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了解阀门和配件如何影响压头损失(1)

发布时间2019-10-21人气:82


两部分中的第一部分

本专栏讨论阀门和配件,并评估这些设备如何影响管道系统的运行。阀门和配件连接管道,直接流动并隔离设备和管道系统的各个部分。液压能用于使流体通过管道系统。

阀门或配件中的液压能会通过以下四种方式损失:

  • 运动流体与内表面之间的摩擦

  • 改变流向

  • 流路阻塞

  • 由于流动路径的形状或横截面积不同而引起的流速变化

阀门和配件对工厂系统性能的综合影响在计算和优化管道系统时常常被忽略。

计算人头损失

计算阀门和配件的水头损失的三种常见方法是:

K法

L / D系数(在D上发音为L)

V(发音为C sub V)

在大多数工业应用中,每种方法都可以准确确定与阀门和配件相关的压头损失。此列中的计算是针对阀门类型而不是特定制造商的阀门的扬程损失的一般计算方法。

上个月的专栏文章Pumps&Systems,2015年4月)展示了根据管道和流体特性计算管道压头损失的方法。可以使用相同的方法来确定与阀门和配件相关的损失。具体地,可以根据流过阀或配件的流体的速度来计算跨阀或配件的压头损失。

K值

如伯努利方程所示,管道中的流体速度会影响流体的总能量。速度头基于公式1中所示的关系。

等式1

其中
v =流体速度(英尺/秒)
g =局部渐变常数(英尺/秒2

当流体流经阀门和配件时,会出现压力下降和压头损失。设备上的压降也随通过设备的速度的平方而变化。结果,可以使用等式2中列出的无量纲阻力系数K来表示水头损失,以速度水头表示。


方程式2

电阻系数K可以看作是由阀门或配件引起的速度损失的数量。当流体处于完全湍流区域时,K的值恒定。

方程式3

K的值可以根据从各种测试数据中获得的经验结果,根据阀门或配件的几何形状来计算。例如,可以使用公式3计算图1所示的45度至180度减速器的K值。2

图1.收缩变径管,其中变径管的角度大于40度但小于或等于180度(图片由作者提供)图1.收缩变径管,其中变径管的角度大于40度但小于或等于180度(图片由作者提供)

其中
2 =相对于大直径的K值(无单位)
Θ=减速器的接近角,以度为单位
β= d 1 / d 2
1 =减速器的小直径(英寸)
2 =减速器的大直径(英寸)

在图1中,公式3是计算流体管道系统中常见配件的K值的方法示例。公式3显示,管径变化越大,异径管的K值越大。它还表明,接近角越大,K值越大。

图1显示,随着角度(Θ)的增加,流体必须在较短的距离内从较低的速度(v 2加速到较高的速度(v 1)。每行驶距离的速度变化越大,头部损失越大。从β(β)比率来看,差值越大,流体在减速器内必须加速的速度越快,从而导致更大的压头损失。

图2.从管线到储罐过渡时,K值最大。图2.从管线到储罐过渡时,K值最大。

过程的各个部分,例如从储罐到管道的过渡或从管道到储罐的过渡,也用K值描述。图2显示了几种类型的过渡及其关联的K值。动量的变化会导致损失。例如,流体的速度接近每秒0英尺。但是在管道中,必须加速流体的流动,从而导致动量发生变化。这种变化因摩擦而失去。

L / D系数

L / D系数通常用于确定阀门或配件的压头损失。公式2中使用速度水头的水头损失公式与2015年4月列(公式4)中所示的管道的水头损失公式相似。


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