节流装置的计算主要涉及设计计算和校验计算两大类,以下是详细介绍:
一、设计计算步骤
设计计算旨在根据给定的管道条件和流体参数,设计一套符合要求的节流装置,包括节流件开孔直径、差压变送器量程、安装位置以及总流量测量的不确定度等。其计算步骤如下:
收集原始数据:
流体名称及组成
最大、最小、常用流量
工作压力和温度及其变化范围
允许压力损失
管道材质及20℃时的内径D₂₀
管道内表面情况及敷设情况
辅助计算:
确定工作状态下流体的密度、粘度、压缩系数
计算工作状态下的管道内径D及节流件孔径d(考虑温度对材质的影响)
确定差压上限ΔP:
差压上限的选择需结合允许压力损失和预计流量范围综合确定
若用户对压力损失无特别要求,可根据流量公式计算差压上限
若用户对压力损失有规定,则需根据规定简单确定差压上限
计算节流件开孔直径d:
根据流量公式及标准节流装置的流出系数、膨胀系数等参数进行计算
采用迭代计算方法,通过不断调整假设值,使计算结果满足精度要求
校核与误差估计:
验证设计的节流装置在流量范围、压力损失等方面是否符合要求
估计测量流量误差,确保测量结果的准确性
二、校验计算步骤
校验计算旨在根据已知的节流装置和流体参数,对测得的流量值进行校验。其计算步骤如下:
迭代公式准备:
根据已知条件重新组合流量方程,将已知值组合在方程的一边,未知值组合在方程的另一边
对于孔板,可设流出系数Co的初始值(如Co=0.5961+0.0261β²-0.216β⁴)
对于喷嘴,可设流出系数Co的初始值(如Co=0.9900+0.2262β⁴.¹)
辅助计算:
计算工作状态下的管道内径D及节流件孔径d
计算直径比β=d/D
计算可膨胀性系数ε(根据节流件的不同,采用相应的计算公式)
迭代计算:
将假设的流出系数Co代入流量方程,计算变量X₁=CoA₁(其中A₁为节流装置的开孔截面积)
根据X₁计算雷诺数Rep,并根据不同的节流件选择不同的流出系数计算公式计算流出系数C₁
计算差值Δa₁=A₁-C₁A₁(其中A₁为根据流量公式计算的理想流量值)
将C₁代入流量方程,得到新的变量X₂=C₁A₁,并重复上述步骤计算流出系数C₂和差值Δa₂
采用弦截法等迭代计算方法,不断调整假设值,直到满足精度要求为止
结果分析:
根据迭代计算结果,得到实际的流量值
将实际流量值与测得的流量值进行比较,分析误差原因
三、计算公式
节流装置的流量基本方程式是基于流体流经节流装置时产生的压力差来计算流量的。其体积流量公式和质量流量公式分别如下:
体积流量公式:
其中:为体积流量(单位:);为流量系数(与节流装置形式、雷诺数、取压方式等相关);为膨胀校正系数(可压缩流体使用,不可压缩流体);为节流元件开孔截面积(单位:);为节流装置前后压力差(单位:);为节流前流体密度(单位:)
质量流量公式:
其中:为质量流量(单位:);其他参数含义同上。


