管路限流孔板的设置及设计说明

I 第一种 管路限流孔板的设置

1. 总则

1.1 目的

化工厂、石油化工厂装置管路的限流孔板设置在管道上，用于限制流体的流量或降低流体的压力。

1.2 围

管路的限流孔板应用于以下几个方面：

限流孔板为一同心锐孔板，用于限制流体的流量或降低流体的压力。流体通过孔板就会产生压力降，通过孔板的流量则随压力降的增大而增大。但当压力降超过一定数值，即超过临界压力降时，不论出口压力如何降低，流量将维持一定的数值而不再增加。限流孔板就是根据这个原理用来限制流体的流量或降低流体的压力。

1.2.1工艺物料需要降压且精度要求不高。

1.2.2在管道中阀门上、下游需要有较大压降时，为减少流体对阀门的冲蚀，当经孔板节流不会产生气相时，可在阀门上游串联孔板。

1.2.3流体需要小流量且连续流通的地方，如泵的冲洗管道、热备用泵的旁路管道（低流量保护管道）、分析取样管等场所。

1.2.4需要降压以减少噪声或磨损的地方，如放空系统。

1.3 编制依据：

化学工程学会《工艺系统工程设计技术规定》HG/T20570.15-1995第15篇管路限流孔板设置。

*本规定除注明外，压力均为绝对压力。

2 分类及选型要点

2.1 分类

限流孔板按孔板上开孔数分为单孔板和多孔板；按板数可分为单板和多板。

2.2 选型要点

2.2.1气体、蒸汽

为了避免使用限流孔板的管路出现噎塞流，限流孔板后压力（P 2）不能小于板前压力（P 1）的55%，即P 2≥0.55P 1，因此当P 2<0.55P 1时，不能用单板，要选择多板，其板数要保证每板后压力大于板前压力的55%。

2.2.2液体

2.2.2.1当液体压降小于或等于2.5MPa 时，选择单板孔板。

2.2.2.2当液体压降大于2.5MPa 时，选择多板孔板，且使每块孔板的压降小于2.5MPa 。

2.3 孔数的确定

2.3.1管道公称直径小于或等于150mm 的管路，通常采用单孔孔板；大于150mm 时，采用多孔孔板。

2.3.2多孔孔板的孔径（d o ），一般可选用12.5mm,20mm,25mm,40mm 。

在计算多孔孔板时，首先按单孔孔板求出孔径（d ），然后按式（2.3）求取选用的多孔孔板的孔数（N ）。

22/o d d N （2.3）

式中

N ——多孔限流孔板的孔数，个；

d ——单孔限流孔板的孔径，m ；

d o ——多孔限流孔板的孔径，m ；

3 计算方法

3.1 单板孔板

3.1.1 气体、蒸汽

3.1.1.1 气体、蒸汽的单板孔板按式(3.1-1)计算： W C d P M ZT k k P P P P k k k =???--??????+43780211212211.()()()() (3.1-1) 式中

W ——流体的重量流量，kg/h ；

C ——孔板流量系数，由Re 和d 0/

D 值查图6.1； d o ——孔板孔径，m ；

D ——管道径，m ；

P 1——孔板前压力，Pa ；

P 2——孔板后压力或临界限流压力，取其大者，Pa ； M ——分子量；

Z ——压缩系数，根据流体对比压力(P r )对比温度T r 查气体压缩系数图求取； T ——孔板前流体温度，K ；

K ——绝热指数，k =C p /C v ；

C P ——流体定压比热容，kJ/(kg ·K)；

C V ——流体定容比热容， kJ/(kg ·K)。

3.1.1.2 临界限流压力(P c )的推荐值

饱和蒸汽：P c =0.58P 1

过热蒸汽及多原子气体：P c =0.55P 1

空气及双原子气体：P c =0.53P 1

上述三式中P 1为孔板前的压力。

3.1.2 液体

液体的单板孔板按式(3.1-2)计算：

Q C d P =??1284502.?γ (3.1-2)

式中

Q ——工作状态下体积流量，m 3/h ；

C ——孔板流量系数，由Re 值和d 0/

D 查图6.1求取； d o ——孔板孔径，m ；

△P ——通过孔板的压降，Pa ；

γ——工作状态下的相对密度，(与4℃水的密度相比)。

3.2 多板孔板

3.2.1 气体、蒸汽

3.2.1.1 先计算出孔板总数及每块孔板前后的压力(见下图)

以过热蒸汽为例：

P /

1=0.55P 1

P /2=0.55P /1

……

P 2=0.55P /n-1

P 2=(0.55)n P 1

n=lg(P 2/P 1)/lg0.55

=-3.85lg(P 2/P 1) (3.2-1)

n 圆整为整数后重新分配各板前后压力，按式(3.2-2)求取某一板的板后压力：

()P P P P m n m '/'/=?-2111 (3.2-2) 式中

n ——总板数；

P 1——多板孔板第一块板板前压力，Pa ；

P 2——多板孔板最后一块板板后压力，Pa ；

P m '——多板孔板中第m 块板板后压力，Pa ；

3.2.1.2 根据每块孔板前后压力，计算出每块孔板孔径，计算方法同单板孔板。同样n 圆整为整数后，重新分配各板前后压力。

3.2.2 液体

3.2.2.1 先计算孔板总数(n)及每块孔板前后的压力

按式(3.2-3)计算出n ，然后圆整为整数，再按每块孔板上压降相等，以整数(n)来平均分配每板前后压力： n P P =-?126

2510. (3.2-3) 式中n 、P 1、P 2定义同前。

3.2.2.2 计算每块孔板孔径，计算方法同单板孔板计算法。

3.3 气-液两相流

先分别按气-液流量用各自公式计算出d L 和d v ，然后以下式求出两相流孔板孔径： d d d L v =+22 (3.3)

式中

d ——两相流孔板孔径，m ；

d L ——液相孔板孔径，m ；

d V ——气相孔板孔径，m ；

3.4 限流作用的孔板计算

按式(3.1-1)或式(3.1-2)或式(3.3)计算孔板的孔径(d 0)，然后根据d 0/D 值和k 值由表

6.2查临界流率压力比(γc )，当每块孔板前后压力比P 2/P 1≤γc 时，可使流体流量限制在一定数值，说明计算出的d 0有效，否则需改变压降或调整管道的管径，再重新计算，直到满足要求为止。

3.5 孔板厚度计算

当流体温度小于375℃时 ?P D H ?=6

.31 当流体温度大于375℃时 σ?P D H ?=

式中

H ——孔板厚度，毫米；

△P ——孔板压降，公斤/厘米2

； D ——管子径，毫米；

σ——允许应力，公斤/厘米2

；

?——挠度系数。钢材的挠度系数按公式8-5进行计算；

m

m

m m 1lg 1225

.11312.06188.0---=? （8-5）

式中 m ——锐孔面积与管子截面积之比。当已知

D

d

值时，可从表3-1直接查出?值。 表3-1挠度系数?

4 计算实例

例1. 有一股尾气经孔板降压后去燃料气管网，气体组成如下：

组成 CH 4 H 2 N 2 Ar NH 3 V%

6.09

63.38

29.08

1.43

0.02

1.305?10-5

mPa ·s ，降压后气体绝对压力为2.0MPa ，降压前管子径D =38.1mm ，计算限流孔板尺寸。

解：按式(3.2-1)计算所需孔板数 总板数 n=-3.85lg (P 2/P 1) =-3.85lg (2.0/10.3) =2.74 取 n = 3

再按式(3.2-2)计算：

MPa

P MPa P MPa P P P P P m m 00.245.3)3.10/ …… 此处隐藏：4095字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……