流量標准裝置設計

『壹』 標准節流裝置設計計算

我們以角接取壓標准節流裝置為例，說明節流裝置的設計計算方法。
1.設計任務書
1)被測介質
過熱蒸汽
2)流量范圍
qmmax=250t/h
qm=200t/h
qmmin=100t/h
3)工作壓力
p=13.34MPa(絕對)
4)工作溫度
t=550°C
5)允許壓力損失
δp=59kPa
6)管道內徑
D20=221mm(實測)
7)管道材料
X20CrMoWV121無縫鋼管
8)管路系統布置如圖3-16所示。
要求設計一套標准節流裝置。
2.設計步驟
(1)求工作狀態下各介質參數
查表得工作狀態下過熱蒸汽的粘度η=31.83´10-6Pa•s，密度ρ=38.3475kg/m3，管道的線膨脹系數λD=12.3´1O-6mm/(mm•°C)，取過熱蒸汽的等熵指數k=1.3。
(2)求工作狀態下管道直徑
D=D20[1+λD(t-20)]
=221[1+12.3´10-6(550-20)]=222.44mm
(3)計算雷諾數ReD
ReD=0.354qm/(Dη)
=0.354´200000/(222.44´31.83´10-6)=107
(4)選取差壓上限
考慮到用戶對壓力損失的要求，擬選用噴嘴，對於標准噴嘴，可根據式(3-33)取
Δpmax=3δp=3´59=177kPa
選用最靠近的差壓系列值，取Δpmax=160kPa，對應正常流量下的差壓Δp為
Δp=(200/250)2´160=102.4kPa
(5)求不變數A2
(6)設C0=1，ε0=1
(7)據公式
進行迭代計算，從n=3起，Xn用快速弦截法公式
進行計算，精度判別公式為En=δn/A2，假設判別條件為|En|≤5
´
10-10(n=1，2，…)，則Xn;βn;Cn;εn;δn;En的計算結果列於表3-11。
當n=4時，求得的E小於預定精度，因此得
β=β4=0.6922131
C=C4=0.9399332
(10)求d20
設噴嘴材料為1Cr18Ni9Ti，查表得λd=
18.2×10-6，則
(11)確定安裝位置
根據β=0.7和管路系統，查表3-1可得
根據實際管路系統情況，可將節流裝置安裝在任務書中圖示位置上。但節流件前直管段長度l1不滿足長度要求，在流出系數不確定度上應算術相加±0.5%的附加不確定度O
假設溫度，壓力的測量不確定度為±1%，則δρ/ρ=±1%。
3.50±%4

『貳』 標准節流裝置設計計算

我們以角接取壓標准節流裝置為例，說明節流裝置的設計計算方法。

1.設計任務書

1)被測介質 過熱蒸汽
2)流量范圍 qmmax=250t/h
qm=200t/h
qmmin=100t/h
3)工作壓力 p=13.34MPa(絕對)
4)工作溫度 t=550°C
5)允許壓力損失 δp=59kPa
6)管道內徑 D20=221mm(實測)
7)管道材料 X20CrMoWV121無縫鋼管
8)管路系統布置如圖3-16所示。

要求設計一套標准節流裝置。

2.設計步驟

(1)求工作狀態下各介質參數 查表得工作狀態下過熱蒸汽的粘度η=31.83´10-6Pa•s，密度ρ=38.3475kg/m3，管道的線膨脹系數λD=12.3´1O-6mm/(mm•°C)，取過熱蒸汽的等熵指數k=1.3。

(2)求工作狀態下管道直徑

D=D20[1+λD(t-20)]

=221[1+12.3´10-6(550-20)]=222.44mm

(3)計算雷諾數ReD

ReD=0.354qm/(Dη)

=0.354´200000/(222.44´31.83´10-6)=107

(4)選取差壓上限 考慮到用戶對壓力損失的要求，擬選用噴嘴，對於標准噴嘴，可根據式(3-33)取

Δpmax=3δp=3´59=177kPa

選用最靠近的差壓系列值，取Δpmax=160kPa，對應正常流量下的差壓Δp為

Δp=（200/250）2´160=102.4kPa

(5)求不變數A2

(6)設C0=1，ε0=1

(7)據公式

進行迭代計算，從n=3起，Xn用快速弦截法公式

進行計算，精度判別公式為En=δn/A2，假設判別條件為|En|≤5 ´ 10-10(n=1，2，…)，則Xn；βn；Cn；εn；δn；En的計算結果列於表3-11。

當n=4時，求得的E小於預定精度，因此得

β=β4=0.6922131

C=C4=0.9399332

(10)求d20 設噴嘴材料為1Cr18Ni9Ti，查表得λd= 18.2×10-6，則

(11)確定安裝位置 根據β=0.7和管路系統，查表3-1可得

根據實際管路系統情況，可將節流裝置安裝在任務書中圖示位置上。但節流件前直管段長度l1不滿足長度要求，在流出系數不確定度上應算術相加±0.5%的附加不確定度O

假設溫度，壓力的測量不確定度為±1%，則δρ/ρ=±1%。

3.50±%4

『叄』 標准節流的編程

我們以角接取壓標准節流裝置為例，說明節流裝置的設計計算方法。

1.設計任務書

1)被測介質 過熱蒸汽
2)流量范圍 qmmax=250t/h
qm=200t/h
qmmin=100t/h
3)工作壓力 p=13.34MPa(絕對)
4)工作溫度 t=550°C
5)允許壓力損失 δp=59kPa
6)管道內徑 D20=221mm(實測)
7)管道材料 X20CrMoWV121無縫鋼管
8)管路系統布置如圖3-16所示。

要求設計一套標准節流裝置。

2.設計步驟

(1)求工作狀態下各介質參數 查表得工作狀態下過熱蒸汽的粘度η=31.83´10-6Pa•s，密度ρ=38.3475kg/m3，管道的線膨脹系數λD=12.3´1O-6mm/(mm•°C)，取過熱蒸汽的等熵指數k=1.3。

(2)求工作狀態下管道直徑

D=D20[1+λD(t-20)]

=221[1+12.3´10-6(550-20)]=222.44mm

(3)計算雷諾數ReD

ReD=0.354qm/(Dη)

=0.354´200000/(222.44´31.83´10-6)=107

(4)選取差壓上限 考慮到用戶對壓力損失的要求，擬選用噴嘴，對於標准噴嘴，可根據式(3-33)取

Δpmax=3δp=3´59=177kPa

選用最靠近的差壓系列值，取Δpmax=160kPa，對應正常流量下的差壓Δp為

Δp=（200/250）2´160=102.4kPa

(5)求不變數A2

(6)設C0=1，ε0=1

(7)據公式

進行迭代計算，從n=3起，Xn用快速弦截法公式

進行計算，精度判別公式為En=δn/A2，假設判別條件為|En|≤5 ´ 10-10(n=1，2，…)，則Xn；βn；Cn；εn；δn；En的計算結果列於表3-11。

當n=4時，求得的E小於預定精度，因此得

β=β4=0.6922131

C=C4=0.9399332

(10)求d20 設噴嘴材料為1Cr18Ni9Ti，查表得λd= 18.2×10-6，則

(11)確定安裝位置 根據β=0.7和管路系統，查表3-1可得

根據實際管路系統情況，可將節流裝置安裝在任務書中圖示位置上。但節流件前直管段長度l1不滿足長度要求，在流出系數不確定度上應算術相加±0.5%的附加不確定度O

假設溫度，壓力的測量不確定度為±1%，則δρ/ρ=±1%。

3.50±%4

『肆』 節流裝置的分類

節流裝置作為流抄量計中最重要的一個分支，它分為標准節流裝置和非標准節流裝置兩大類。標准節流裝置有：標准孔板，ISA標准噴嘴，長頸噴嘴，經典文丘里管和文丘里噴嘴； 非標准節流裝置有：環形孔板，四分之一圓噴嘴，四分之一圓孔板，錐形入口孔板，圓缺孔板，偏心孔板，雙重孔板，低壓損流量管，矩形文丘里管，V型錐流量計，楔形流量計，內藏孔板，限流孔板等 。

『伍』 節流裝置的選型

揭秘節流裝置的科學選型指南

在工程設計的精密舞台上，節流裝置流量計的角色至關重要。今天，我們將深入探討三種常見的裝置：孔板、噴嘴和文丘里管，以幫助您做出最佳選擇。

選型原則：嚴謹與精確的交織

在選擇節流裝置時，首要考慮的是介質特性與管道直徑。通常，對於D≥50mm的管道，孔板、噴嘴和文丘里管皆可選用。然而，高溫高壓的蒸汽流量，孔板和噴嘴是不二之選；而文丘里管則適應於低壓流體的流量測量，以壓力損失最小化為優先。

對於要求高精度的測量，噴嘴脫穎而出，其直管段要求相對較低。在製造和安裝方面，孔板以簡單著稱，噴嘴次之，文丘里管則需要更為復雜的工藝。文丘里管特別適合中小流量的精確計量，而孔板適用於惡劣工況的石油、化工和冶金行業。

工藝管徑小於DN80時，標准孔板因其加工難度大而推薦；高壓高溫場合，標准噴嘴則更為適用。主給水、凝結水和主蒸汽流量則傾向於採用長徑噴嘴，以保證測量的准確性。

深入解析標准節流裝置

標准孔板有角接取壓、法蘭取壓和徑距取壓三種方式，其中角接環室取壓最為常用。開孔比，即β，是衡量精度的關鍵，需在流速、壓力損失和精度之間尋找平衡。雷諾數，流體的粘性和慣性力對比，影響了選擇標准孔板的范圍。

長徑噴嘴僅採用徑距取壓，簡化了安裝，適用於特定流量需求。文丘里管通過收縮和擴張的設計，利用伯努利定理測量流量，精準度高，但對流體粘度和多相流有一定限制。

法規與監管要求

遵循市場監管總局的《電站鍋爐范圍內管道隱患排查整治通知》和《壓力管道監督檢驗規程》（TSG D7006-2020），確保流量計殼體在電站鍋爐范圍內符合監檢標准，這是選型時不容忽視的重要因素。

總的來說，節流裝置的選型需要綜合考慮介質特性、測量精度、安裝難度和法規要求，每個環節都影響著最終的選擇。希望這些信息能幫助您在實際工程設計中做出明智的決策。