不可壓縮流體減壓閥修正系數

                      不可壓縮流體減壓閥修正系數

                       上海申弘閥門有限公司

之前介紹減壓閥型號編制方法，現在介紹不可壓縮流體減壓閥修正系數不可壓縮流體的數據評估程序
  ①非阻塞流
  非阻塞流的不可壓縮流體的基本流量方程式為：控制閥類型修正系數F。的試驗程序
    控制閥類型修正系數Fd考慮的是閥內件幾何形狀對雷諾數的影響。它被定義為單流路水力直徑與節流孔直徑之比，其中節流孔的面積等于給定行程下所有相同流路面積的總和。控制閥類型修正系數Fd應在所需行程下測量。它的值僅能按6.1.4.4(7)5)⑤所列程序在*層流的條件下進行測量。*層流被定義為/Re／R保持恒定，允差范圍為±5%的條件（典型特征是R。。值低數據評估程序見控制閥類型修正系數R的計算。

管道尺寸的確定應在充分分析實際情況的基礎上進行，對給定的流量，管徑的大小與管道系統的一次投資（材料和安裝）、操作費（動力消耗和維修）和折舊費等有密切的關系。因此，應根據這些費用做出經濟比較，并使管道系統的總壓力降控制在給定的工作壓力范圍內，以選擇適當的管徑，此外還應考慮安全流速及其它條件的限制。在選定管道系統管徑時，應考慮以下幾個原則。
1.1不可壓縮流體減壓閥修正系數流量的考慮
管道的設計應滿足工藝對管道的要求，其流通能力應按照正常操作條件下的大流量考慮，其大壓力降應不超過工藝允許值，其流速應保證在根據介質性質所確定的安全流速的范圍內。

1.2綜合權衡建設費用和運行費用
隨著管徑的增大，不僅增加了管壁厚度和管子重量，
1.3流速的選擇
不同流體按其性質、狀態和操作要求的不同，
1.4高速流體管道
當流體突然改變方向（例如在彎頭或三通中），垂直于流向的表面局部壓力會急劇增加，它是流速、密度和初始壓力的函數。而流速反比于管道直徑的平方，所以高速流體管道尺寸的確定需要慎重。
2.管徑的初步確定
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調式減壓閥,水減壓閥管道壓力降計算是確定管道直徑的重要依據；是系統水力學計算的一個重要組成部分。在化工工藝設計中，管徑的選擇是一個重要課題，如果管線直徑過大，雖然管線壓力降減小了，但隨著管徑增大會導致管道投資成本的增加；但如果管線直徑過小，管線壓力降較大，需要高揚程的增壓設備，這樣不僅增加設備投資同時導致整個裝置的能耗增加，運行成本升高。因此，管徑的合理、經濟選擇對于一個化工裝置設計相當重要。但如果想要經濟、合理的選擇管徑，管道壓力降的計算就是重要的依據。下面介紹一下如何初步確定管道管徑。
根據流體的性質，按照工藝過程要求，按照實際經驗數據或者資料值選定流速或允許壓力降值，同時，估計管道長度（包括管件當量長度），再按下述方法初選管徑。
1）當選定流速時，管徑計算方法為：

式中：di'—管道內徑，mm；
      qv—操作條件下流體的體積流率，m3/h；
      u —流體流速，m/s。
2）當選定每100m管長的壓力降時，管徑的計算方法為：

式中：ρ—流體密度，kg/m3；
      μ—流體運動黏度，mm2/s（與厘沲（cSt）同值）；
     ΔP100—每百米管長允許壓力降，kPa。
3）根據允許壓力降和流量，從資料表中選擇管徑。
當管道的走向、長度、閥門和管件的設置情況確定后，應計算管道的阻力，據此確定管徑。
3.不可壓縮流體的管道壓力降[1-2]
在一般的壓力下，壓力對液體密度的影響很小，即使在高達35MPa的壓力下，密度的減小值仍然很小。因此，液體可視為不可壓縮流體。當氣體管道進出口端的壓差小于進口端壓力的20%時，氣體可以近似地按不可壓縮流體計算管徑，其誤差在工程允許范圍之內，此時，氣體密度可按以下不同情況取值：當管道進出口端的壓力差小于進口壓力10%時，可取進口或出口端的密度；當管道進出口端的壓差為10%~20%時，應取進出口平均壓力下的密度。
計算不可壓縮流體的管道壓力降的方法如下：
3.1確定流體的流動狀態
1）流體的流動狀態用雷諾數Re表示，雷諾數可用下式計算：

式中：Re—雷諾數；
            di'—管道內徑，mm；
ρ—流體密度，kg/m3；
μa—流體動力黏度，mPa·s（與厘泊（cP）同值）；
u —流體流速，m/s。
2）當雷諾數≤2000時，流體的流動處在滯流狀態，管道的阻力只與雷諾數有關。這是因為管壁上凹凸不平的地方都被平穩滑動著的流體層所掩蓋，流體在此層上流過如同在光滑管上流過一樣。
3）當雷諾數為2000~4000時，流體的流動處在臨界區，或者是滯流或湍流，管道的阻力不能做出確切關聯。
4）當雷諾數如下式時，流動狀態為湍流（過渡區），但管道的阻力是雷諾數和相對粗糙度的函數。

式中：ε—管壁的粗糙度，mm，其值詳見表1所示。
             ε/ di'—管壁的粗糙度。
5)當雷諾數符合下列判斷式時：

流動狀態處于粗糙管湍流區（*湍流區），管道的阻力僅是管壁的相對粗糙度的函數，這是因為在該區，粗糙管壁的凸出部分伸到湍流主體中，加劇了質點的碰撞，致使流體中的黏性力不起作用。因此，包括μ的雷諾數不再影響λ的大小。

3.2管道壓力降
流體在管道中流動時的壓力降可分為直管壓力降和局部障礙所產生的壓力降。局部障礙系指管道中的管件、閥門、流量計等。如圖2所示。

圖2化工裝置管道的管件

式中：△Pp—管道壓力降，kPa；
      △Pf—直管壓力降，kPa；
      △Pt—局部壓力降，kPa。
考慮到估計的直管長度和管件數量的不準確性，計算出的  △Pp應乘以1.15安全系數作為設計值。 對于無附接管件的閥，F，-1，并且在紊流條件下FR =l。
  ②阻塞流
  對于阻塞流應考慮兩種情況：
  a)無附接管件
  當控制閥無附接管件時：
注：對無附接管件的閥，在阻塞流條件下足以產生流動的大壓差為
    b)帶附接管件
    當控制閥帶附接管件時：
    注：對于帶附接管件的控制閥'阻塞流條f動的大壓差為：
    ③流量系數C的計算
    流量系數c可按K,或Cv來計算，N、的合適值見表6-8它取決于所選系數和壓力的測量單位。
    用6-1.4.4(7)5)①得到的數據，代人下式計算各次流量試驗的C：
    對于規定溫度范圍內的水
    每次流量試驗得到的3個值中，大值不應比小值大4%以上。如果差值超過此允差，應重復進行流量試驗。如果差值較大是由于空化引起的，則應在較高的入口壓力下重復試驗。
    每一行程的流量系數應該是3個試驗值的算術平均值，圓整到不多于3位有效數字。
    ④液體壓力恢復系數F．。和液體壓力恢復系數和管道幾何系數的復合系數F—,t的計算
    系數F．和F．，可用6.1.4.4(7)5)②所獲數據和下式計算。
    a)無附接管件時
    當控制閥無附接管件時：
    F，一減壓閥后丟
對于規定溫度范圍內的水,pl／P。一1，并且FF =0. 96。
b)帶附接管件
當控制閥帶附接管件時：對于規定溫度范圍內的水呻/Po一1，并且FF =0. 96。
⑤管道幾何形狀系數FP的計算
用6.1 4.4(7)5)③獲得的試驗數據的平均值，按下式計算：對于規定溫度范圍內的水，P，//p一1。
⑥液體臨界壓力比系數Fr的計算
R計算如下：
    這里pv是人口溫度下流體蒸汽的壓力。試驗樣品的CF，采用6.1.4.4(7)5)②的標準方法確定。
    ⑦雷諾數系數民的計算
    用6.1 4.4(7)5)⑥所述程序和式( 6- 14)得出的試驗數據來獲得近似c值。這個c相
當于CF。，用近似c除以控制閥在同一行程上按6.1.4.4(7)5)①規定的試驗條件進行試驗得到的c，獲得Fn。盡管可采用任一種實驗者認為合適的方式使這些數據相互關聯，但是被證實，能提供滿意的相互關系的方法都要用到控制閥雷諾數，控制閥雷諾數由式(6一15)計算：
    ⑧控制閥類型修正系數F．，的計算
    用6.1.4.4(7)j)⑤獲得的試驗數據，按下式計算F：

    此式需用試差法求得λ值。
粗糙管的湍流區臨界區：

3）局部阻力
a.當量長度法：各種管件、閥門和流量計等的當量長度值可查閱相關資料中的數據代入直管壓力降計算公式中進行計算。
b.局部阻力系數法：
式中：k—每個管件、閥門等的阻力系數。
4）流體由管道進入容器（出管嘴）或由容器進入管道（入管嘴）處的壓力降可按下式計算：
出管嘴：入管嘴：
4.管徑的終確定
管徑應根據設計的管長和閥門管件數量以及初選的管徑經壓力降計算并與管道允許的壓力降比較后確定。當計算的管道壓力降小于管道允許的壓力降時，初選的管徑可以采用，否則應向較大規格調整管徑并進行阻力復核。與本產品相關論文：減壓閥壓力溫度額定值