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薄壁锐孔孔板流量计算方法比较分析

2021-01-06陈平平

化肥设计 2020年6期

夏 智,陈平平

(1.中国五环工程有限公司,湖北 武汉 430223;2.福建联合石油化工有限公司,福建 泉州 362800)

作为节流元件的一种,孔板广泛应用于工业实践中。在化工系统设计过程中,孔板应用主要有以下几类:①作为管道元件限制流体的流量或降低流体的压力;②作为孔板流量计的一次元件。而针对不同的用途,不同的研究者所采用的计算方法也不尽相同,因而不同的行业标准规范、书籍、专业软件中孔板的计算公式各不相同,这也导致在实际工程计算过程中对不同的公式难以选择,也难以判断其准确性。

因此,笔者基于Bendict[1]的工作,从一般的单相流薄壁孔板流通方程出发,对常用的孔板流量计算公式进行比较分析,可以发现不同计算方法所采用的简化假设的适用范围,从而判断其准确性,用于指导工程实践。

1 单相流孔板的一般流通方程

单相流孔板的流动见图1,在a截面前流体未受孔板节流的影响,b截面为孔板处截面,c截面处流束收缩最小,平均流速最大。由于篇幅所限,这里不给出计算单相流孔板流量具体的推导过程,仅给出一般公式,其本质上是基于动量守恒方程和绝热方程推导得到的[1]。

图1 孔板流形示意

1.1 不可压缩流体

(1)

1.2 可压缩流体

(2)

其中,qm为孔板流通的质量流量;p为压力;ρ为密度;A为截面积;Cc为收缩系数,即Cc=A3/A2,一般Cc=0.5-1;Cv为速度系数,即在c截面处实际流速与理想流体流速的比值,用于表征实际能量损失;β为b截面直径与a截面直径比,即β=d/D;k为等熵指数指数,一般情况可以取理想气体绝热指数。……

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