Question

节流孔板的压差计算

Answer 1

为了计算节流孔板的压差，需引入一个新的概念——阻塞流压差Δps。当孔板两端的压差Δp增加时，流量qm也增加，当压差Δp增大到一定值时，缩口处的压力pvc下降到流体饱和蒸气压力pv以下，一部分流体汽化，管道流量不再随压差增加而增加，即形成所谓阻塞流现象。此时，孔板两端的压差称为阻塞流压差Δps。当节流孔板的实际压差Δp小于其对应的Δps时，就可避免闪蒸或汽蚀的发生。当管道两端压差较大时，可采用多级减压，但每一级节流孔板的实际压差Δp均应小于本级入口对应的Δps。
根据文献，多级节流孔板的的压降按几何级数递减，当第1级节流孔板实际压降为Δp1时，第2级孔板减压至Δp1/2，第3级孔板减压至Δp1/22，第4级孔板减压至Δp1/23，……，第n+1级孔板减压至Δp1/2n，直减到末级孔板后压力接近所需压力为止。
以某厂凝补泵再循环管为例，在机组运行过程中，发现管道振动大。分析原因为：凝补泵在正常运行时，出口压力约1.5 MPa，补给水箱进口处的压力约0.12 MPa，当泵出口的除盐水经再循环管回流至补给水箱时，由于压差较大，且管道上只装了一个电动闸阀而非调节阀，因此引起振动。为了减少振动，在第一次设计变更中，采用增加节流孔板的方式，实际运行后，泵出口的管道振动有所改善，但节流孔板后的管道出现汽蚀现象。说明靠增加节流孔板来进行降压的思路是对的，但孔板的选择应有所调整。 考虑管道受静压差44.012 kPa的影响，孔板两端最大压差
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式（1）至式（3）中：
p1——孔板入口压力；
pc——热力学临界压力，对于水，pc=22.5 MPa；
FL——液体压力恢复系数，暂定为0.9；
FF——临界压力比系数。
由于p1=1.5 MPa，p2=0.165 MPa，20 ℃时pv=2.338 5 kPa，根据式（1）至式（3），得Δp=1?335 MPa，Δps=1?213 MPa。由于Δp>Δps，且p2>pv，所以采用1级节流孔板将产生汽蚀现象。为了避免汽蚀的发生，至少应装2级节流孔板。 根据前面的分析，当采用1级节流时，孔板压差大于阻塞流压差，采用多级节流降压后，第1级节流孔板的实际压差应小于阻塞流压差，其压差的大小取决于第2级孔板，多级节流孔板的压降按几何级数递减。因此，若采用2级节流孔板，则
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其中Δp1=0.89 MPa，Δp2=Δp1/2=0.445 MPa。
为了防止节流孔板发生汽蚀，应以阻塞流压差Δps为准则，验算各级节流孔板压差：第一级孔板的阻塞流压差Δps1=1.213 MPa>Δp1；第二级孔板的阻塞流压差Δps2=0.92×[(1.5－0.89)MPa－0.957×0.002 338 5MPa=0.492 3 MPa>Δp2。因此，每级节流孔板后都不会出现汽蚀现象，采用2级节流孔板是合理的。?