气体限流孔板的计算
用于气体限流的孔板孔径计算分析
唐凤金等 用于气体 限流的孔板孔径计算分析
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用 于气 体 限流 的孔 板 孔 径 计 算 分 析
唐凤 金 张 宗飞 王光友 姜 赛红 杨 武汉 珂 游 伟 章 卫星 中 国五 环工 程有 限公 司 ４ ３ ０ ２ ２ ３
摘 要 介绍限流孔板的限流原理及应用场合 ，分析对比用于气体管路限流孔板孔径的两种计算方法，详
绝热指数 ，ｋ ＝ Ｃ 。 ／ Ｃ ；Ｃ 为流体定压 比热容 ，ｋ Ｊ ／
作用原理基本 一致 ，但是 与阀 门相 比，限流孔 板 具有价格便宜 的优 点及常开 的特性 ，适用 于小 流 量且连续流通 的管 线 ，特别是 在压力和流量调 节 精度要求不高 的场合 得到广泛应 用 ，如泵 的冲洗
式中，ｗ 为流体的质量流量 ，ｋ ｇ ／ ｈ ；Ｃ为孔板流量 系数 ，由 Ｒ ｅ 和ｄ ｏ ／ Ｄ值 查限流孔板 ｃ—Ｒ ｅ— ｄ ｏ ／ Ｄ 关系图求取 ；ｄ 。 为孔板孔径 ，ｍ；Ｄ为管道 内径 ，
ｍ；Ｐ 为孔 板 前 压 力 ，Ｐ ａ ；Ｐ ２为 孔 板 后 压 力 或 临 界 限流压力 ，取其 大者 ，Ｐ ａ ；Ｍ 为分 子 量 ；Ｚ为 压
量系数为 ０ ． ４ ９ ；三原子气体及过热蒸汽流量系数 为０ ． ４ ７ ；饱 和蒸 汽流量 系数 为 ０ ． ４ ５ 。 由式 （ ２ ）可知 ，只需知道气体的质 量流量、 流量系数、孔板前压力及 密度即可简便 地计算 出 限流孑 Ｌ 板 的孔径 ｄ 。 。在实际生产过程 中，流经孔 板 的介质在很多工况下为混合气体 ，但文献 ２只对
计算 ，直 到满 足要 求为 止 。
分析计算过程可知 ，应用式 （ １ ）计算限流孔
１ 孔径 的计 算方法
孔板流量计计算公式
孔板流量计计算公式首先，我们来介绍孔板流量计的面积系数公式。
孔板流量计的面积系数是指孔板截面上真实流量与标准流量之间的比值。
标准流量是在参考条件下，根据流体物性和孔板尺寸来确定的。
面积系数公式如下：C=Qs/Q其中，C表示孔板流量计的面积系数，Qs为标准流量，Q为孔板流量计的实际流量。
根据实际应用情况的不同，标准流量可以为液流、气流或蒸汽流。
下面，我们将介绍不同情况下孔板流量计计算公式的具体表达式。
1.液体流量计算公式对于液体流量计算，可以使用以下公式：Q=C×A×√(2gΔh)其中，Q表示液体流量，C为孔板流量计的面积系数，A为孔板截面积，g为重力加速度，Δh为上下游压力差。
2.气体流量计算公式对于气体流量计算，可以使用以下公式：Q=C×A×√(c×∆P/ρ)其中，Q表示气体流量，C为孔板流量计的面积系数，A为孔板截面积，c为气体流量系数，∆P为上下游压力差，ρ为气体密度。
3.蒸汽流量计算公式对于蒸汽流量计算，可以使用以下公式：Q=C×A×√(c×P2×(1-P2/P1)/(ρ×(1-(P2/P1)^2)))其中，Q表示蒸汽流量，C为孔板流量计的面积系数，A为孔板截面积，c为蒸汽流量系数，P1为上游压力，P2为下游压力，ρ为蒸汽密度。
需要注意的是，以上公式中的各个参数需要根据具体实际情况进行选择和计算。
例如，孔板截面积A可以根据孔板的尺寸和形状进行计算，重力加速度g可以取9.8m/s²，气体密度ρ可以根据气体物性和操作条件确定，气体流量系数c和蒸汽流量系数c可以通过实验或参考相关文献获得。
总之，孔板流量计的计算公式基于不同的流体类型和流量计量场景，通过面积系数和相关参数的综合计算，可以得到准确的流量测量结果。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的公式进行计算，并注意参数选择和计算过程的正确性和精确性。
限流孔板计算公式
Z: 压缩系数
M：气体相对分子质量
T：孔板前温度 K
K：气体绝热指数
Pc:对于饱和蒸汽 Pc=0.58P1 对于过热蒸汽 Pc=0.55P1
C：孔板系数，根据 Re 值查表。
Re 354 W D
3.两相用计算公式
DOVL DOL 2 DOV 2
DOVL：两相用孔板直径 DOL：按液相计算孔板直径 DOV：按气相计算孔板直径
Re
C
40
0.7
60
0.69
80Βιβλιοθήκη 0.6851000.68
200
0.65
400
0.62
800
0.615
1000
0.61
2000
0.6
4000
0.6
6000
0.58
8000
0.57
10000
0.55
20000
0.54
40000
0.53
60000
0.52
C：孔板系数，根据 Re 值查表。
Re 3 5 4Q D
D：管道内径 mm
2.气体用计算公式
μ ：粘度 mPa·s
W 4.3Cd02P1
( M )(
K
)[(
P2
)
2 K
(
P2
)
K 1 K
]
ZT K 1 P1 P1
W：气体质量流量 Kg/h
P1,P2:孔板前后压力（Kgf/cm2）达到临界压力时，P2=Pc
限流孔板计算公式
1. 流体用计算公式
Q 1.252Cdo2
PKM
Q:流体体积流量 m3/h
do:孔板直径
mm
C:限流孔板系数
如何计算限流孔板孔径
附录C 限流孔板计算限流孔板计算见《限流孔板计算表》，计算说明如下：1 输入数据介质相态：根据介质情况填写相应字母。
G—气体L—气体G/L—气体/液体正常流量：根据物料和热量平衡数据表填写。
孔板前流体正常温度：根据物料和热量平衡数据表填写孔板前流体正常温度。
计算临界限流压力的公式选择说明：根据流体情况填写相应数字。
1—饱和蒸汽2—过热蒸汽及多原子气体3—空气及双原子气体孔板流量系数：由本附录“限流孔板C-Re-d/D关系图”查取。
孔板作用：根据孔板作用填写相应数字：1－降压作用 2－限流作用孔数：根据情况填写相应数字：1－单孔 2－多孔板数：根据情况填写相应数字： 1－单板 2－多板2 计算数据2.1孔板前压力孔板前压力（P1）根据管道压力降计算结果填写。
2.2 孔板后压力a. 气体、蒸汽：根据管道压力降计算得出的孔板后压力（P2）、计算的临界限流压力（Pc），取两者中的较大值。
推荐的临界限流压力值计算如下：饱和蒸汽：Pc=0.58P1过热蒸汽及多原子气体：Pc=0.55P1空气及双原子气体：Pc=0.53P1b.液体：根据压力降计算结果填写。
2.3 孔板压差孔板压差为ΔP= P1-P2，式中：ΔP—通过孔板的压降，MPa P1—孔板前压力，MPa(A)P2—孔板后压力，MPa(A)2.4 计算孔径a. 气体、蒸汽单板孔板]1)())[(1)((1078.43122126120kk P P P P k kZT M P C Wd k+--••••=式中： W —流体流量，kg/hC —孔板流量系数d 0—孔板孔径，m D —管道内径，mP 1—孔板前压力，MPa （A ） P 2—孔板后压力，MPa （A ） M —分子量 Z —压缩系数。
T —孔板前流体温度，K k —绝热指数，k=Cp/Cv Cp —流体定压热容，kJ/(kg ·K)Cv —流体定容热容，kJ/(kg ·K)b. 液体单板孔板1000/1045.128620γ•∆••=P C Qd式中： Q —液体流量，m 3/h ΔP —通过孔板的压降，MPaγ—液体密度，kg/m 3c.气-液两相流孔板分别按气、液流量用各自公式计算气相和液相孔板孔径，然后按下式计算两相流孔板孔径：22V L d d d +=式中： d —两相流孔板孔径，m d L —液相孔板孔径，md V —气相孔板孔径，md.限流作用的孔板按上述公式计算孔板的孔径，然后根据值和k 值，查本附录“γc -k-d 0/D 关系表”求取临界流率压力比（γc ），当每块孔板前后压力比P 2/P 1≤γc 时，可使液体流量限制在一定数值，说明计算有d 0有效，否则需调整压降或管径，重新计算。
限流孔板计算
限流孔板计算随着工业的发展，液体和气体的输送成为了生产过程中重要的环节之一。
然而，在液体和气体输送过程中，由于管道容量限制或者其他因素，往往需要对流体进行限流处理。
限流孔板作为一种常用的流量调节装置，被广泛应用于各个行业中。
本文将详细介绍限流孔板的计算方法及其应用。
限流孔板，是一种由金属材料制成的具有特定几何形状的孔板，通常安装在管道中，用于限制流体通过管道的流量。
限流孔板的工作原理是通过孔板上的孔洞，使流体产生压力差，从而达到限流的目的。
孔板上的孔洞通常是圆形、长方形或者其他几何形状，其大小和数量可以根据具体需求进行设计。
在进行限流孔板计算时，首先需要明确的是流体的性质和流量要求。
流体的性质包括密度、粘度等参数，这些参数对于计算孔板的压降和流量具有重要影响。
流量要求则包括期望的流量范围和精度要求，这些要求将决定孔板的尺寸和孔洞的大小。
在进行限流孔板计算时，通常需要考虑以下几个方面：1. 孔板的压降：限流孔板在流体通过时会产生一定的压降，这是由于孔洞的存在导致流体流速增加而产生的。
压降的大小与孔板的几何形状、孔洞的大小以及流体的性质有关。
通常，为了减小压降，孔洞的直径可以适当增大，但是这也会导致流量的不准确。
因此，在实际应用中需要权衡压降和流量精度的要求。
2. 流量的计算：根据限流孔板的几何形状和孔洞的大小，可以通过一系列的公式或者计算方法来估算孔板的流量。
这些公式和方法通常是基于实验数据得出的，并且需要考虑不同流体的性质。
在计算流量时，需要确定流体的压力、温度和粘度等参数，并结合孔板的几何形状和孔洞的大小进行计算。
3. 流量的调节：限流孔板通常需要进行流量的调节，以满足不同工况下的流量要求。
调节的方法包括调整孔板上的孔洞数量、直径或者其他几何参数。
此外，还可以通过安装多个孔板或者组合使用不同类型的孔板来实现流量的调节。
限流孔板作为一种常用的流量调节装置，广泛应用于石油、化工、冶金、电力等行业中。
管道孔板计算说明如下
计算说明如下：1 输入数据介质相态：根据介质情况填写相应字母。
G—气体L—气体G/L—气体/液体正常流量：根据物料和热量平衡数据表填写。
孔板前流体正常温度：根据物料和热量平衡数据表填写孔板前流体正常温度。
计算临界限流压力的公式选择说明：根据流体情况填写相应数字。
1—饱和蒸汽2—过热蒸汽及多原子气体3—空气及双原子气体孔板流量系数：由本附录“限流孔板C-Re-d0/D关系图”查取。
孔板作用：根据孔板作用填写相应数字：1－降压作用2－限流作用孔数：根据情况填写相应数字：1－单孔2－多孔板数：根据情况填写相应数字：1－单板 2－多板2 计算数据2.1孔板前压力孔板前压力（P1）根据管道压力降计算结果填写。
2.2 孔板后压力a. 气体、蒸汽：根据管道压力降计算得出的孔板后压力（P2）、计算的临界限流压力（Pc），取两者中的较大值。
推荐的临界限流压力值计算如下：饱和蒸汽：Pc=0.58P1过热蒸汽及多原子气体：Pc=0.55P1空气及双原子气体：Pc=0.53P1b.液体：根据压力降计算结果填写。
2.3 孔板压差孔板压差为ΔP= P1-P2，式中：ΔP—通过孔板的压降，MPaP1—孔板前压力，MPa(A)P2—孔板后压力，MPa(A)2.4 计算孔径a. 气体、蒸汽单板孔板式中： W—流体流量，kg/hC—孔板流量系数d0—孔板孔径，mD—管道内径，mP1—孔板前压力，MPa（A）P2—孔板后压力，MPa（A）M—分子量Z—压缩系数。
T—孔板前流体温度，Kk—绝热指数，k=Cp/CvCp—流体定压热容，kJ/(kg•K)Cv—流体定容热容，kJ/(kg•K)b. 液体单板孔板式中： Q—液体流量，m3/hΔP—通过孔板的压降，MPaγ—液体密度，kg/m3c.气-液两相流孔板分别按气、液流量用各自公式计算气相和液相孔板孔径，然后按下式计算两相流孔板孔径：式中： d—两相流孔板孔径，mdL—液相孔板孔径，mdV—气相孔板孔径，md.限流作用的孔板按上述公式计算孔板的孔径，然后根据值和k值，查本附录“γc-k-d0/D关系表”求取临界流率压力比（γc），当每块孔板前后压力比P2/P1≤γc 时，可使液体流量限制在一定数值，说明计算有d0有效，否则需调整压降或管径，重新计算。
孔板流量计计算公式
0 引言孔板是典型的差压式流量计，它结构简单，制造方便，在柳钢炼铁厂使用广泛，主要用于测量氧气、氮气、空气、蒸汽及煤气等流体流量。
由于孔板的流入截面是突然变小的，而流出截面是突然扩张的，流体的流动速度( 情况) 在孔板前后发生了很大的变化，从而且在孔板前后形成了差压，通过测量差压可以反映流体流量大小[1]。
但是流量的计算是一个复杂的过程。
炼铁厂以往仅仅是通过开方器对孔板前后差压进行开方，然后乘以设计最大流量从而获得实际流量值，如公式（1）所示。
（1）其中Q ——体积流量，Nm3/h；Q max——设计最大流量，Nm3/h；ΔP ——实际差压，Pa；ΔP设——设计最大差压，Pa。
其实这种方法并不能真实反映准确流量，特别是在压力、温度波动( 变化) 较大的时候，测量出来的流量和真实流量相差较大。
所以，流量的计算还需要增加温度、压力补偿。
在孔板通用公式中，增加压力、温度补偿的流量计算公式关键是对介质在工况下的密度进行处理，此外还需要孔板设计说明书上的流量系数、孔板开孔直径、膨胀系数、工况密度等参数，公式比较复杂；笔者经过大量的数据统计获得的简易公式则简单得多，只要有孔板的设计最大流量、设计差压和设计压力，即可准确获得实际流量值。
1 孔板流量计计算公式1.1通用计算公式（2）(2)其中Q——体积流量，Nm3/h；K——系数；d——工况下节流件开孔直径，mm；ε——膨胀系数；α——流量系数；ΔP——实际差压，Pa；ρ——介质工况密度，kg/m3。
公式（2）中的介质工况密度ρ和温度、压力有关，根据克拉珀龙方程，有（3）P ——压力，单位Pa；V ——体积，单位m3；T ——绝对温度，K；n ——物质的量；R ——气体常数。
相同( 一定) 质量的气体在温度和压力发生变化时，有：（4）P1——某种状态下气体压强，Pa；V1——某种状态下气体体积，m3；T1——某种状态下气体绝对温度，K；又： (5)(5) 代入（4）式，由于m1=m, 化简得(6)所以有：（7）（7）式代入（2）式，有：(8)P1、T1、 1 一般选择某一已知值，如标况下氮气压力P1=101.15KPa，温度T1=273K，密度1=1.25kg/m3；或者根据流量计算书，令P1= 工况压力，T1= 工况温度，1= 工况密度。
限流孔板计算20080829
管路限流孔板的计算限流孔板作为节流元件，由于具有结构简单、易加工、制造成本低、安装方便等优点，在满足工艺要求的前提下，使用限流孔板代替调节阀来限定流量或降低压力，将会大大地降低投资和操作维修费用。
特点1．可以限定流量。
2．可以降低压力。
3．可同时限流降压。
流体为气体时，如果只是为了限定流量，对下游的压力没有要求，单段限流孔板即可满足要求。
但如果在限定流量的同时还要限制孔板下游侧压力，单段限流孔板就满足不了这一要求，因为单段限流孔板不大可能在限定流量的同时还限制下游的压力，这时就应采用多段限流孔板来实现。
工作原理孔板可以作为节流元件用来限定流量和降低压力。
当孔板前后存在一定压差，流体流经孔板，对于一定的孔径，流经孔板的流量随着压差增大而增大。
但当压差超过某一数值(称为临界压差)时，流体通过孔板缩孔处的流速达到音速，这时，无论压差如何增加，流经孔板的流量将维持在一定数值而不再增加。
限流孔板就是根据这一原理来限定流体的流量和降低压力的。
规格DN10～1000目的：化工厂、石油化工厂装置管路的限流孔板设置在管道上，用于限制流体的流量或降低流体的压力。
使用范围：管路的限流孔板应用于以下几个方面：限流孔板为一同心锐孔板，用于限制流体的流量或降低流体的压力。
流体通过孔板就会产生压力降，通过孔板的流量则随压力降的增大而增大。
但当压力降超过一定数值，即超过临界压力降时，不论出口压力如何降低，流量将维持一定的数值而不再增加。
限流孔板就是根据这个原理用来限制流体的流量或降低流体的压力。
1．工艺物料需要降压且精度要求不高。
2．在管道中阀门上、下游需要有较大压降时，为减少流体对阀门的冲蚀，当经孔板节流不会产生气相时，可在阀门上游串联孔板。
3．流体需要小流量且连续流通的地方，如泵的冲洗管道、热备用泵的旁路管道（低流量保护管道）、分析取样管等场所。
4．需要降压以减少噪声或磨损的地方，如放空系统。
（《工艺系统工程设计技术规定》HG/T20570.15-1995）分类及选型要点 1． 分类限流孔板按孔板上开孔数分为单孔板和多孔板；按板数可分为单板和多板。
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限流孔板的计算
一、D-1101手动放空限流孔板FO-1134（气体）
1、计算孔板锐孔直径
827.2d G =式中：G —— 通过喷嘴的流量，kg/h ；本算例G =104186 kg/h
K ——气体绝热系数；本算例K = 1.606
P 1—— 喷嘴前压力，MPa （a ）；本算例P 1= 7.3MPa （a ）
ρ1 —— 喷嘴前气体密度，kg/m 3；本算例ρ = 67.71 kg/m 3
d —— 锐孔直径，mm ；
则：锐孔直径 1
111)12(827.2ρP K K G d K K -++=
71
.673.7)1606.12(606.1827.2104186
1606.11606.1⨯⨯+=-+ = 48.07mm 经圆整：取锐孔直径d = 48mm(60mm)
2、计算孔板厚度
当流体温度< 375℃时，ϕP D H ∆=6
.31 式中：H —— 孔板厚度，mm ；
p ∆—— 孔板前后的压力降，kg/cm 2；
本算例p ∆ = （7.3-0.3）× 10.197 = 71.379kg/cm 2
(62.20171kg/cm 2)
D —— 管子内径，mm ；本算例D = 89-5.5×2 = 243mm(78 mm)
ϕ —— 挠度系数。
本算例d/D = 45/78 = 0.576，查表8-15为0.5436。
（0.3033）
则：孔板厚度 5436.0379.716
.31243⨯=H = 47.90mm （5.90447mm ） 孔板厚度一般不应超过0.1D ，但此处用作降压孔板，厚度超过此值是允许的。
二、阻泡剂添加管道AW-1114上的限流孔板FO-1115（液体）
1、锐孔孔径计算
式中：q —— 流体的重量流率，kg/h ；本算例q =1000 kg/h
α —— 流量系数，查《工艺管道安装手册（老）》；
ε —— 膨胀系数，对于液体及不压缩流体ε = 1； d —— 锐孔直径，mm ；
ρ —— 操作条件下流体密度，kg/m 3；本算例ρ = 978 kg/m 3
p ∆—— 孔板前后的压力降，kg/cm 2。
本算例p ∆ = 0.1×10.197 = 1.0197kg/cm 2
则：锐孔直径 ∆P =ραε252.1q
d
本算例管子内径D = 34-4.5×2 = 25〈 50mm ，则对于液体α = 0.61，ε = 1
0197.1978161.0252.11000
⨯⨯⨯⨯=d = 6.44mm
2、计算孔板厚度
当流体温度< 375℃时，ϕP D H ∆=6
.31 式中：H —— 孔板厚度，mm ；
p ∆—— 孔板前后的压力降，kg/cm 2；
本算例p ∆ = 0.1×10.197 = 1.0197kg/cm 2
D —— 管子内径，mm ；本算例D = 34-4.5×2 = 25mm
ϕ —— 挠度系数。
本算例d/D = 6.44/25 = 0.2576，查表8-15为0.5052。
则：孔板厚度 5052.00197.16
.3125⨯=H = 0. 57mm
三 、P-1101/A 、B 小流量保护管道上的限流孔板FO-1149（液体）
1、锐孔孔径计算
式中：q —— 流体的重量流率，kg/h ；本算例q = 220m 3/h =213202 kg/h α —— 流量系数，查《工艺管道安装手册（老）》；
ε —— 膨胀系数，对于液体及不压缩流体ε = 1； d —— 锐孔直径，mm ；
ρ —— 操作条件下流体密度，kg/m 3；本算例ρ = 969.10 kg/m 3
p ∆—— 孔板前后的压力降，kg/cm 2。
本算例p ∆ =0.1×10.197 = 1.0197kg/cm 2
则：锐孔直径 ∆P =ραε252.1q
d
本算例管子内径D = 219.1-3.76×2 = 211.58mm ，则对于液体α = 0.61，ε = 1
0197.110.969161.0252.1213202
⨯⨯⨯⨯=d = 94.24mm
2、计算孔板厚度
当流体温度< 375℃时，ϕP D H ∆=6
.31 式中：H —— 孔板厚度，mm ；
p ∆—— 孔板前后的压力降，kg/cm 2；
本算例p ∆ =0.1×10.197 = 1.0197kg/cm 2
D —— 管子内径，mm ；本算例D =219.1-3.76×2 = 211.58mm
ϕ —— 挠度系数。
本算例d/D = 94.24/211.58 = 0.4454，查表8-15为0.37911。
则：孔板厚度 37911.00197.16.3158.211⨯=H = 4.16mm。