h

32mm

16-150m3/h

40mm

27-205m3/h

50mm

35-380m3/h

65mm

65-680m3/h

若分为1路气，单路体积流量404.9m3/h，仪表口径需选择65mm，口径太大，不符合精确调节要求。

若分为2路气，单路体积流量202.5m3/h，仪表口径需选择50mm，口径大，不符合精确调节要求。

若分为3路气，单路体积流量135.0m3/h，仪表口径需选择32mm，分录数合适，但口径略大，用电磁阀做流量精确控制稍显困难。

若分为4路气，单路体积流量101.2m3/h，仪表口径需选择25mm，分录数合适，且适合进行流量精确控制。

若分为5路气，单路体积流量81.0m3/h，仪表口径需选择25mm，分路数太多，使系统更复杂。

综合考虑，气管分为四路，选择DN25流量计，流量计型号为LUGB-DN25涡街流量计，最大压力4.0MPa，量程为8.8-110m3/h，最大量程>

101.2m3/h，满足使用要求。

1.1.1根据减压阀计算管径及管路数量

流体经过减压阀节流排出的流量与流体的性质和状态有关，也与阀后、阀前的压力比值有关，但当阀后、阀前压力比值达到临界压力比σx时，流量不再与出口压力相关。

减压阀的理论流量公式如下：

（2）

（3）

一般气体临界压力比σx＝[2/（1+k）][k/（k-1）]，其中压缩空气K为1.4，求得σx＝0.5283。

表7减压阀核算参数表

阀前压力P1

160

16MPa=160kgf/cm2

kgf/cm2

阀后压力P2

27

2.7MPa=27kgf/cm2

流体温度T

293

T=摄氏温度（20）+273

K

流体质量流量Q

13014

质量流量（kg/h）

=体积流量（Nm3/h）*密度（kg/m3）

kg/h

气体常数R

8.314

kJ/（mol.K）

流体分子量M

29

空气分子量29

g/mol

阀前流体的密度ρ1

190.48

ρ=P1M/RT

kg/m3

阀后流体的密度ρ2

32.14

ρ=P2M/RT

阀前流体的比容ν

0.00525

ν=1/ρ1

m3/kg

流量系数C

0.5

（一般在0.45～0.6之间）

由于P2/P1=27/160=0.2<

σx，通过公式

（2）得理论质量流量G=8419.7kg/（cm2*h）

实际质量流量q=流量系数C×

理论质量流量G

q=8419.7×

0.5=4209.9kg/（cm2*h）

根据流量计的选型将气路分为四路气管，每一路的质量流量Q1/4

Q1/4=Q/4=13014/4=3253.5kg/h

阀孔面积f=流体质量流量Q1/4/实际质量流量q=2553.5/4209.9=0.773cm2

孔径dmin=（阀孔面积f*4/π）^0.5=0.989cm=9.92mm

即分四路管路后，减压阀阀孔直径须大于9.92mm。

1.1.2管径及管路数确定

根据流量计的选型计算，四路管路为DN25满足使用要求，25mm口径大于减压阀要求的最小值，也符合减压阀要求。

流量计型号为LUGB-DN25涡街流量计，最大压力4.0MPa，量程为8.8-110m3/h，最大量程>

减压阀也选择DN25。

对减压阀进行选型，选取减压阀型号为YK43X-25-16，该减压阀通径为DN25，公称压力16.0MPa，出口压力调整范围为0.5-4.5（MPa）。

四路气管每一路的质量流量为13014/4=3253.5kg/h

2.7MPa下每一路的体积流量为Q1/4=3253.5/减压阀出口密度ρ2.7MPa=101.2m3/h

0.1Mpa下每一路的体积流量为Q1/4=3253.5/减压阀出口密度ρ0.1MPa==0.759m3/s。

四路气管总体积流量为0.759*4=3.036m3/s。

1.2气管壁厚计算

选取304（0cr18Ni9Ti）不锈钢无缝钢管作为气管路，其许用应力为205MPa（屈服强度），根据计算公式计算通气源管路的壁厚

。

壁厚

式中，p为管内气体压力（MPa）；

n为强度安全系数1.5～2.5；

为焊缝系数，无缝钢管=1，直缝焊接钢管=0.8；

c为附加壁厚（包括：

壁厚偏差、腐蚀裕度、加工减薄量），为简便起见，通常当

＞6mm时，c≈0.18×

mm；

当

≤6mm时，c=1mm。

求得16MPa气源处通径25mm气管壁厚应大于

同理求得减压阀后通径25mm气管壁厚应大于

综上所述，16MPa气源管路壁厚取4.0mm合适，减压阀后通径25mm气管壁厚取2.0mm合适。

1.3理论充气时间和一次试验用气量核算

计算充气时间和用气量：

Q腔体充气量=Q进气量-Q漏气量=3-2.5=0.5m³

/s（标准大气压）

V腔内空气体积=（0.0675+0.01）×

1.35/0.1=2.26m³

（标准大气压）

充气到1.35MPa的时间t=2.26/0.5=4.5s

式中0.0675m3为筒内密封腔的容积；

0.01m3是管路容积（管路长度取20m）。

一次试验的最大气量：

Vmax=3×

4.5+2.5×

10=38.50m3（标准大气压）

根据上述计算可知，管通径选取是合适的，由于充气时间较短，可能实际漏气量较小，因此要在其中一个管路上设置节流阀，在实际使用时，在腔内充气至1.35MPa后，关闭其它三路，只开启这一路进行补充漏气量，以提高控制精度和测量精度。