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氣體的流量在閥門壓力值體積與密度的變化

作者:浙江揚修 發布日期:2020-09-06 11:24:32 關注次數:

氣體的流動液體的性質和通過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。當觀察流經控制閥和壓力下降,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控制閥的流量。
在圖1的上方流動方程與方程幾乎相同,我們會使用液體的情況下,流量磅/小時。(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。然后我們代替單個字符,X,為ΔP / P1為了使表達更簡單。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。
如果我們要進行流量測試,流量和壓降比之間的實際關系將會如由彎曲的藍線,不直。在較低的壓力降比的流程如下的直線,但它偏離越來越多,直到然后,壓降比進一步增加,不產生任何額外的流量。在這一點上我們說流動已經成為了。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,給圖形。


圖2??刂崎y內氣體的速度和壓力分布。
在這一點上,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)我們不需要做一個事實上的問題,因為在縮流密度是完全一樣的密度閥門上游的。同時,液體,在縮流密度不為流量的變化而變化。
流經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比不可壓縮氣體的流量圖,開始了而不是沿直線的會計。


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。
在一些點,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,在一個限制是可能的,對于流量的增加仍然是可能的。隨著壓力的下降率進一步提高,縮開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,因為流已經聲波,在流量沒有增加是可能的,流動變得完全窒息。
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,的流量曲線與直線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驗樗俣纫呀浀搅撕艽罅鞫罅魅Γ?。
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%,一個開放式截止閥。
讓我們看看如果我們運行三流測試圖4中列出的會發生什么,用一個典型的截止閥,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零逐漸增加我們會發現流動會阻塞時的壓降是70 psi。
重復與P1= 200磅/平方英寸,流量會窒息在140 psi壓降。
然后,重復該試驗,P1= 1000磅/平方英寸,流量會窒息在700 psi壓降。
現在,如果我們計算XT為每個測試的值(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原來是0.7在每一種情況下。
這里的關鍵是,在一個特定的程度的閥門行程控制閥的一個特定的風格(在這種情況下,一個80%打開截止閥的壓力降比)的流動變得哽咽是一個常數。知道終端壓降比這個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,有必要知道什么壓力降流將扼流圈。不同的閥門類型具有不同的x值T,和每種閥門類型,XT也隨閥開口。


圖5。XT的典型值和它們如何影響通過的流量控制閥。
閥門制造商測試閥的XT然后公布結果,從而可以預測這一點就會窒息,因此適當大小的流量控制閥。
在左邊的圖藍線代表通過的流量比例控制閥,其中XT0.7。(即,流量就會窒息時,壓力降為70%的P1。作為一個例子,這可能是在80%開上線將簡歷約250 6英寸的截止閥。一個4英寸的高性能蝶閥在70%開放的操作也有一個品種約250。雖然這兩個閥門具有相同的流量(CV),通過蝶閥流圖(左側圖紅線)看起來比流程圖不同通過截止閥。這是因為它有0.4個文本,即流扼流圈時的壓降為40% P1。在較低的壓力降比,流量是通過閥相同,但壓降比的增加,在蝴蝶閥的流量開始瞄準壅塞流在截止閥的流量。了解這會幫助你理解為什么一個尺寸計算表明,所有的流量條件相同的情況下,閥門一風格將需要一個比較大的品種是一個不同風格的閥門所需。
在我們結束之前通過展示ISA / IEC控制閥尺寸方程準確預測的氣體流量與壓降比曲線的形狀和流扼流點,我們需要引入一個概念,即比熱系數”比,“Fγ閥門制造商公布的x的值T基于壅塞流試驗用空氣作為試驗介質。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,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,早些時候,當我們討論了為什么實際流程圖有它的形狀,我們說,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。準確尺寸燃氣服務控制閥,并給出了流程圖是正確的形狀,一個膨脹系數(符號Y)添加到方程,我們開始的時候,正確的計算流量(和圖)的兩個密度變化在縮,縮擴。這里顯示的Y方程是基于實際情況的實驗觀察。
y是x的函數,壓降比。當繪制一個平方根規模,Y圖看起來紅線標記的“Y”圖6。
乘綠線(直流圖如果沒有密度變化與窒息)在實際的流圖的結果(藍線)。這是限制X用膠或流量計算的哽咽的價值重要(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了很常見的ISA / IEC控制閥氣上漿方程。
頂部的方程是一個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)流量的質量流量單位(磅/小時),其中上游的密度是已知的。第二個方程,這只不過是第一個方程,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,ISA方程發表流量為因變量。(這是我們用我們的討論的氣體流量,因為它是我們的目的,了解氣體的流動表現為通過控制閥。)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(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。

(浙江揚修自控設備有限公司出品)

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