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氣體的流量在閥門(mén)壓力值體積與密度的變化

作者:浙江揚修 發(fā)布日期:2020-09-06 11:24:32 關(guān)注次數:

氣體的流動(dòng)液體的性質(zhì)和通過(guò)控制閥的流量之間的原則差別是液體和氣體是可壓縮的壓縮。當壓力液體的變化,體積和密度,ρ,保持不變,而另一方面,壓力變化的氣體導致的體積和密度的變化。當觀(guān)察流經(jīng)控制閥和壓力下降,液體和氣體流量的阻礙,這是,在一些壓降,流動(dòng)停止增加壓降增大,但出于不同的原因。


圖1。天然氣與壓降比通過(guò)控制閥的流量。
在圖1的上方流動(dòng)方程與方程幾乎相同,我們會(huì )使用液體的情況下,流量磅/小時(shí)。(注意:下標,1,壓力和密度表明他們是閥的上游條件。)唯一的區別是,而不是使用壓差的平方根(ΔP)方程中的圖表的水平軸的規模,我們使用的“壓力降比的平方根,“ΔP / P1。然后我們代替單個(gè)字符,X,為ΔP / P1為了使表達更簡(jiǎn)單。這種變化使表達“ΔP”將出現在等效液體方程,等于“X P1(ΔP / P?!?X P1=ΔP)從液體方程這一變化并非絕對必要,但我們以后將會(huì )看出,它使氣體預測壅塞流更方便。在圖1的上方方程告訴我們,流量的平方根成正比的x作圖方程結果在向上傾斜的綠色線(xiàn)。
如果我們要進(jìn)行流量測試,流量和壓降比之間的實(shí)際關(guān)系將會(huì )如由彎曲的藍線(xiàn),不直。在較低的壓力降比的流程如下的直線(xiàn),但它偏離越來(lái)越多,直到然后,壓降比進(jìn)一步增加,不產(chǎn)生任何額外的流量。在這一點(diǎn)上我們說(shuō)流動(dòng)已經(jīng)成為了。由于氣體的流量,我們選擇呼叫水平軸代替三角洲P軸X軸,我們定義了壓降比的流動(dòng)變得完全阻塞為終端的壓力降比符號x,并給它T,T代表“終端”。
讓我們看看是怎么回事,閥內導致窒息的流動(dòng),給圖形。


圖2??刂崎y內氣體的速度和壓力分布。
在這一點(diǎn)上,我需要指出的是,除了流的壓降比的平方根成正比,也是對密度的平方根成比例的縮。這對液體和氣體都是真的,但與液體(這是壓縮)我們不需要做一個(gè)事實(shí)上的問(wèn)題,因為在縮流密度是完全一樣的密度閥門(mén)上游的。同時(shí),液體,在縮流密度不為流量的變化而變化。
流經(jīng)在縮流閥達到很大的氣體速度。由于能量守恒,由于速度增大,壓力減小到很小的縮。當壓力降低,氣體密度變小。由于流的密度的平方根成比例在縮流,密度降低導致流不會(huì )比不可壓縮氣體的流量圖,開(kāi)始了而不是沿直線(xiàn)的會(huì )計。


圖3。密度變化和縮擴負責流程圖形狀。
我們繼續增加壓降比,在縮流速度越大,壓力變小,導致更低的密度?,F在流偏離更從假定在縮流的恒定密度可以用于液體的情況下,直線(xiàn)。
在一些點(diǎn),為增加壓降比和流量的增加,在縮流速度變聲波。因為縮是物理限制下游具有較小的橫截面積比的物理限制,盡管速度已達到很大速度,在一個(gè)限制是可能的,對于流量的增加仍然是可能的。隨著(zhù)壓力的下降率進(jìn)一步提高,縮開(kāi)始備份對物理的限制和腔收縮,增加的橫截面面積,所以即使流聲仍然有一些增加流量,因為面積較大。然后,當腔contracta備份的物理限制,它可以不大,因為流已經(jīng)聲波,在流量沒(méi)有增加是可能的,流動(dòng)變得完全窒息。
總結了如何在氣體流圖得到它的形狀:
在縮流速度低于音速,的流量曲線(xiàn)與直線(xiàn)的偏差是由密度引起縮減。一次聲波速度達到,速度,在腔contracta壓力和密度保持不變,但縮退到了物理限制,變得更大,從而使流量增加。當腔收縮,終于達到它的很大大?。ㄒ驗樗俣纫呀?jīng)到了很大流扼流圈)。
現在讓我們看看為什么我們小區流量與壓降比而不是壓力降。


圖4。額定端壓降ratop,XT80%,一個(gè)開(kāi)放式截止閥。
讓我們看看如果我們運行三流測試圖4中列出的會(huì )發(fā)生什么,用一個(gè)典型的截止閥,與入口壓力,P1第一,在100 psia,然后在200 psia,終于在1000磅/平方英寸。
P1在100 psia從三角洲P零逐漸增加我們會(huì )發(fā)現流動(dòng)會(huì )阻塞時(shí)的壓降是70 psi。
重復與P1= 200磅/平方英寸,流量會(huì )窒息在140 psi壓降。
然后,重復該試驗,P1= 1000磅/平方英寸,流量會(huì )窒息在700 psi壓降。
現在,如果我們計算XT為每個(gè)測試的值(從X是三角洲P除以p1,XT哽咽,x的值,是三角洲P窒息/ P1)我們看到一些很有趣的。XT原來(lái)是0.7在每一種情況下。
這里的關(guān)鍵是,在一個(gè)特定的程度的閥門(mén)行程控制閥的一個(gè)特定的風(fēng)格(在這種情況下,一個(gè)80%打開(kāi)截止閥的壓力降比)的流動(dòng)變得哽咽是一個(gè)常數。知道終端壓降比這個(gè)特定的模式截止閥是0.7現在我們可以預測,如果入口壓力為300 psi,流量會(huì )窒息在210 psi的壓力降(300 x 0.7 = 210)。
為了正確尺寸控制閥氣服務(wù),有必要知道什么壓力降流將扼流圈。不同的閥門(mén)類(lèi)型具有不同的x值T,和每種閥門(mén)類(lèi)型,XT也隨閥開(kāi)口。


圖5。XT的典型值和它們如何影響通過(guò)的流量控制閥。
閥門(mén)制造商測試閥的XT然后公布結果,從而可以預測這一點(diǎn)就會(huì )窒息,因此適當大小的流量控制閥。
在左邊的圖藍線(xiàn)代表通過(guò)的流量比例控制閥,其中XT0.7。(即,流量就會(huì )窒息時(shí),壓力降為70%的P1。作為一個(gè)例子,這可能是在80%開(kāi)上線(xiàn)將簡(jiǎn)歷約250 6英寸的截止閥。一個(gè)4英寸的高性能蝶閥在70%開(kāi)放的操作也有一個(gè)品種約250。雖然這兩個(gè)閥門(mén)具有相同的流量(CV),通過(guò)蝶閥流圖(左側圖紅線(xiàn))看起來(lái)比流程圖不同通過(guò)截止閥。這是因為它有0.4個(gè)文本,即流扼流圈時(shí)的壓降為40% P1。在較低的壓力降比,流量是通過(guò)閥相同,但壓降比的增加,在蝴蝶閥的流量開(kāi)始瞄準壅塞流在截止閥的流量。了解這會(huì )幫助你理解為什么一個(gè)尺寸計算表明,所有的流量條件相同的情況下,閥門(mén)一風(fēng)格將需要一個(gè)比較大的品種是一個(gè)不同風(fēng)格的閥門(mén)所需。
在我們結束之前通過(guò)展示ISA / IEC控制閥尺寸方程準確預測的氣體流量與壓降比曲線(xiàn)的形狀和流扼流點(diǎn),我們需要引入一個(gè)概念,即比熱系數”比,“Fγ閥門(mén)制造商公布的x的值T基于壅塞流試驗用空氣作為試驗介質(zhì)。其他許多氣體比空氣有聲波速度不同的空氣,以彌補這些氣體的音速,公布的x的值T乘以比熱比因子,Fγ(F子γ),該氣體的閥的大小。的比熱比因子除以比熱,γ比例計算,通過(guò)對空氣的比熱比,這是1.4。
Fγ=γ/ 1.4
Fγ空氣降低到1。
氣體性質(zhì)表包括比熱比的值。
請注意,老版本的ISA控制閥尺寸標準,一些制造商的文學(xué),用符號“K”的比熱比。


圖6。ISA / IEC氣體流量方程包括“膨脹的因素,“Y,用于補償在縮,縮增大密度變化。
在圖6的左上方的方程是ISA / IEC磅每小時(shí)流量為因變量的氣體方程。
因為要確定什么氣體的密度在縮流是很不容易的(隨閥式,閥的開(kāi)度與流量),ISA / IEC控制閥氣體方程采用(容易確定的密度(ρ)上游1分)。記得,早些時(shí)候,當我們討論了為什么實(shí)際流程圖有它的形狀,我們說(shuō),該彎曲部分的第一部分是在縮流密度變化的結果,而第二部分(當流動(dòng)在縮是聲波和密度保持不變)的是由于靜脈收縮擴大它備份的物理限制。所以,即使我們能確定在縮流密度,這不足以給流圖正確的形狀。準確尺寸燃氣服務(wù)控制閥,并給出了流程圖是正確的形狀,一個(gè)膨脹系數(符號Y)添加到方程,我們開(kāi)始的時(shí)候,正確的計算流量(和圖)的兩個(gè)密度變化在縮,縮擴。這里顯示的Y方程是基于實(shí)際情況的實(shí)驗觀(guān)察。
y是x的函數,壓降比。當繪制一個(gè)平方根規模,Y圖看起來(lái)紅線(xiàn)標記的“Y”圖6。
乘綠線(xiàn)(直流圖如果沒(méi)有密度變化與窒息)在實(shí)際的流圖的結果(藍線(xiàn))。這是限制X用膠或流量計算的哽咽的價(jià)值重要(FγXT),否則將減少至低于0.67 Y和預測的流量,在x = f達到一個(gè)很大值后γXT將減少,而我們知道不是這樣的。


圖7總結了ISA / IEC氣上漿方程。很常用的兩種表現形式。
圖7??偨Y了很常見(jiàn)的ISA / IEC控制閥氣上漿方程。
頂部的方程是一個(gè)我們一直使用到目前為止,但重新解決CV而W。這種形式是適當的氣體和蒸氣(包括蒸汽)流量的質(zhì)量流量單位(磅/小時(shí)),其中上游的密度是已知的。第二個(gè)方程,這只不過(guò)是第一個(gè)方程,用適當的容積單位流量單位轉換(SCFH)和密度計算出的比重,絕對溫度,絕對壓力和壓縮因子。
多年來(lái),ISA方程發(fā)表流量為因變量。(這是我們用我們的討論的氣體流量,因為它是我們的目的,了解氣體的流動(dòng)表現為通過(guò)控制閥。)由于ISA / IEC”尺寸控制閥的流量方程的很普遍的使用,“ANSI / ISA s75.01,是尺寸控制閥門(mén)(計算所需的CV)目前的標準版本提出了C的方程V作為因變量,如上圖所示。

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