供气管路工程材料试验探究

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1、供气管路工程材料试验探究　　摘要∶采用试验测定燃气工程常用管件的局部阻力系数及流量系数，保证燃烧器及其管路系统水力设计的技术性和经济性，具有重要的实际意义。关键词∶燃气工程管件;喷嘴;阀门;局部阻力系数;流量系数Abstract:Thedeterminationofcommonpipegasengineeringtestusingthelocalresistancecoefficientandflowcoefficient,ensurethattheburnerandthewaterpipingsystemdesigntechnologya

2、ndeconomy,ithasimportantpracticalsignificance.Keywords:gasengineeringpipe;nozzle;valve;localresistancecoefficient;flowcoefficient中图分类号:V245.4文献标识码：A文章编号：1工程背景及研究意义6在燃气工程中，燃烧器前的供气管路系统由一系列管件和管路构成，包括球阀、截止阀、流量计、阻火器等，燃烧器中又有各种类型的燃气喷嘴，这样的管路并不长，通常只有3～6m，因此在进行燃烧器及其管路水力计算时，能量损失以局部阻力

3、损失为主。相关的流体力学书籍中给出的局部阻力系数表中，通常并不包含燃气工程常用的流量计、阻火器、喷嘴等管件的局部阻力系数，且相关的水力计算需要这些局部阻力系数才能完成，因此本文试验测定了球阀、截止阀、涡街流量计、阻火器及各种不同结构形式的喷嘴的局部阻力系数。流量系数是用来表征能量有效利用程度的无量纲系数，用流量系数来进行水力计算方便快捷，因此一并测定了上述管件的流量系数以备查用。采用试验方法测定了燃气工程常用管件的局部阻力系数和流量系数，并对局部阻力系数的测量精度进行了评估，为燃烧器及其管路系统水力设计计算提供了计算依据。2试验系统及原理简

4、介以压缩空气作为气源，涡街流量计测量流量，U型压力计测量压力，试验系统示意图如图1所示。图1喷嘴试验装置示意图2喷嘴计算截面示意试验所测阀门包括球阀、截止阀、涡街流量计、阻火器，公称直径均为DN32；试验所测喷嘴包括60°、90°和120°6多孔喷嘴及渐缩形单孔喷嘴，喷嘴外径均为Φ40，内径均为Φ28，其中多孔喷嘴孔径均为Φ4，孔数均为11，单孔渐缩喷嘴孔径Φ14。图1所示为喷嘴局部阻力系数测定时的试验照片，下面以喷嘴为例，说明喷嘴及阀门的局部阻力系数测定原理。图2所示为渐缩形单孔喷嘴，取1-1和2-2为计算截面，列出2截面间的能量方程为：

5、+(1)式中：—喷嘴入口处表压力/Pa；—喷嘴出口处表压力/Pa；—喷嘴入口处流速/（m/s）；—喷嘴出口处流速/（m/s）；ρ—气体标况下的密度/（kg/Nm³）；ζ—局部阻力系数。由于喷嘴出口处气体直接排入大气，故=0，代入式（1）可得：()／(2)由喷嘴入口处得U型管压力计测量，及由流量方程确定，即：(3)(4)式中：Q—气体积流量/（Nm³/s）；—喷嘴入口处截面积/m²；—喷嘴出口处截面积/m²。Q由涡街流量计测量，及根据进出口尺寸计算，流量系数μ按下式计算：(5)6式中：Q—气体积流量/（

6、Nm³/s）；A—喷嘴出口截面积/m²；P—喷嘴入口表压力/Pa；ρ—气体标况下的密度（/kg/Nm³）。3局部阻力系数及流量系数试验测定结果从试验结果可知局部阻力系数ζ和流量系数μ随流量的变化趋势几乎为一条直线，即几乎不随流量的改变而改变，故可用平均局部阻力系数ζ和平均流量系数μ作为水力计算的计算依据。为方便计算查询，将喷嘴与阀门的平均流量系数及平均局部阻力系数汇总于表1和表2中。4局部阻力系数测定值精确度评估以压缩空气作为输送气体，实测管路进出口压力，与按照测得的局部阻力系数进行计算所得的管路入口压力值进行

7、比较，评估试验测定的局部阻力系数与计算的精确度。按照图3所示管路系统，改变流量，对管路进行压力、流量测量，测量记录10组数据，管路中包含的管件有球阀、截止阀、涡街流量计、阻火器，因为管路联接法兰之间均有聚四氟乙烯垫片，该垫片内孔孔径小于法兰内孔孔径，相当于在2片法兰之间放入一个节流孔板，因此计算局部阻力损失时一并计算在内。实测入口处气体静压很小，故不考虑气体可压缩性的影响，按照密度为常数处理。图3管路系统压力损失试验示意6列出图3所示两个U型压力计测压孔之间的能量方程，以进口截面为1-1截面，出口截面为2-2截面，由于出口处管路很短，故出口

8、处得U型压力计读数为零，取=0。列出2计算截面件的能量方程和连续性方程：(6)(7)式中：—管路入口压力/Pa；—管路入口流速/（m/s）；—管路出口流速/（m/s）；L—管路长