什么是限流孔板
發(fā)布時間：2022-11-01 23:11:00來源：www.qh-sr.com來源：..
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1、概述
限流孔板由于具有結(jié)構(gòu)簡單、易加工、制造成本低、安裝方便等優(yōu)點，在滿足工藝要求的前提下，使用限流孔板代替調(diào)節(jié)閥來限定流體的流量或降低流體的壓力，將會大大地降低投資和操作維修費用，因此在國外已被廣泛地應用于工藝裝置，對裝置的安全運行起著重要的作用。
目前在國內(nèi)工藝裝置中限流孔板的應用還很不夠，與國外相比存在差距，在需要限定流量或降低壓力之處，大多采用調(diào)節(jié)回路來實現(xiàn)。在某些地方流體的流量僅要求限定在某一規(guī)定的范圍內(nèi)而不需要調(diào)節(jié)，而且，對其流量的準確性要求也不高，完全可以使用限流孔板來代替。因此，在工藝裝置的設計中有必要充分認識限流孔板的優(yōu)點，重視限流孔板的應用。
2、限流孔板的工作原理
限流孔板作為節(jié)流元件用來限定流量和降低壓力。當孔板前后存在一定壓差時，流體流經(jīng)孔板，對于一定的孔徑，流經(jīng)孔板的流量隨著壓差增大而增大，但當壓差超過某一數(shù)值（稱為臨界壓差）時，流體通過孔板縮孔處的流速達到音速，這時，無論壓差如何增加，流經(jīng)孔板的流量將維持在一定數(shù)值而不再增加。限流孔板就是根據(jù)這一原理來限定流量和降低壓力的。
3、限流孔板的分類及選型要點
3.1 分類
限流孔板按孔板上開孔數(shù)量分為單孔板和多孔板；按孔板數(shù)量可分為單板和多板。
3.2 選型要點
?。?）氣體、蒸汽
為了避免使用限流孔板的管路出現(xiàn)噎塞流，限流孔板后壓力（P2）不能小于板前壓力（P1）的55%，即P2≥0.55P1，因此當P2<0.55P1時，不能用單板，要選擇多板，其板數(shù)要保證每板的板后壓力大于板前壓力的55%。
?。?）液體
當液體壓降小于或等于2.5MPa時，選用單板孔板。
當液體壓降大于2.5MPa時，選擇多板孔板，且使每塊孔板的壓降小于2.5MPa。
?。?）孔數(shù)的確定
管道公稱直徑小于或等于150mm的管路，通常采用單孔孔板；大于150mm時，采用多孔孔板。
多孔孔板的孔徑（d0），一般可選用12.5mm，20mm，25mm，40mm.。在計算多孔孔板時，首先按單孔孔板求出孔徑（d），然后按下式求取選用的多孔孔板的孔數(shù)（N）。
N=d2/do2
式中 N：多孔限流孔板的孔數(shù)，個；
d：單孔限流孔板的孔徑，m；
d0：多孔限流孔板的孔徑，m。
4、限流孔板的孔徑計算
4.1 氣體、蒸汽單板孔板
式中：W - 流體的重量流量，kg/h
C - 孔板流量系數(shù)，由Re和d0/D值查圖
d0 - 孔板孔徑，m
D – 管道內(nèi)徑，m
P1 – 孔板前壓力，Pa（A）
P2 – 孔板后壓力或臨界限流壓力，取其大者，Pa（A）
M – 分子量
Z – 壓縮系數(shù)，根據(jù)流體對比壓力（Pr）對比溫度Tr查氣體壓縮系數(shù)圖求取
T – 孔板前流體溫度，K
k – 絕熱指數(shù)，k=Cp/Cv
Cp – 流體定壓熱容，kJ/（kg.K）
Cv – 流體定容熱容，kJ/（kg.K）
臨界限流壓力（Pc）的推薦值
飽和蒸汽：Pc=0.58P1
過熱蒸汽及多原子氣體：Pc=0.55P1
空氣及雙原子氣體：Pc=0.53P1
4.2 液體單板孔板
式中：Q – 工作狀態(tài)下體積流量，m3/h
ΔP – 通過孔板的壓降，Pa
γ–液體密度，kg/m3
C - 孔板流量系數(shù)，由Re和d0/D值查圖
d0 - 孔板孔徑，m
4.3 氣-液兩相流孔板
先分別按氣-液流量用各自公式計算出dL和dV，然后以下式求出兩相流孔板孔徑
式中：d –兩相流孔板孔徑，m
dL–液相孔板孔徑，m
dV–氣相孔板孔徑，m
4.4 氣體、蒸汽多板孔板
?。?）先計算出孔板總數(shù)及每塊孔板前后的壓力
n 圓整為整數(shù)后重新分配各板前后壓力，按下式求取某一板的板后壓力：
式中：n–總板數(shù)
P1 – 多板孔板第一塊板板前壓力，Pa
P2 – 多板孔板最后一塊板板后壓力，Pa
– 多板孔板中第m塊板板后壓力，Pa
?。?）根據(jù)每塊孔板前后壓力，計算出每塊孔板孔徑，計算方法同單板孔板。
4.5 液體多板孔板
（1）先計算出孔板總數(shù)及每塊孔板前后的壓力
按下式計算出n，然后圓整為整數(shù)，再按每塊孔板上壓降相等，以整數(shù)（n）來平均分配每板前后壓力：
式中：n–總板數(shù)
P1 – 多板孔板第一塊板板前壓力，Pa
P2 – 多板孔板最后一塊板板后壓力，Pa
（2）計算出每塊孔板孔徑，計算方法同單板孔板。
4.6 限流作用的孔板
按以上公式計算孔板的孔徑，然后根據(jù)d0/D值和k值，查臨界流率壓力比（γc） ，當每塊孔板前后壓力比P2/P1≤γc時，可使流體流量限制在一定數(shù)值，說明計算出的d0有效，否則需改變壓降或調(diào)整管道的管徑，重新計算。
5、限流孔板的厚度計算
6、限流孔板制造圖
對于類型一，安裝上是沒有流向限制的；對于類型二，小口徑端為進口，大口徑端為出口，即喇叭口是出口。
7、限流孔板在工藝管道上的設置
限流孔板主要設置在管道中用于限制流體的流量或降低流體的壓力，主要用在以下幾個方面：
?。?）工藝物料需要降壓且精度要求不高的場合。
?。?）在管道中閥門上、下游需要有較大壓降時，為減少流體對閥門的沖蝕，當經(jīng)孔板節(jié)流不會產(chǎn)生氣相時，可在閥門上游串聯(lián)孔板。
（3）流體需要小流量且連續(xù)流通的地方，如在泵的輔助管道上：
a 暖泵線：輸送介質(zhì)溫度大于200℃時，且有備用泵的情況下，為避免切換泵時高溫液體急劇涌入待運行的泵內(nèi)，使泵體、葉輪受熱不均而損壞或變形，致使固定部分和旋轉(zhuǎn)部分出現(xiàn)卡住現(xiàn)象，因而需設暖泵線，使停運的泵保持啟動狀態(tài)，以便隨時切換。
一般情況下，暖泵線的流量是通過限流孔板控制的，管道通常為DN20，裝在泵出口止回閥與切斷閥的前后，安裝時要注意流體的流向。
b 小流量線：離心泵如可能在低于泵的允許最小流量（一般為泵的額定流量的30%，但不同類型的泵，制造廠有具體的最小流量值）下長期運轉(zhuǎn)時，就會產(chǎn)生垂直于軸方向的徑向推力，而且，由于泵在低效率下運轉(zhuǎn)，使泵入口部位的液體溫度升高，蒸氣壓增高，容易出現(xiàn)汽蝕。此時，應設置泵在最低流量下的正常運轉(zhuǎn)的小流量線，使一部分介質(zhì)從泵出口返回至泵進口端的容器內(nèi)，小流量線上應設置限流孔板和截止閥，限流孔板位置在截止閥后。
c 旁通線：啟動高揚程泵時，出口閥單方面受壓過大，不易打開，若強制開啟，將有損壞閥桿、閥座的危險。在出口閥前后設置帶有限流孔板的旁通線，此問題便可迎刃而解。同時，旁通線還有減少管道振動和噪聲的作用。旁通線的安裝要求與暖泵線基本相同，但介質(zhì)流向不同。
?。?）在工藝操作中，在流量不需調(diào)節(jié)，僅要求限定最大流量的場合，可使用限流孔板代替流量調(diào)節(jié)回路防止超流量，節(jié)約投資。
?。?）需要降壓以減少噪聲或磨損的地方，如放空系統(tǒng)。
?。?）防止各支管偏流
在某種情況下，工藝要求各分支管道流量相同，但是由于各支路阻力很難完全相等，所以其流量存在差別，使用限流孔板可以調(diào)節(jié)各支管的壓力降，使各支管的流量保持一致。
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