節(jié)流孔板的原理

1、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，這是由于較大內部紊流和能量消耗的結果

2、。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)生一種類似于我們可以想象的砂石流過管道的

3、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，由于介質為汽水兩相流，介質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，在短時間內就可能引起沖刷面的嚴重損壞，其表現(xiàn)為沖刷

4、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，確保介質經(jīng)過每一個縮流斷面時壓力都大于液體的飽和蒸汽壓力

5、。 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)?級節(jié)流孔板實際壓降為p1時，第2級孔板減壓至p1/2，第3級孔板減壓至p1

6、/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整。 3.1孔板級數(shù)的確定 考慮管

7、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p=1335 MPa，ps=1213 MPa。由于pps，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

8、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 MPap1；第二級孔板的阻塞流壓差ps2=0.92×(1.50.89)MPa0.957×0.002 338 5MPa=0.492 3 MPap2。因此，每級節(jié)流孔板后都不會出現(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 50541996火力發(fā)電廠汽水管

9、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20 t/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 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

10、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在工藝流程中，為了限制某種介質的流量時，而在介質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

11、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-1/6914/69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、化工溶液等介質流量。供貨范圍公稱壓力：0.632MPa公稱直徑：403000環(huán)形孔板 典型型號：    LGKJ-200（219×6）-4保溫形環(huán)形孔板 40Dn600 典型型號：   LGKJ-400（426×8）-4