文氏管式蒸汽疏水阀的阀座孔设计研究DOC.docx
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文氏管式蒸汽疏水阀的阀座孔设计研究
1设计条件
文氏管式蒸汽疏水阀的设计条件为已知用户要求的工艺数据和疏水阀数据，见表1。
表1疏水阀设计条件
1
安装位号
√
2
安装位置
√
3
需要数量
√
4
使用场合
加热设备
√
5
蒸汽主管线
√
6
伴热管线
√
7
工
艺
数
据
操作流量
Kg/h
QH（设计生产负荷110%时）
8
安全系数
1.0～1.1
9
连续流量
Kg/h
（1.0～1.1）QH（设计生产负荷110%～121%）
10
进囗压力
最大
MPa
PMO
11
正常
MPa
PO
12
最小
MPa
PMNO
13
出囗压力
最大
MPa
PMOB
14
正常
MPa
POB
15
最小
MPa
PMNOB
16
压差
最大
MPa
ΔPMX
17
正常
MPa
ΔP
18
最小
MPa
ΔPMN
19
操作温度
℃
TO
20
设计压力
MPa
√
21
设计温度
℃
√
22
试验压力
MPa
√
23
疏
水
阀
数
据
类型
文氏管孔板式热动力型
24
型号
S9K—d
25
阀座孔
㎜
d
26
规格
㎜
DN15、DN20、DN25、DN32～DN100
27
内装过滤器
40目～60目
28
内置止回阀
—
29
结构材料
壳体
√
30
内件
√
31
阀芯
√
32
过滤网
304或316
33
连接
尺寸/㎜
压力等级
法兰密封面形式
34
凝结水进囗
√
√
√
35
凝结水出囗
√
√
√
36
安装方式
√
√
√
37
注1：
阀座孔d为企业技术人员按操作流量QH、进囗压力PO、出囗压力POB设计给定。
2蒸汽疏水阀排水量数学模型
2.1产品交付标准中规定的蒸汽疏水阀排水量数学模型
产品交付标准GB/T22654—2008中“4.9.8”条给出了“蒸汽疏水阀排水量数学模型”公式
（1）：
…………………………
（1）
式中：
QH1——给定过冷度的热凝结水排量设计给定值或订货合同的规定，单位为kg/h；
QH2——交付产品的热凝结水排量，单位为kg/h；
即“给定过冷度的热凝结水排量按设计给定值或订货合同的规定。
”。
2.2新产品设计中的蒸汽疏水阀排水量数学模型
2.2.1理论计算法
根据疏水阀的试验，蒸汽疏水阀排水量按公式
（2）计算：
…………………………
（2）
式中：
QH——热凝结水排量，单位为kg/h；
β——排量综合系数，与孔口形状与大小数值、工作压差ΔP的大小数值、凝结水的温度数值、蒸汽疏水阀流道尺寸数值、通过阀嘴的闪蒸汽产生的阻塞数值及闪蒸汽造成的背压升高数值、进水和排水管道中存在的摩擦阻力数值等有关，排量综合系数随这些数值的增大而减小；
d——阀座孔直径，无阀瓣的文氏管式蒸汽疏水阀的阀座孔直径为喷嘴孔直径，有阀瓣的疏水阀的阀座孔直径小于或等于阀瓣行程的4倍，单位为㎜；
ΔP——工作压差，等于入口压力与出口压力之差，单位为kgf/cm2。
注：
1kgf/cm2=0.098067MPa=98.067KPa≈100KPa；1MPa=10.1972kgf/cm2≈10.2kgf/cm2。
2.2.2排量综合系数β
排量综合系数β确定方法如下：
a）根据日本JISB8401—1958蒸汽疏水阀的性能和试验方法推荐，β=16～28。
b）根据疏水阀的试验，蒋兴可著《蒸汽疏水阀》列出部分排量综合系数β见表2。
表2排量综合系数β值
阀座孔d/㎜
工作压差ΔP/（kgf/cm2）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
5
23
21
19.4
18.5
18
17.3
16.8
16.3
16
15.5
6
20.8
20.4
18.8
17.9
17.4
16.7
16
15.5
14.9
14.3
7
19.4
18
16.7
15.9
15.2
14.8
14.2
13.8
13.5
13.5
8
18
16.4
15.5
14.5
13.8
13.2
12.6
12.1
11.9
11.5
9
16
15.3
14.2
13.6
12.9
12.5
11.9
11.5
11.1
10.6
10
14.9
13.9
13.2
12.5
12
11.4
10.9
10.4
10
10
11
13.6
12.6
11.8
11.3
10.9
10.6
10.4
10.2
10
9.7
注：
计算的d值是最小值，实际取大于此值为宜。
c）同类产品参照法：
1）参照引进的日本宫胁公司的同类产品。
2）参照美国阿姆斯壮公司的同类产品：
●美国阿姆斯壮公司蒸汽疏水阀的排量图表明了疏水阀在实际工作条件下的连续排量，标明了阀座孔尺寸d、工作压差ΔP、排量QH的数量关系。
这些数据是从上百次测试中得出的。
在这些测试中用的是处于相应测试压力下蒸汽饱和温度的凝结水；还考虑了通过阀嘴的闪蒸汽产生的阻塞及闪蒸汽造成的背压升高；做了实际安装连接，进水和排水管道中存在的摩擦也在结果数据中反映出来。
●热凝水的实际排量不仅仅取决于阀座孔尺寸d，还取决于蒸汽疏水阀流道尺寸。
示例见美国阿姆斯壮公司倒置桶型蒸汽疏水阀排量图（ST-10，第73页），一个带有1/2"阀嘴的50㎜口径的216型疏水阀工作在0.1MPa压差时，其连续排量为3265kg/h。
但一个同样带有1/2"阀嘴的20㎜口径的213型疏水阀工作在0.1MPa压差时，其连续排量为1769kg/h，减少45.8％，约一半，或者说前者为后者的1.846倍，约2倍。
对于20㎜口径的213型疏水阀，管道中的摩擦阻力极大地限制了排量，而将1/2"阀嘴装在50㎜口径管道中并在在0.1MPa压差下工作时，由于管道中的摩擦阻力而造成的排量损失就小得多。
●有关蒸汽疏水阀排量的理论计算不是保密的，完全可以采用美国阿姆斯壮公司蒸汽疏水阀的排量值（热凝结水的实际排量），可由公式（3）得到一系列排量综合系数β值。
…………………………（3）
式中符号意义同公式
（2）。
●新产品设计中，在疏水阀流道尺寸不小于美国阿姆斯壮公司的同类产品数值的条件下，采用美国阿姆斯壮公司蒸汽疏水阀的排量值（热凝水的实际排量），选用由公式（3）得到一系列排量综合系数β值（有使用价值的参考值），这是可行的。
2.2.3参照经验数据法
2.2.3.1参照查图法
当给出冷凝结水排量（20℃）时，用查表法：
参照查附录A（资料性附录）美国阿姆斯壮公司排液阀的选型排量图《LD-12不同压力下阿姆斯壮排液阀各种阀座孔径的冷水排量：
ΔP≤13.78MPa》；热凝结水排量取其对应冷凝结水排量的50％～5％（随压差增大而减少，其比值参照查附录A（资料性附录）德国盖斯特拉公司1998年产品样本第9页UNA39型疏水阀排量图：
ΔP≤14.0MPa）。
2.2.3.2同类产品数据参照法
2.2.3.2.1参照甘肃红峰公司同类产品数据
甘肃红峰公司定型蒸汽疏水阀的排量见表3。
表3甘肃红峰公司定型蒸汽疏水阀的排量（压力等级Class系列）
型号
连接方式
公称尺寸
DN
压力
等级
Class
PMA/TMA
MPag/℃
壳体材料
工作压差范围
MPag
最大排量
Kg/h
阀座孔
㎜
ES811
内螺纹
15、20
300Lb
2.8/427
304
0.007～2.8
470
4.7；3.9；3.1；
2.7；2.5；1.9：
ES811W
承插焊
15、20
300Lb
2.8/427
304
0.007～2.8
470
ES811F
法兰
15～50
300Lb
2.8/427
304
0.007～2.8
470
ES011
内螺纹
15、20
300Lb
2.8/427
304
0.033～2.8
470
3.9；3.1；
2.7；2.5；1.9：
ES011W
承插焊
15、20
300Lb
2.8/427
304
0.033～2.8
470
ES211
内螺纹
15、20
300Lb
2.8/427
304
0.033～2.8
470
3.9；3.1；
2.7；2.5；1.9：
ES211W
承插焊
15、20
300Lb
2.8/427
304
0.033～2.8
470
ES211F
法兰
15～25
300Lb
2.8/427
304
0.033～2.8
470
ESH5
内螺纹
15～25
300Lb
2.6/399
WCB
0.01～2.5
320
2.0；1.5；
1.2；1.1；1.0；
ESH5W
承插焊
15～25
300Lb
2.6/399
WCB
0.01～2.5
320
ESH5F
法兰
15～25
300Lb
2.6/399
WCB
0.01～2.5
320
ESU5
内螺纹
15～25
300Lb
2.6/260
CF8
0.01～2.5
320
2.0；1.5；
1.2；1.1；1.0；
ESU5W
承插焊
15～25
300Lb
2.6/260
CF8
0.01～2.5
320
ESU5F
法兰
15～25
300Lb
2.6/260
CF8
0.01～2.5
320
ES5L
内螺纹
15～25
300Lb
2.80/250
20
0.01～2.5
320
2.0；1.5；
1.2；1.1；1.0；
ES5LW
承插焊
15～25
300Lb
2.80/250
20
0.01～2.5
320
ES5LF
法兰
15～25
300Lb
2.80/250
20
0.01～2.5
320
ES8B
内螺纹
15～25
300Lb
1.7/260
WCB
0.01～1.6
600
4.0；3.0；2.0；
ES8BW
承插焊
15～25
300Lb
1.7/260
WCB
0.01～1.6
600
ES8BF
法兰
15～50
300Lb
1.7/260
WCB
0.01～1.6
600
ES8B
内螺纹
15～25
300Lb
1.7/260
WCB
0.01～2.5
600
ES8BW
承插焊
15～25
300Lb
1.7/260
WCB
0.01～2.5
600
ES8BF
法兰
15～50
300Lb
1.7/260
WCB
0.01～2.5
600
ES8BL
内螺纹
15～25
300Lb
2.80/250
20
0.01～2.5
600
ES8BLW
承插焊
15～25
300Lb
2.80/250
20
0.01～2.5
600
ES8BLF
法兰
15～25
300Lb
2.80/250
20
0.01～2.5
600
ESH10
内螺纹
15～25
300Lb
2.6/399
WCB
0.01～2.5
900
4.2；3.0；
ESH10W
承插焊
15～25
300Lb
2.6/399
WCB
0.01～2.5
900
ESH10F
法兰
15～50
300Lb
2.6/399
WCB
0.01～2.5
900
ES12N
内螺纹
15～25
300Lb
2.6/399
WCB
0.01～1.6
1700
ES12NW
承插焊
15～25
300Lb
2.6/399
WCB
0.01～1.6
1700
ES12NF
法兰
15～50
300Lb
2.6/399
WCB
0.01～1.6
1700
ESH12NF
法兰
15～50
300Lb
2.6/399
WCB
0.01～2.5
1100
ESH8N
内螺纹
15～25
600Lb
4.7/371
WCB
0.01～4.5
400
ESH8NW
承插焊
15～25
600Lb
4.7/371
WCB
0.01～4.5
400
ESH8NF
法兰
15～50
600Lb
4.7/371
WCB
0.01～4.5
400
注1：
表中排量为热凝结水连续排量，完整的排量见甘肃红峰公司样本疏水阀排量图。
表3（续）
型号
连接方式
公称尺寸DN
公称压力PN
PMA/TMA
MPag/℃
壳体材料
工作压差范围
MPag
最大排量
Kg/h
阀座孔
㎜
ESH21
内螺纹
15～25
600Lb
4.7/371
WCB
0.01～4.5
1800
ESH21W
承插焊
15～25
600Lb
4.7/371
WCB
0.01～4.5
1800
ESH21F
法兰
15～50
600Lb
4.7/371
WCB
0.01～4.5
1800
ESH26
内螺纹
15～25
600Lb
6.52/500
15CrMo
0.01～6.5
1400
ESH26W
承插焊
15～25
600Lb
6.52/500
15CrMo
0.01～6.5
1400
ESH26F
法兰
15～50
600Lb
6.52500
15CrMo
0.01～6.5
1400
ESH28
内螺纹
15～25
600Lb
6.52/500
15CrMo
0.01～6.5
3500
ESH28W
承插焊
15～25
600Lb
6.52/500
15CrMo
0.01～6.5
3500
ESH28F
法兰
15～50
600Lb
6.52/500
15CrMo
0.01～6.5
3500
ESH401
承插焊
15、20
600Lb
7.61/470
15CrMo
0.7～7.0
340
ESH401
法兰
15～25
600Lb
7.61/470
15CrMo
0.7～7.0
340
ER105
内螺纹
20～40
150Lb
0.7/343
WCB
0.05～0.7
2000
ER105W
承插焊
20～40
150Lb
0.7/343
WCB
0.05～0.7
2000
ER105F
法兰
15～50
150Lb
0.7/343
WCB
0.05～0.7
2000
ER110
内螺纹
15～25
150Lb
1.2/371
WCB
0.05～1.2
3200
ER110W
承插焊
15～25
150Lb
1.2/371
WCB
0.05～1.2
3200
ER110F
法兰
15～50
150Lb
1.2/371
WCB
0.05～1.2
3200
ER116
内螺纹
15～25
300Lb
2.6/399
WCB
0.05～1.6
2800
ER116W
承插焊
15～25
300Lb
2.6/399
WCB
0.05～1.6
2800
ER116F
法兰
15～50
300Lb
2.6/399
WCB
0.05～1.6
2800
ER116L
内螺纹
15～25
300Lb
2.6/399
WCB
0.05～1.6
3920
ER116LW
承插焊
15～25
300Lb
2.6/399
WCB
0.05～1.6
3920
ER116LF
法兰
15～50
300Lb
2.6/399
WCB
0.05～1.6
3920
ERH116
内螺纹
15～25
300Lb
2.6/399
WCB
0.01～2.5
2800
ERH116W
承插焊
15～25
300Lb
2.6/399
WCB
0.01～2.5
2800
ERH116F
法兰
15～50
300Lb
2.6/399
WCB
0.01～2.5
2800
ERH116L
内螺纹
15～25
300Lb
2.6/399
WCB
0.01～2.5
3920
ERH116LW
承插焊
15～25
300Lb
2.6/399
WCB
0.01～2.5
3920
ERH116LF
法兰
15～50
300Lb
2.6/399
WCB
0.01～2.5
3920
ER118
内螺纹
25～50
150Lb
1.7/260
WCB
0.05～1.6
6500
ER118W
承插焊
25～80
150Lb
1.7/260
WCB
0.05～1.6
6500
ER118F
法兰
32～80
150Lb
1.7/260
WCB
0.05～1.6
6500
ERH118
内螺纹
25～50
300Lb
2.6/399
WCB
0.01～2.5
3000
ERH118W
承插焊
25～80
300Lb
2.6/399
WCB
0.01～2.5
3000
ERH118F
法兰
25～80
300Lb
2.6/399
WCB
0.01～2.5
3000
ERH120-16
法兰
40～100
300Lb
2.6/399
WCB
0.05～1.6
8000
ERH120-8
法兰
40～100
300Lb
2.6/399
WCB
0.05～0.8
9000
ERH120-5
法兰
40～100
300Lb
2.6/399
WCB
0.05～0.5
9000
表3（续）
型号
连接方式
公称尺寸DN
压力
等级
Class
PMA/TMA
MPag/℃
壳体材料
工作压差范围
MPag
最大排量
Kg/h
阀座孔
㎜
ERH120-3
法兰
40～100
300Lb
2.6/399
WCB
0.05～0.3
9000
ERH120-1.5
法兰
40～100
300Lb
2.6/399
WCB
0.05～0.15
9000
ER25W
承插焊
15～50
300Lb
2.6/399
WCB
0.05～2.5
4000
ER25F
法兰
15～50
300Lb
2.6/399
WCB
0.05～2.5
4000
ER25W
承插焊
15～50
600Lb
6.5/399
WCB
0.05～6.5
3000
ER25F
法兰
15～50
600Lb
6.5/399
WCB
0.05～6.5
3000
ER25W
承插焊
15～50
600Lb
6.5/427
WC6
0.05～6.5
3000
ER25F
法兰
15～50
600Lb
6.5/427
WC6
0.05～6.5
3000
ESH411W
承插焊
15～25
600Lb
4.79/470
15CrMo
0.05～4.5
800
ESH411F
法兰
15～50
600Lb
4.79/470
15CrMo
0.05～4.5
800
ER415W
承插焊
15～40
600Lb
7.20/480
15CrMo
0.05～6.5
5000
ER415F
法兰
15～40
600Lb
7.20/480
15CrMo
0.05～6.5
5000
ER416W
承插焊
15～50
600Lb
7.20/480
15CrMo
0.05～6.9
8636
ER416F
法兰
15～50
600Lb
7.20/480
15CrMo
0.05～6.9
8636
ER28A
对接焊
15～25
600Lb
8.42/450
15CrMo
0.05～8.0
2200
ER28AW
承插焊
15～25
600Lb
8.42/450
15CrMo
0.05～8.0
2200
ER28AF
法兰
15～50
600Lb
8.42/450
15CrMo
0.05～8.0
2200
ER28B
法兰
15～50
600Lb
8.42/450
15CrMo
0.05～8.0
2200
XDER80
法兰
100
600Lb
8.2/204
WCB
0.05～8.0
30000
ER34W
承插焊
15～50
900Lb
13.48/450
15CrMo
0.2～12.0
4000
ER34F
法兰
15～50
900Lb
13.48/450
15CrMo
0.2～12.0
4000
ER34W
承插焊
15～50
900Lb
14.4/400
15CrMo
0.2～14.0
4000
ER34F
法兰
15～50
900Lb
14.4/400
15CrMo
0.2～14.0
4000
ER35W
承插焊
25～40
1500Lb
14.88/400
A105
0.2～14.0
8000
ER35F
法兰
25～50
1500Lb
14.88/400
A105
0.2～14.0
8000
注1：
“压力等级Class”栏其值表示用户要求的疏水阀接口的压力等级Class，其值不一定表示疏水阀壳体的压力等级Class。
疏水阀接口法兰：
同一压力等级Class的疏水阀壳体的接口压力等级Class可不同：
可配相等或更高或更低压力等级Class的接口法兰。
钢制疏水阀壳体常常焊接不同压力等级Class、公称压力和公称尺寸的连接法兰，为避免混乱，国际惯例法兰连接钢制疏水阀的端法兰的压力等级Class、公称尺寸DN或公称压力PN标注在法兰外园周上。
疏水阀接口承插焊、对焊、内螺纹的压力等级Class不小于3000Lb，都可满足用户接口压力等级C
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