節(jié)流孔板的原理

1、節(jié)流孔板的原理節(jié)流孔板的原理管道的前后壓差較大時，往往采用增加節(jié)流孔板的方式，其原理是：流體在管道中流動時，由于孔板的局部阻力，使得流體的壓力降低，能量損耗，該現(xiàn)象在熱力學上稱為節(jié)流現(xiàn)象。該方式比采用調(diào)節(jié)閥要簡單，但必須選擇 得當，否則，液體容易產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象，影響管道的安全運行。1 汽蝕現(xiàn)象節(jié)流孔板的作用，就是在管道的適當?shù)胤綄⒖讖阶冃?，當液體經(jīng)過縮口，流束會變細或收縮。流束的最小橫斷面出現(xiàn)在實際縮口的下游，稱為縮流斷面。在縮流斷面處，流速是最大的，流速的增加伴隨著縮流斷面處壓力的大大降低。當流束擴展進入更大的區(qū)域，速度下降，壓力增加，但下游壓力不會完全恢復到上游的壓力，這是由于較大內(nèi)部紊流和

2、能量消耗的結果。如果縮流斷面處的壓力 pvc 降到液體對應溫度下的飽和蒸汽壓力 pv 以下，流束中就有蒸汽及溶解在水中的氣體逸出，形成蒸汽與氣體混合的小汽泡，壓力越低，汽泡越多。如果孔板下游的壓力 p2 仍低于液體的飽和蒸汽壓力，汽泡將在下游的管道繼續(xù)產(chǎn)生，液汽兩相混合存在，這種現(xiàn)象就是閃蒸。如果下游壓力恢復到高于液體的飽和蒸汽壓力，汽泡在高壓的作用下，迅速凝結而破裂，在汽泡破裂的瞬間，產(chǎn)生局部空穴，高壓水以極高的速度流向這些原汽泡占有的空間，形成一個沖擊力。由于汽泡中的氣體和蒸汽來不及在瞬間全部溶解和凝結，在沖擊力作用下又分成小汽泡，再被高壓水壓縮、凝結，如此形成多次反復，并產(chǎn)生一種類似于我

3、們可以想象的砂石流過管道的噪音，此種現(xiàn)象稱為空化（見圖 2）。流道材料表面在水擊壓力作用下，形成疲勞而遭到嚴重破壞。我們把汽泡的形成、發(fā)展和破裂以致材料受到破壞的全部過程稱為汽蝕現(xiàn)象。閃蒸和空化的主要區(qū)別在于汽泡是否破裂。存在閃蒸現(xiàn)象的系統(tǒng)管道，由于介質(zhì)為汽水兩相流，介質(zhì)比容和流速成倍增加，沖刷表面磨損相當厲害，其表現(xiàn)為沖刷面有平滑拋光的外形。閃蒸也產(chǎn)生噪音和振動，但其聲級值一般為 80 dB 以下，不超出規(guī)范規(guī)定的許可范圍?？栈瘎t不然，汽泡破裂和高速沖擊會引起嚴重的噪音，管道振動大，在流道表面極微小的面積上，沖擊力形成的壓力可高達幾百甚至上千兆帕，沖擊頻率可達每秒幾萬次，在短時間內(nèi)就可能引起

4、沖刷面的嚴重損壞，其表現(xiàn)為沖刷面會產(chǎn)生類似于煤渣的粗糟表面。而且，由液體中逸出的氧氣等活性氣體，借助汽泡凝結時放出熱 量，也會對金屬起化學腐蝕作用。不管是閃蒸還是空化，都會對管道造成不同程度的損害，對安全運行均是不利的，因此，選擇節(jié)流孔板時應避免這兩種情況的發(fā)生。由于孔板下游的壓力往往高于液體的飽和蒸汽壓力，因此，選擇節(jié)流孔板時，最主要是防 止空化的產(chǎn)生。2 防止流體產(chǎn)生汽蝕的方法對于汽蝕，沖刷面換用高級材料不是徹底解決問題的辦法，控制縮流斷面處的壓力 pvc，保持該壓力不低于液體的飽和蒸汽壓力 pv，才是防止汽蝕產(chǎn)生的一項根本措施。對于壓降較大的管道，可通過多級降壓，確保介質(zhì) 經(jīng)過每一個縮流

5、斷面時壓力都大于液體的飽和蒸汽壓力。3 節(jié)流孔板壓差的計算為了計算節(jié)流孔板的壓差，需引入一個新的概念阻塞流壓差 ps。當孔板兩端的壓差 p 增加時，流量 qm 也增加，當壓差 p 增大到一定值時，縮口處的壓力 pvc 下降到流體飽和蒸氣壓力 pv 以下，一部分流體汽化，管道流量不再隨壓差增加而增加，即形成所謂阻塞流現(xiàn)象。此時，孔板兩端的壓差稱為阻塞流壓差 ps。當節(jié)流孔板的實際壓差 p 小于其對應的 ps時，就可避免閃蒸或汽蝕的發(fā)生。當管道兩端壓差較大時，可采用多級減壓，但每一級節(jié)流孔板的實際壓差 p 均應小于本級入口對應的 ps。根據(jù)文獻，多級節(jié)流孔板的的壓降按幾何級數(shù)遞減，當?shù)?1 級節(jié)流

6、孔板實際壓降為 p1 時，第 2 級孔板減壓至 p1/2，第 3 級孔板減壓至 p1/22 ，第 4 級孔板減壓至 p1/23 ，第 n+1 級孔板減壓至 p1/2n，直減到末級孔板后壓力接近所需壓力為止。以某廠凝補泵再循環(huán)管為例，在機組運行過程中，發(fā)現(xiàn)管道振動大。分析原因為：凝補泵在正常運行時，出口壓力約 1.5 MPa，補給水箱進口處的壓力約 0.12 MPa，當泵出口的除鹽水經(jīng)再循環(huán)管回流至補給水箱時，由于壓差較大，且管道上只裝了一個電動閘閥而非調(diào)節(jié)閥，因此引起振動。為了減少振動，在第一次設計變更中，采用增加節(jié)流孔板的方式，實際運行后，泵出口的管道振動有所改善，但節(jié)流孔板后的管道出現(xiàn)汽蝕

7、現(xiàn)象。說明靠增加節(jié)流孔板來進行降壓的思路是對的，但孔板的選擇應有所調(diào)整。 3.1 孔板級數(shù)的確定考慮管道受靜壓差 44.012 kPa 的影響，孔板兩端最大壓差式（1）至式（3）中：p1孔板入口壓力；pc熱力學臨界壓力，對于水，pc=22.5 MPa；FL液體壓力恢復系數(shù)，暫定為 0.9；FF臨界壓力比系數(shù)。由于 p1=1.5 MPa，p2=0.165 MPa，20 時 pv=2.338 5 kPa，根據(jù)式（1）至式（3），得 ，。由于 p ps，且 p2pv，所以采用 1 級節(jié)流孔板將產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象。為了避 免汽蝕的發(fā)生，至少應裝 2 級節(jié)流孔板。3.2 孔板壓降的確定根據(jù)前面的分析，當采用

8、1 級節(jié)流時，孔板壓差大于阻塞流壓差，采用多級節(jié)流降壓后，第 1 級節(jié)流孔板的實際壓差應小于阻塞流壓差，其壓差的大小取決于第 2 級孔板，多級節(jié)流孔板的壓降按幾何級數(shù)遞減。因此， 若采用 2 級節(jié)流孔板，則其中 p1=0.89 MPa， p2= p1/2=0.445 MPa。為了防止節(jié)流孔板發(fā)生汽蝕，應以阻塞流壓差 ps 為準則，驗算各級節(jié)流孔板壓差：第一級孔板的阻塞流壓差 ps1=1.213 MPa p1；第二級孔板的阻塞流壓差 ps2=0.92×(1.5 0.89)MPa 0.957×0.002338 5MPa=0.492 3 MPa p2。因此，每級節(jié)流孔板后都不會出

9、現(xiàn)汽蝕 現(xiàn)象，采用 2 級節(jié)流孔板是合理的。4 節(jié)流孔板孔徑的計算根據(jù) DL/T 5054 1996火力發(fā)電廠汽水管道設計技術規(guī)定，水管 道節(jié)流孔板孔徑可按下式計算：（4） 式中：dk節(jié)流孔板的孔徑； 水的密度。舉個例子，根據(jù)現(xiàn)場的實際運行數(shù)據(jù)，正常運行時熱井的補水量約 20t/h，泵出口壓力約 1.5 MPa，扣除泵進口壓力，揚程約 134 m，查性能曲線，對應的流量為 136.8 t/h，即經(jīng)再循環(huán)管回流至補給水箱的除鹽水量約 116 t/h。根據(jù)式（4）得：第 1 級節(jié)流孔板孔徑 dk1=40.68 mm，取 40.7 mm；第 2 級節(jié)流孔板孔徑 dk2=48.37 mm，取 48.5

10、 mm。在該管道的第一次設計變更時，流量按常規(guī)泵的再循環(huán)量（最大流量的30%）選取，取 60 t/h ，且壓降沒按幾何級數(shù)遞減考慮，兩級孔板孔徑均為 33 mm。根據(jù)實際運行情況，經(jīng)再循環(huán)管回流至補給水箱的除鹽水量應約 116 t/h，但由于節(jié)流孔板的限流作用，流經(jīng)再循環(huán)管的水量最大只能是第 2 級節(jié)流孔板阻塞流時的流量。因第 2 級節(jié)流孔板后的壓力大于液體的飽和蒸汽壓力，故第 2 級節(jié)流孔板后出現(xiàn)汽蝕現(xiàn)象，管道產(chǎn)生較大振動和 噪音。在實際工程應用中，將多級節(jié)流孔板用于減壓系統(tǒng)是切實可行的，為了防止管道發(fā)生汽蝕，選擇節(jié)流孔板時，一定要根據(jù)管道的實際情況，計算出 孔板數(shù)量和孔徑限流孔板限流孔板是

11、在工藝流程中，為了限制某種介質(zhì)的流量時，而在介質(zhì)管路中安裝具有極小孔徑的限流元件，它具有結構簡單、 安裝方便，限流性能可靠的優(yōu)點，而被廣泛采用。根據(jù)用戶要求可以單獨供應限流件，也可以配套供 應安裝法蘭，還可以供應前后直管段。主要技術參數(shù)：1、 公稱壓力：1.032MPa2、 公稱通徑:10500mm 單片限流孔板 LGBX-10300單級限流孔板 LGBX-30/6969/69高溫節(jié)流桿 LGBX-15/6929/69疏水管多級限流孔板 LGBX-1/6914/69給水泵再循環(huán)多級節(jié)流孔板 LGBX-1/3131/31單片限流孔板LGBX-10300疏水管用多級節(jié)流孔板LGBX-1/6914/

12、69高溫節(jié)流桿LGBX-15/6929/69單級節(jié)流孔板LGBX-30/6969/69給水泵再循環(huán)多級節(jié)流裝置LGBX-1/3131/3111、LGKJ 系列環(huán)形孔板環(huán)形孔板主要由測量管及與測量管同軸的圓板節(jié)流件所組成 ,兩者之間在節(jié)流件下游側用支撐架連接 ,因此在測量管與圓板節(jié)流件之間形成了一個環(huán)形流通截面 , 稱之為環(huán)形孔板 , 從根本上消除了常規(guī)孔板的滯流區(qū)和積存區(qū),特別適用于測量煤氣、廢氣、紙漿、礦漿、原油、污水、化工溶液等介 質(zhì)流量。供貨范圍公稱壓力：0.632MPa公稱直徑： 40 3000保溫形環(huán)形孔板 40Dn環(huán)形孔板600典型型號：典型型號：LGKJ-200（ 219×6）-4LGK