张希恒老师-阀门流体力学课件.ppt

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1、阀门流体力学兰州理工大学石油化工学院张希恒1、阀门的流体计算原理2、闭路阀的压力损失1、阀门的流体计算原理水平管道内的总压头耗费式中：H-总压头（m）；-消耗在速度上的压头损失（m）；-克服管道摩擦的压头损失（m）；-克服管道转弯、管接头、异径管等处的压力损失；-克服阀门局部阻力的压头损失（m）；流动有两种状态层流：压头损失与管路中液体的平均流速成比例，当<时，产生层流。紊流：压头损失与液体流速的平方成比例，当>时，产生紊流。圆形截面管道动力粘度与运动粘度关系阀门的压头损失介质的流动呈紊流状态：实际压差：x=1.6~2.4流速

2、密度式中：ρT—在给定条件下，气体的理论密度（g/mm3），或；Kc—压缩系数，考虑实际密度与理论密度（按理想气体计算）间的误差，几种气体的Kc值按图3-1~图3-10选取；T—热力学温度（K），T=273+t℃；R—气体常数（kg·m/kg·K），R=848/M；M—相对分子质量；p—绝对压力（MPa）。压头与压力关系水：其他液体：管道压力消耗在速度上的压力损失：克服管道摩擦的压力损失：克服管道转弯、连接件、弯管及异径管等阻力的压力损失：克服闭路阀或调节阀局部阻力的压力损失：由此可见，在已知总压头的情况下，管道内介质的流速及

3、流经管道的介质流量，将根据管道和安装在管道上的阀门的阻力而有所不同。在管道阀门系统内，当总压头恒定时，阀门阻力的变化会改变介质的流量，而流量的改变却改变不了压头损失的总和，当重新进行稳定流速时，压头损失的总和仍旧不变。ζf值对流速变化的影响取决于管道系统的总阻力。阀门压差考虑到介质的可压缩性对压头损失的影响，对于气态介质，引入系数δ；考虑到粘性介质对压力降Δp的影响，对于气态介质，引入系数ψp。阀门压差通用公式流阻系数已知开启截面积AS（mm2）及阀门在给定开启高度AS/AN下的总流量系数KV已知许用通过能力[KV]2、闭路阀

4、的压力损失不可压缩的液体介质可压缩的液体介质值取决于气体的膨胀比，也取决于压力比值不同压差下可压缩的液体介质压力降第一压力降的第范围：第二压力降的第范围：第三压力降的第范围：第一压力降的第范围：最大流速：流速小于最大流速，按不可压缩流体计算：第二压力降的第范围：气体流过阀瓣后的膨胀现象对气体的流动影响较大临界压力比达到最大，流速最大；喷嘴临界压力比空气和双原子气体（氧、氢、氮、一氧化、一氧化氮、氯化氢）k=1.4。，Z=0.53绝热指数与压力比过热蒸汽及三原子气体，k=1.3，Z=0.55从孔板（带锐边的孔）流出时，对于空气Z

5、值为0.04（从喷嘴流出时Z=0.528），对于过热蒸汽Z值为0.13（从喷嘴流出时Z=0.546）。阀门压力比带空心窗形阀瓣调节阀的Z值应近似于经孔板流出的值。对柱塞形阀瓣调节阀的Z值（当调节阀的开度很小时）则应近似于从喷嘴流出的Z值。空气安全阀采用Z=0.3~0.4。闭路阀，气体的等熵指数k=1.2~1.6。节流阀，柱形阀瓣调节阀中，当阀门开度大时，临界压力比接近于理论值，即Z=0.5。第二范围阀门压力降理想气体形成的流速的伯努利方程气体从喷嘴流出时，出口流速多变过程流量计算压缩系数根据阿洛诺维奇的数据：k=1.4压差计算

6、临界流速k=1.3R=29.27，t=20临界流速压力降还未超出第范围时，管内介质的最大流速由第二范围的流速特点第三压力降的范围：在阀座孔的开启截面内气体的流速不会高于流速，阀前压力的增加不会引起阀座孔狭窄截面处流速的增高，而且管道内介质流速趋向稳定，相当于在阻力系数和给定气体状态下局部阻力所造成的临界压力比。流速特点压力降分析综述：流束的转弯和流体流线变化所引起的阻力，能使和值有某些变化。但是对于实际应用来说，对于阀门的一般计算，上述和的计算式是完全适用的当值很小时，和的值很大，以致可以超过声速。当气体和蒸汽从圆筒形喷嘴流出

7、时，其流速比可能超过声速，实际上，在管道中采用的介质流速一般都比声速低若干倍。所求得的和值还不是实际流速，而至在相应的压头范围内的极限流速，因此，求得的和数据如果超过声速。所求得不是实际流速，而至在相应的压头范围内的极限流速，因此，求得的和数据如果超过声速。而至在相应的压头范围内的极限流速，因此，求得的和数据如果超过声速，只说明在实际条件下，阀门的压力降不很大（），可以不考虑气体或蒸汽膨胀的影响，按非压缩性介质公式进行计算。压力降计算步骤1）按已知介质的流量，计算流速2）计算极限流速和3）将值与和值相比较，确定压力范围4）确定

8、闭路阀的压力降①如果，则即②如果，则即K=1.4K=1.3③如果，则说明指数的公式准确地反映出理想气体的绝热过程，且符合下式范围内的实际气体特性：实际气体，在临界的高温高压下，在绝热膨胀公式中不应用理论绝热指数，而用实际气体容积膨胀系数——偏差系数，,是实际气体的及理想气体在