油气集输课程设计-节流阀选型

重庆科技学院

课程设计报告

院（系）: __ 石油工程学院__专业班级:油储07级1班

学生姓名: x x 学号: 200744xxxx

设计地点（单位）_______人文社科大楼G304________ __

设计题目:_低温集气站的工艺设计——节流阀选型_ 完成日期： 2010 年 7月 1日

指导教师评语: _______________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________ __________ _

成绩（五级记分制）:______ __________

指导教师（签字）:________ ________

节流阀的选型

摘要：节流阀是通过改变节流截面或节流长度以控制流体流量的阀门。由于节

流阀的流量不仅取决于节流口面积的大小，还与节流口前后的压差有关阀的刚度小，故只适用于执行元件负载变化很小且速度稳定性要求不高的场合。节流阀供在压力降极大的情况下作降低介质压力之用。 关键词：相对密度 温度 压力 计算直径

1 引 言

节流阀是通过改变节流截面或节流长度以控制流体流量的阀门。由于节流阀的流量不仅取决于节流口面积的大小，还与节流口前后的压差有关，阀的刚度小，故只适用于执行元件负载变化很小且速度稳定性要求不高的场合。

对于执行元件负载变化大及对速度稳定性要求高的节流调速系统，必须对节流阀进行压力补偿来保持节流阀前后压差不变，从而达到流量稳定。

对节流阀的性能要求是：流量调节范围大，流量一压差变化平滑；内泄漏量小，若有外泄漏油口，外泄漏量也要小；调节力矩小，动作灵敏。

在此，我们根据广安低温集气站各井口给出的条件，进行节流阀的选型。

2 节流阀设计选型

2．1天然气的相对密度

已知气体组成中，由于（82.3+2.2+2.0+1.8+1.5+0.9+7.1+2.2）%=100% 因此该气站的天然气体视为饱和状态，其组成为饱和烃类。 其中，C 1看做甲烷，C 2看做乙烷，……,以此类推。 由气体组成，求天然气的相对密度：

724.097

.281002

.2441.7349.0865.12.78.1580.2442.2303.8216M M S =⨯⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯==

空天求得天然气的相对密度约为0.7。

查相应的图1，相对密度为0.7的天然气在不形成水合物的天剑侠允许达到的膨胀程度，查的天然气的最终压力，以此求的天然气出节流阀后的温度值。

2．2温度和压力

图1 相对密度为0.7的天然气在不形成水合物

的天剑侠允许达到的膨胀程度

图2 给定压力降所引起的温度降

已知，井口1的进站压力为17MPa；进站温度T32℃。

则进节流阀的压力和温度分别为P 1=17MPa ，T 1=32℃。

根据已经条件，查上图1，相对密度为0.7的天然气在不形成水合物的天然气允许达到的膨胀程度。

得该状态下的最终压力约为11MPa ，即天然气经节流阀第一次节流后的出口压力为P 2=11MPa 。

再由已知的P 1，P 2，算得的压力降ΔP ，其中ΔP = P 1–P 2 = 17MPa - 11MPa = 6MPa ,再查图2，由给定的压力降得温度降ΔT=17℃，ΔT= T 1–T 2，由此求的节流阀的出口温度T 2= T 1–ΔT =15℃。

因此，求的天然气经第一次节流后的压力和温度为P 2=11MPa ；T 2=15℃。 当天然气经过换热器时，假定换热器使天然气的温度降低值为10℃，则天然气的温度变成T 2′=5℃。

天然气第二次流过节流阀时，已知P 终 = 6MPa ，则ΔP ′= P 2–P 终 = 11MPa - 6MPa = 5MPa 。再查图2，得知ΔT ′=20℃，ΔT ′= T 2′–T 终，得节流阀的出口温度为T 终= T 2′-ΔT ′=-15℃。

则井1，2,3汇管后经二次节流后的温度和压力为P 终 = 6MPa ，T 终=-15℃。 方法类同，求出井2到井6的天然气经两次节流后的温度和压力。

井4天然气经一次节流后的压力和温度为8MPa 和18℃；井5天然气经一次节流后的压力和温度为9MPa 和16℃；井6天然气经一次节流后的压力和温度为8.5MPa 和17℃，井4,5,6汇管后经二次节流后的压力和温度为6MPa 和-2℃。

2．3节流阀的计算直径

假定，井1经过的第一个节流阀为阀1，井2经过的第一个节流阀为阀2，以此类推，井6经过的第一个节流阀为阀6，井1,2,3汇管后通过的节流阀为阀7，井4,5,6汇管后通过的节流阀为阀8。 井1

经一次节流后，有

0.530.64717

11

P P 12>== 属于非临界流动。用下列公式计算节流阀的通过直径:

()238

.0212476

.003304⎥⎦

⎤⎢⎣⎡-⨯⎪⎭

⎫ ⎝⎛=P P P SZT Q d 计

式中d

计

—节流阀的计算直径，mm ；

Q 0—流过节流阀的气体流量,m 3/d ；

P 1,P 2—分别为阀前、后的压力，MPa(绝)；

T —阀前的气体温度，K ； Z —气体的压缩系数。

其中Q 0 , P 1 , P 2 ,T 由前面得知，然后求气体压缩系数Z 。

拟对比压力P

pr

拟对比压力P pr

图

3 天然气压缩因子图版

已知天然气的相对密度S=0.724，对于凝析气藏气：

216.691

T 4.603P 116.7S 132.2T S 689.0102.5P 7.0S pc pc pc pc ==+=-=≥；则有时，当 且有拟对比压力：pc

pr P P P =

；拟对比温度：pc pr T T

T =

当井1经第一次节流时，

69.3603.417

P pr ==； ()41.1691

.21627332T =+=

由求得的P pr =3.69，T pr =1.41查上图3，得此状态下的压缩因子Z 1=0.72。 将已知条件都代入计算直径公式求的：