节流装置设计计算书解析
标准节流装置的设计与计算
课程设计报告( 2013—2014年度第一学期）课程：过程参数检测及仪表题目：标准节流装置的设计与计算院系: 自动化系班级：学号:学生姓名：Acceler指导教师：田沛设计周数: 一周成绩：日期：2014 年1 月15 日一、课程设计目的与要求本课程设计为检测技术与仪器、自动化专业《过程参数检测及仪表》专业课的综合实践环节。
通过本课程设计，使学生加深过程参数检测基本概念的理解，掌握仪表的基本设计方法和设计步骤。
二、设计正文 第一类命题:已知条件:流体为水,工作压力MPa p 7.14=,工作温度215=t ℃；管道mm D 23320=，材料为20号钢新无缝钢管；节流件为法兰取压标准孔板,材料为1Cr18Ni9Ti;mm d 34.11720=;差压kPa p 91.156=∆，求（1）给定差压值p ∆下的水流量m q ；（2)计算测量时的压力损失。
解：（1）辅助计算：查表得到水和水蒸气密度1ρ=856.85kg/3m ，动力粘度η=127。
3610-⨯Pa ·s ，管道线膨胀系数D λ=12.78610-⨯/℃，节流件线膨胀系数d λ=17.2610-⨯/℃，可膨胀性系数ε=1。
mm t D D D t 58.233)]20(1[20=-+=λmm t d dt d 73.117)]20(1[20=-+=λ(2）查表可知，新无缝钢管的绝对粗糙度K=0。
05~0。
1mm ，(410K/D)max =4。
29<4。
9,所以直管段粗糙度符合要求。
（3）迭代计算水流量m q ： 由Stolz 方程，得:令式中0Re D = ∞,此时流出系数初始值为0C =0.60274。
取精密度判据6101-⨯=z ,利用Matlab 进行迭代计算，程序代码如下：A=7912885.84;yita=127。
3e-6; b=0。
504；Dt=233。
58;c0=0.5959+0。
0312*b^2。
1—0。
孔板计算解读
；
标准节流装置的设计计算
2.雷诺数ReD计算式
4qm Re D ； D 4qV 1 Re D ； D kg 式中： qm 质量流量， kg 1 被测流体密度， s
3 m ； qV --体积流量，
s
；
流体动力粘度，Pa.s； D 管道内径， m；
1 4
加工收缩段 式 加工收缩段 式
2 0.995 0＝ 1＋ A 2 2 1 4 0.984 0＝ 1＋ A 2 2 1 4 0.985 0＝ 1＋ A 2
命题②(计算孔径）的计算
⑥确定差压上限值
4q 1 4 1 p m 2 2 D c 2 1 设 =0.5，C=0.6,代入 4 111.111 1 0.54 1 pcom 0.52 ( 0.233)2 0.6 2 850.908 166259.44 Pa pmax qm max 500 1.5625 pcom qmcom 400 pmax 166259.44 1.5625 259780.37 Pa 园整到系列值，取pmax 250kPa , 故 pcom 160kPa
标准节流装置的设计计算
4.可膨胀系数计算式 （2）喷嘴、文丘里管可膨胀系数ε计算式
2 4 1 1 2 1 1 4 1 式中： 压力比， p2 p1 ；
标准节流装置的设计计算
一、节流装置设计计算的命题
• ①已知节流装置型式，管道内径D，节流开孔直径d，被测流体参数ρ、μ ， 根据测得的差压值△p，计算被测流体qm或qv 。 （用于现场核对投用流量计的测量值） ②已知管道内径D，被测流体参数ρ、μ，管道布置条件，选择流量范围，差 压测量上限△pmax,节流装置型式，计算节流件开孔直径d。 （用于新装设节流装置计算，一般节流装置设计计算就是指此命题） ③已知管道内径D，节流件开孔内径d，被测介质参数ρ、μ，管道布置条件， 节流装置型式，流量范围，计算差压值△p。 （用于现场核对差压计的测量值） ④已知节流装置型式，直径比β，差压△p，流量qm或qv ，被测流体参数ρ、μ， 计算管道内径D和节流件开孔直径d。 （用以确定现场需要的管道尺寸）
节流装置设计计算任务书
b1. 新的 b2. 旧的
在所采用的项目上加下划线
要求采用的节流件形式和取压方式：<孔板> a1. 环室取压 a2. 单独钻孔取
15
压 a3. 法兰取压 b2. 长径喷嘴；
a4. D-D/2取压；
<喷嘴> b1. ISA1932喷嘴
<经典文丘里管> c1. 具有粗铸收缩段的
在所采用的项目上加下划线
c2. 具有机械加工收缩段的 c3. 具有粗焊铁板收缩段的
纯数 混合流体时应提供各组分的数据
9 工作状态下被测流体的相对湿度 φ
%
10 允许的压力损失
Δω
Pa
11 节流装置使用地点的平均大气压 Ps
Pa
12 20℃时管道尺寸（外径/内径） D20 / d20
mm
13 管道材料及节流件材料
14 管道内表面状况
a1. 无缝管 a2. 直缝焊管 a3. 螺旋缝焊管 在所采用的项目上加下划线
16 要求采用的差压变送器型号及其差压上限值
KPa
17 安装节流装置用的法兰标准代号
18.1 上游侧第一个局部阻流件形式
18.2 上游侧第二个局部阻流件形式
18 18.3 下游侧第一个局部阻流件形式
18.4 上游第一和第二个局部阻流件间直管段长度L0
mmΒιβλιοθήκη 18.5 供安装节流装置用的直管段总长度L
mm
qm为质量流量；qv为体积流量； 角码“0”表示0℃，101325Pa状 态下的值；“20”表示20℃， 101325Pa状态下的值；其他为工 作状态下的值
p'为压力变化量的大小 t'为温度变化量的大小 混合流体时应提供各组分的数据 混合流体时应提供各组分的数据
过程控制工程设计—节流装置、调节阀与差压液位计的计算
I～I为角接取压法 II～II为1’’法兰取压法 III～III所示即为理论取压法 IV～IV即为径距取压法
8
第一节
节流装置的计算
P191-P195
二、计算中有关参数的确定
1.最大刻度流量的确定 数值是1；1.25；1.6；2；2.5； 3.2；4；5；6.3；8乘以10n，n为任 意正整数。 2.最大差压的选择刻度流量的确定 压差 (mmH2O) 静压(MPa)
25
物位检测方法及仪表
正迁移
变送器的安装位置与容器的最低液位（H=0） 变送器的安装位置与容器的最低液位（H=0） 不在同一水平位置
正、负压室的压力分别为
P+ = P气 + H ρ g + h1 ρ g
P − = P气
+
正、负压室的压差为
∆P = P+ − P− = Hρg + h1 ρg
当被测液位H=0时，ΔP=h1ρg >0，从而使变送器在H=0时输出电流 大于4 mA；H=Hmax时，输出电流大于20 mA。
19
举例说明：介质水重度 γ=1.0g/cm3，温度为常温，ν=1.006cst，D=150mm，P1=175kPa，P2=100kPa，Qmax=60m3/h，选型：天津仪表厂双动气动 隔膜阀。 ① 判别是否阻塞流 查得 FL=0.55，Pc=21966.5kPa，Pν=3kPa
FF=0.96- 0.28 阻塞流时的最低压差：
13
第二节 调节阀流通能力的计算
调节阀C值的计算
国际电工委员会(IEC)公布的方法需满足下列条件：
流体必须是牛顿型不可压缩流体(液体)和可压缩流体(气体、蒸汽)， 不适用于非牛顿型不可压缩流体及其与其他流体混合的流体。 参与运算的参数采用两种单位制。其一为工程单位制(重力制即 MKS制)，压力单位是kgf/cm2。其二为国际单位制(即SI制)，压力 单位为kPa。公式中的常数与采用的单位制有关。
标准节流装置的设计与计算
课程设计报告( 2013—2014年度第一学期 )课程：过程参数检测及仪表题目：标准节流装置的设计与计算院系：自动化系班级：学号：学生姓名：Acceler指导教师：**设计周数：一周成绩：日期：2014 年1 月15 日一、课程设计目的与要求本课程设计为检测技术与仪器、自动化专业《过程参数检测及仪表》专业课的综合实践环节。
通过本课程设计，使学生加深过程参数检测基本概念的理解，掌握仪表的基本设计方法和设计步骤。
二、设计正文 第一类命题：已知条件：流体为水，工作压力MPa p 7.14=，工作温度215=t ℃；管道mm D 23320=，材料为20号钢新无缝钢管；节流件为法兰取压标准孔板，材料为1Cr18Ni9Ti ；mm d 34.11720=；差压kPa p 91.156=∆，求（1）给定差压值p ∆下的水流量m q ；（2）计算测量时的压力损失。
解：（1）辅助计算：查表得到水和水蒸气密度1ρ=856.85kg/3m ，动力粘度η=127.3610-⨯Pa ·s ，管道线膨胀系数D λ=12.78610-⨯/℃，节流件线膨胀系数d λ=17.2610-⨯/℃，可膨胀性系数ε=1。
mm t D D D t 58.233)]20(1[20=-+=λ mm t d dt d 73.117)]20(1[20=-+=λ（2）查表可知，新无缝钢管的绝对粗糙度K=0.05~0.1mm ，(410K/D)max =4.29<4.9，所以直管段粗糙度符合要求。
（3）迭代计算水流量m q ： 由Stolz 方程，得：令式中0Re D = ∞，此时流出系数初始值为0C =0.60274。
取精密度判据6101-⨯=z ，利用Matlab 进行迭代计算，程序代码如下： A=7912885.84;yita=127.3e-6; b=0.504;Dt=233.58;c0=0.5959+0.0312*b^2.1-0.184*b^8+2.286*b^4/Dt/(1-b^4)-0.856*b^3/Dt; c=c0;z=1; % 初值预设5040.0==tt D d β84.79128851004.0354.0412=-∆⨯=βηρεt t D pd A )62.58,:(856.0)1(286.2)Re 10(0029.0184.00312.05959.02034475.065.281.2mm D mm D D D C D ≥--++-+=ββββββwhile z>1e-6 % 迭代计算 c1=c; Re=A*c;c=c0+0.0029*b^2.5*(1e6/Re)^0.75; z=abs((c-c1)/c); end cqm=A*Dt*yita*c/0.354迭代2次后，8104.5-⨯=z ，精密度符合要求。
标准节流装置的计算
选取差压上限
� �
� � �
考虑到用户对压力损失的要求，拟选用喷嘴 ∆P max = 3 δp =3×59 = 177 kPa，取∆P max = 160 kPa； 正常流量下的差压∆P ∆P = (200 / 250)2 ×160 = 102.4 kPa 求不变量A2
qm 200000 = = 0.5099748 2 2 0.004 D ∆Pρ 0.004 × 222.44 × 102400 × 38.3475
38
迭代计算结果
n X β C ε δ E 1 0.5099748 0.6740097 0.9451122 0.9945451 3.085992×10−2 6.051584×10−2 2 0.5427955 0.6922027 0.9399362 0.9938432 2.654433×10−3 5.205304×10−3 3 0.5458869 0.6922027 0.9399362 0.9938235 1.806021×10−5 3.541580×10−5 4 0.5458080 0.6922131 0.9399332 0.9938234 0 0
2012-3-1
1
39
�
�
求d: d = Dβ = 222.44×0.6922131 = 153.975882 (mm) C 验算流量 q = 0.004 1 − β εd ∆Pρ
2
m
4
=
0.004 × 0.93993
1 − 0.692214 = 19999819 . ( kg / h)
�
× 0.99382 × 153.9759 2 102400 × 38.3475
A1 = 0.004
节流装置计算公式及有关数据
节流装置计算公式及有关数据
节流装置的计算公式是基于流量方程的。
流量方程可以表示为：
Q=A*V，其中Q是液体的流量（单位为立方米/秒），A是节流装置的流通
面积（单位为平方米），V是液体的速度（单位为米/秒）。
在计算节流装置的流量时，需要知道以下数据：
1. 入口压力（P1）：液体进入节流装置的压力，通常以帕斯卡（Pa）或巴（bar）为单位。
2.出口压力（P2）：液体离开节流装置的压力。
与入口压力一样，也
以帕斯卡或巴为单位。
3.流体的密度（ρ）：液体的密度描述了液体单位体积的质量，通常
以千克/立方米为单位。
4.节流装置的流通面积（A）：节流装置中液体流过的面积。
通常以
平方米为单位。
5.流体的流速（V）：液体流过节流装置的速度，以米/秒为单位。
通过这些数据，可以使用以下的公式来计算节流装置的流量：
Q=A*V=C*A*√(2*∆P/ρ)
其中，C是流量系数，∆P是压降（ΔP=P1-P2）。
值得注意的是，在实际应用中，上述公式是建立在忽略一些因素的基
础上的。
例如，该公式假设液体是不可压缩的，也不考虑液体的粘度和温
度的变化等。
因此，在实际应用中，可能需要使用更复杂的模型和算法来
计算流量。
总之，计算节流装置的流量需要基于流量方程和节流装置的性能参数。
利用公式Q=C*A*√(2*∆P/ρ)，可以得到正确的流量值。
但在实际应用中，需要注意根据具体情况选择适当的模型和算法。
节流装置设计计算书
委托单位 节流装置名称 型号 流体名称 流量的状态 刻度流量 QK 最大流量 Qmax 常用流量 Qcom 最小流量 Qmin 管道线胀系数 节流件线胀系数 压缩系数 取压方式 安装方式 831000 200000 0.00001116 0.0000166 标准孔板 水 液体质量流量 1000000 计算书编号 位号 数 量 管道尺寸 管道内径 最高差压 工作温度 工作绝压 相对湿度 JS-130924-FE0102A FE0102A 426x7 412 △PK 40 t P1 Ψ 60 1100 mm mm kPa ℃ kPa % kPa kg/m 983.671
3 0
kg/h kg/h kg/h kg/h
mm/mm.℃
mm/mm.℃ 饱和蒸汽分压 Pm
饱和含湿量 ρ m 介质密度 介质粘度 等熵指数 ρ μ k
kg/m3 0.00046663 Pa*s
计 算 结 果
选用差压值 △P 最大压力损失 △ω 流出系数 C 可膨胀性系数 E 直径比 β 喉部直径 雷诺数 ReD 最大流速Vmax 前直管段长度 后直管段长度 数学模型 带补偿数学模型 △Pmax= △Pcom= △Pmin= △ω = C= E= β = d20= ReDmax= ReDcom= ReDmin= Vmax= 22D 7D Qm= Qm= △P= △P= kPa kPa ℃ 设计： 批准：
40 27.622 1.6 24.795 0.60426ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 1 0.601674 247.836 1838839.9 1528075.96 367767.98
kPa kPa kPa kPa
mm
2.116 m/s 至少 11D 至少 3.5D 158113.8830×(△P)^0.5 5041.3293×(r1)^0.5 40 kPa kPa 到 到 到 40 1200 110 Qm= 1000000 kg/h Qm= kg/h kPa 4mA～20mA kPa 4mA～20mA 4mA～20mA ℃ 审核： 日期： 2013-9-24
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节流装置设计计算书解析
节流装置是一种常用的流体控制装置，在各个工业领域广泛应用。
它通过改变流道的截面积来调节流体流量，实现流量的控制和调节。
节流装置设计计算书是用于指导节流装置设计过程的一份文件，其中
包含了设计过程中所需要的计算公式、参数值、计算结果等信息。
下
面将对节流装置设计计算书进行逐一解析。
节流装置设计计算书通常由以下几个部分组成：引言、功能要求、设计条件、设计计算、设计结果等。
引言部分主要介绍了设计背景、
目的和意义等内容，为后续的设计计算提供了理论基础和依据。
功能要求部分详细列举了节流装置的功能要求，包括流量范围、
流体工作压力、工作温度、材料要求等。
这些功能要求是根据实际应
用需求确定的，具体的数值和要求都需要符合规定的标准和规范。
设计条件部分对设计过程中需要考虑的条件进行了说明，包括流
体性质、流量计算公式、流体管道参数、孔口进口压力、孔口出口压力、接头毛细阻力、周边阻力等。
这些条件是设计过程中需要明确和
计算的，其中的参数值需要根据实际情况进行测量或估算，并保证计算的准确性和可靠性。
设计计算部分是整个节流装置设计计算书的核心部分，其中包含了具体的设计计算公式、参数值和计算结果。
设计计算主要包括孔口直径计算、流量计算、节段压差计算、出口速度计算、能量损失计算等。
这些计算是根据设计条件和功能要求进行的，通过计算可以得到设计所需的参数值和结果，为最终的设计提供依据。
设计结果部分将设计计算部分得到的参数值和结果进行了整理和总结，列出了设计所需的参数值、计算结果和设计方案等。
设计结果需要满足设计要求和实际应用需求，并考虑各种工况和情况下的可行性和稳定性。
综上所述，节流装置设计计算书是一份用于指导节流装置设计过程的重要文件，它包含了设计计算的全部步骤和内容，通过计算和分析可以得到设计所需的参数值和结果。
设计计算书的编写和解析对于节流装置的设计和实施具有重要的意义，可以保证设计的准确性和可靠性，提高工作效率和质量。