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气体的流量在阀门压力值体积与密度的变化

作者:浙江扬修 发布日期:2020-09-06 11:24:32 关注次数:

气体的流动液体的性质和通过控制阀的流量之间的原则差别是液体和气体是可压缩的压缩。当压力液体的变化,体积和密度,ρ,保持不变,而另一方面,压力变化的气体导致的体积和密度的变化。当观察流经控制阀和压力下降,液体和气体流量的阻碍,这是,在一些压降,流动停止增加压降增大,但出于不同的原因。


图1。天然气与压降比通过控制阀的流量。
在图1的上方流动方程与方程几乎相同,我们会使用液体的情况下,流量磅/小时。(注意:下标,1,压力和密度表明他们是阀的上游条件。)唯一的区别是,而不是使用压差的平方根(ΔP)方程中的图表的水平轴的规模,我们使用的“压力降比的平方根,“ΔP / P1。然后我们代替单个字符,X,为ΔP / P1为了使表达更简单。这种变化使表达“ΔP”将出现在等效液体方程,等于“X P1(ΔP / P●!1X P1=ΔP)从液体方程这一变化并非绝对必要,但我们以后将会看出,它使气体预测壅塞流更方便。在图1的上方方程告诉我们,流量的平方根成正比的x作图方程结果在向上倾斜的绿色线。
如果我们要进行流量测试,流量和压降比之间的实际关系将会如由弯曲的蓝线,不直。在较低的压力降比的流程如下的直线,但它偏离越来越多,直到然后,压降比进一步增加,不产生任何额外的流量。在这一点上我们说流动已经成为了。由于气体的流量,我们选择呼叫水平轴代替三角洲P轴X轴,我们定义了压降比的流动变得完全阻塞为终端的压力降比符号x,并给它T,T代表“终端”。
让我们看看是怎么回事,阀内导致窒息的流动,给图形。


图2?刂品谄宓乃俣群脱沽Ψ植肌
在这一点上,我需要指出的是,除了流的压降比的平方根成正比,也是对密度的平方根成比例的缩。这对液体和气体都是真的,但与液体(这是压缩)我们不需要做一个事实上的问题,因为在缩流密度是完全一样的密度阀门上游的。同时,液体,在缩流密度不为流量的变化而变化。
流经在缩流阀达到很大的气体速度。由于能量守恒,由于速度增大,压力减小到很小的缩。当压力降低,气体密度变小。由于流的密度的平方根成比例在缩流,密度降低导致流不会比不可压缩气体的流量图,开始了而不是沿直线的会计。


图3。密度变化和缩扩负责流程图形状。
我们继续增加压降比,在缩流速度越大,压力变小,导致更低的密度。现在流偏离更从假定在缩流的恒定密度可以用于液体的情况下,直线。
在一些点,为增加压降比和流量的增加,在缩流速度变声波。因为缩是物理限制下游具有较小的横截面积比的物理限制,尽管速度已达到很大速度,在一个限制是可能的,对于流量的增加仍然是可能的。随着压力的下降率进一步提高,缩开始备份对物理的限制和腔收缩,增加的横截面面积,所以即使流声仍然有一些增加流量,因为面积较大。然后,当腔contracta备份的物理限制,它可以不大,因为流已经声波,在流量没有增加是可能的,流动变得完全窒息。
总结了如何在气体流图得到它的形状:
在缩流速度低于音速,的流量曲线与直线的偏差是由密度引起缩减。一次声波速度达到,速度,在腔contracta压力和密度保持不变,但缩退到了物理限制,变得更大,从而使流量增加。当腔收缩,终于达到它的很大大小(因为速度已经到了很大流扼流圈)。
现在让我们看看为什么我们小区流量与压降比而不是压力降。


图4。额定端压降ratop,XT80%,一个开放式截止阀。
让我们看看如果我们运行三流测试图4中列出的会发生什么,用一个典型的截止阀,与入口压力,P1第一,在100 psia,然后在200 psia,终于在1000磅/平方英寸。
P1在100 psia从三角洲P零逐渐增加我们会发现流动会阻塞时的压降是70 psi。
重复与P1= 200磅/平方英寸,流量会窒息在140 psi压降。
然后,重复该试验,P1= 1000磅/平方英寸,流量会窒息在700 psi压降。
现在,如果我们计算XT为每个测试的值(从X是三角洲P除以p1,XT哽咽,x的值,是三角洲P窒息/ P1)我们看到一些很有趣的。XT原来是0.7在每一种情况下。
这里的关键是,在一个特定的程度的阀门行程控制阀的一个特定的风格(在这种情况下,一个80%打开截止阀的压力降比)的流动变得哽咽是一个常数。知道终端压降比这个特定的模式截止阀是0.7现在我们可以预测,如果入口压力为300 psi,流量会窒息在210 psi的压力降(300 x 0.7 = 210)。
为了正确尺寸控制阀气服务,有必要知道什么压力降流将扼流圈。不同的阀门类型具有不同的x值T,和每种阀门类型,XT也随阀开口。


图5。XT的典型值和它们如何影响通过的流量控制阀。
阀门制造商测试阀的XT然后公布结果,从而可以预测这一点就会窒息,因此适当大小的流量控制阀。
在左边的图蓝线代表通过的流量比例控制阀,其中XT0.7。(即,流量就会窒息时,压力降为70%的P1。作为一个例子,这可能是在80%开上线将简历约250 6英寸的截止阀。一个4英寸的高性能蝶阀在70%开放的操作也有一个品种约250。虽然这两个阀门具有相同的流量(CV),通过蝶阀流图(左侧图红线)看起来比流程图不同通过截止阀。这是因为它有0.4个文本,即流扼流圈时的压降为40% P1。在较低的压力降比,流量是通过阀相同,但压降比的增加,在蝴蝶阀的流量开始瞄准壅塞流在截止阀的流量。了解这会帮助你理解为什么一个尺寸计算表明,所有的流量条件相同的情况下,阀门一风格将需要一个比较大的品种是一个不同风格的阀门所需。
在我们结束之前通过展示ISA / IEC控制阀尺寸方程准确预测的气体流量与压降比曲线的形状和流扼流点,我们需要引入一个概念,即比热系数”比,“Fγ阀门制造商公布的x的值T基于壅塞流试验用空气作为试验介质。其他许多气体比空气有声波速度不同的空气,以弥补这些气体的音速,公布的x的值T乘以比热比因子,Fγ(F子γ),该气体的阀的大小。的比热比因子除以比热,γ比例计算,通过对空气的比热比,这是1.4。
Fγ=γ/ 1.4
Fγ空气降低到1。
气体性质表包括比热比的值。
请注意,老版本的ISA控制阀尺寸标准,一些制造商的文学,用符号“K”的比热比。


图6。ISA / IEC气体流量方程包括“膨胀的因素,“Y,用于补偿在缩,缩增大密度变化。
在图6的左上方的方程是ISA / IEC磅每小时流量为因变量的气体方程。
因为要确定什么气体的密度在缩流是很不容易的(随阀式,阀的开度与流量),ISA / IEC控制阀气体方程采用(容易确定的密度(ρ)上游1分)。记得,早些时候,当我们讨论了为什么实际流程图有它的形状,我们说,该弯曲部分的第一部分是在缩流密度变化的结果,而第二部分(当流动在缩是声波和密度保持不变)的是由于静脉收缩扩大它备份的物理限制。所以,即使我们能确定在缩流密度,这不足以给流图正确的形状。准确尺寸燃气服务控制阀,并给出了流程图是正确的形状,一个膨胀系数(符号Y)添加到方程,我们开始的时候,正确的计算流量(和图)的两个密度变化在缩,缩扩。这里显示的Y方程是基于实际情况的实验观察。
y是x的函数,压降比。当绘制一个平方根规模,Y图看起来红线标记的“Y”图6。
乘绿线(直流图如果没有密度变化与窒息)在实际的流图的结果(蓝线)。这是限制X用胶或流量计算的哽咽的价值重要(FγXT),否则将减少至低于0.67 Y和预测的流量,在x = f达到一个很大值后γXT将减少,而我们知道不是这样的。


图7总结了ISA / IEC气上浆方程。很常用的两种表现形式。
图7。总结了很常见的ISA / IEC控制阀气上浆方程。
顶部的方程是一个我们一直使用到目前为止,但重新解决CV而W。这种形式是适当的气体和蒸气(包括蒸汽)流量的质量流量单位(磅/小时),其中上游的密度是已知的。第二个方程,这只不过是第一个方程,用适当的容积单位流量单位转换(SCFH)和密度计算出的比重,绝对温度,绝对压力和压缩因子。
多年来,ISA方程发表流量为因变量。(这是我们用我们的讨论的气体流量,因为它是我们的目的,了解气体的流动表现为通过控制阀。)由于ISA / IEC”尺寸控制阀的流量方程的很普遍的使用,“ANSI / ISA s75.01,是尺寸控制阀门(计算所需的CV)目前的标准版本提出了C的方程V作为因变量,如上图所示。

(浙江扬修自控设备有限公司出品)

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