CN103615625A - 一种具有消蚀功能的孔板和管线系统 - Google Patents

一种具有消蚀功能的孔板和管线系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有消蚀功能的孔板和管线系统，一种具有消蚀功能的孔板，包括流水孔板本体，流水孔板本体的前端面为上游端面，流水孔板本体的后端面为下游端面，流水孔板本体开有从下游端面贯通至上游端面的流水孔，流水孔板本体的上游端面还设置有消蚀装置，消蚀装置为一个与流水孔同轴的环体，环体的横切面形状为斜边向内的2个直角三角形，斜边为环体的内圆边，直角三角形的直角边M为环体外圆边，直角三角形的直角边N落在流水孔板本体的上游端面上，环体的最小内径f大于流水孔的直径R。以减少由于汽蚀的作用导致对管道的振动激励力，改变常规孔板提高消蚀的能力的同时又不改变孔板的阻力特性。

Description

一种具有消蚀功能的孔板和管线系统
技术领域
本技术属于节流孔板消除汽蚀的改进，涉及消除孔板后方低压区汽化的孔板孔径的设计和消除孔板前方边界层脱落导致的汽化。通过对节流孔板的设计满足工况的水力学特征和消除汽蚀的目的。
背景技术
节流孔板因其加工、安装方便而广泛应用于管道系统，可以达到调节压力和流量的功能。例如，在核电站中不同的系统之间所需要的管道压力不同，为了互相借用，减少管段的重复建设，往往需要设计借用管线，在借用管线上设计节流孔板调节压力。又如，在核电站备用系统中为了定期检验泵的性能在主管道外另加一个小支管回路进行定期的回路实验，也需要在小支管系统管道上增加节流孔板。节流孔板设计不合理，会在管道孔板后方内出现汽化现象产生汽蚀，产生高频的噪音，激起管道激烈的振动，不但恶化工作环境还容易引起管道的疲劳破坏，是核电站中的一个安全隐患。单级孔板无法实现平稳节流时需要进行多级孔板的设计。在设计多级孔板，实现逐级降压时孔板的孔径是一个非常敏感的参数。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有消蚀功能的孔板和管线系统，本发明的目的在于提供一种消除孔板前方回水区导致的汽化现象带消蚀作用的孔板，以减少由于汽蚀的作用导致对管道的振动激励力，改变常规孔板提高消蚀的能力的同时又不改变孔板的阻力特性。
本发明的实现方案如下：
为克服上述汽蚀现象，本发明设计的一种具有消蚀功能的孔板，包括流水孔板本体，流水孔板本体的前端面为上游端面，流水孔板本体的后端面为下游端面，流水孔板本体开有从下游端面贯通至上游端面的流水孔，流水孔板本体的上游端面还设置有消蚀装置，消蚀装置为一个与流水孔同轴的环体，环体的横切面形状为斜边向内的2个直角三角形，斜边为环体的内圆边，直角三角形的直角边M为环体外圆边，直角三角形的直角边N落在流水孔板本体的上游端面上，环体的最小内径f大于流水孔的直径R。
传统结构仅仅只具备一个孔板，而传统结构传输汽蚀现象的原因在于由于流体接触到孔板后会产生回流区域，该回流区域挤压中心区域的流体，因此使得流体的流线变的弯曲奇异，这样造成流体压力不平衡，因此会造成大量的汽蚀现象。为了克服该问题，本发明采用消蚀装置，利用上消蚀装置的特殊形状，以此来克服该问题。通过上述消蚀装置的特殊结构来分割流体，对流体进行分区，这样可消除流线的弯曲奇异现象。
为了使得消蚀装置的效果达到最佳，本发明做了大量研究，研究出：环体的厚度为直角边M的长度，环体的厚度为Q，环体的厚度满足关系式：Q为30%H-80% H，H为流水孔板本体的半径与流水孔的半径之差。
为了使得消蚀装置的效果达到最佳，本发明做了大量研究，研究出：环体的厚度为Q，环体的厚度满足关系式： Q为40%H-70% H，H为流水孔板本体的半径与流水孔的半径之差。
为了使得消蚀装置的效果达到最佳，本发明做了大量研究，研究出：环体的厚度为直角边M的长度，环体的厚度为Q，环体的厚度满足关系式：Q为50%H-60% H，H为流水孔板本体的半径与流水孔的半径之差。
为了使得消蚀装置的效果达到最佳，本发明做了大量研究，研究出：斜边与直角边M之间的夹角A的角度为30度至60之间。
为了使得消蚀装置的效果达到最佳，本发明做了大量研究，研究出：斜边与直角边M之间的夹角A的角度为30度或35度或40度或45度或50度或55度或60度。
按照上述参数设置的结构，均能起到显著的效果，消除大量的汽蚀现象。
为了不改变孔板的阻力特性，流水孔的内径面与流水孔板本体的上游端面垂直。
流水孔板本体还连接有把手。
使用上述种具有消蚀功能的孔板构成的管线系统，包括上述一种具有消蚀功能的孔板和流体管道，一种具有消蚀功能的孔板中的流水孔板本体封堵在流体管道内，其中流水孔板本体的上游端面所面向的方向与流体管道内的流体流向相向。
本发明的效果在于。
(1)、结构简单在常规孔板的设计下改变不大。
(2)、孔板设计简单，常规的孔板设计方法仍能够适用，消蚀装置的增加不会过分的改变孔板的阻力特性。
(3)、适用灵活可以在管道任意位置安装，因此即使前方有弯头的地方仍能够适用。
附图说明
图1 为传统单孔节流孔板的结构示意图。
图2为本发明具有消蚀功能的孔板的横切面图。
图3为本发明装置的正视结构图。
图中的附图标记为：1、把手，2、流水孔板本体，3、消蚀装置，21、流水孔，31、直角边M，32、斜边，33、直角边N，9、流体管道。
具体实施方式
实施例1
如图1至图3所示。 
如图1是传统单孔节流孔板10的示意图。图中箭头表示流体的流向，区域L是传统单孔节流孔板10的上游端面，该区域影响传统单孔节流孔板10的阻力特性。经过试验得知该处即使有很小的弧度都会大大的降低节流孔板的阻力特性。所以L处的形状保持在90°，即传统单孔节流孔板10的流通孔的内径面垂直与传统单孔节流孔板10的上游端面时，其阻力系数最好。但如果L点处于直角时，从K区域流过来的流体在L点很容易形成边界脱落，形成负压区而出现汽泡，该汽泡会随着流体往下游流动，一方面会诱导新的汽泡产生，另一方面会在压力比较高的区域被压碎。汽泡的破灭意味着汽蚀的发生，因此实际过程中会出现按照相关规范设计出来的孔板并不能完全消除汽蚀的发生，流体管道9的振动还是很大。
为克服上述汽蚀现象，本实施例设计的一种具有消蚀功能的孔板，包括流水孔板本体2，流水孔板本体2的前端面为上游端面，流水孔板本体2的后端面为下游端面，流水孔板本体2开有从下游端面贯通至上游端面的流水孔21，流水孔板本体2的上游端面还设置有消蚀装置3，消蚀装置3为一个与流水孔21同轴的环体，环体的横切面形状为斜边向内的2个直角三角形，斜边32为环体的内圆边，直角三角形的直角边M31为环体外圆边，直角三角形的直角边N33落在流水孔板本体2的上游端面上，环体的最小内径f大于流水孔21的直径R。
与传统设计相比，本实施例只对孔板的上游端面作一些改进从而影响的流体的边界层脱落处。传统的上游流体在孔板的上游会形成一个回水区域从而将后来的流体向中心压缩。使得后来流体的流线在绕流孔板时变得很奇异，该奇异的流体流线如图1中弯曲度最大的那根流线，为了克服该奇异的流体流线的出现，在此区域增加消除回水区的消涡装置，从而改变整个流体的流线，将会大大的改善其绕流直角区域。因此根据此原理设计了如图2所示的孔板，该孔板的前方设计有一个消涡环，即上述的环体，该装置不会改变结构的阻力特性又能改善前方孔板的汽化特征。
经过对比实测表明加装了流水孔板的管道产生的汽蚀与常规孔板明显的小很多，管道的振动大大的减少，相比图1的结构，本实施例的现场同一点的空气噪音比图1的结构的现场同一点的空气噪音少10dB以上。孔板后方可视化观察效果表明孔板后方的汽化现象得到了大大的抑制。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于：
优选的，环体的厚度为直角边M的长度，环体的厚度为Q，环体的厚度满足关系式：Q为30%H-80% H，H为流水孔板本体2的半径与流水孔21的半径之差。
经过对比实测表明加装了流水孔板的管道产生的汽蚀与常规孔板明显的小很多，管道的振动大大的减少，相比图1的结构，本实施例的现场同一点的空气噪音比图1的结构的现场同一点的空气噪音少15dB以上。孔板后方可视化观察效果表明孔板后方的汽化现象得到了大大的抑制。每1立方厘米体积中的气泡数为10-50个。传统图1结构的每1立方厘米体积中的气泡数为200个以上。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于：
环体的厚度为直角边M的长度，环体的厚度为Q，环体的厚度满足关系式：Q为40%H-70% H，H为流水孔板本体2的半径与流水孔21的半径之差。
经过对比实测表明加装了流水孔板的管道产生的汽蚀与常规孔板明显的小很多，管道的振动大大的减少，相比图1的结构，本实施例的现场同一点的空气噪音比图1的结构的现场同一点的空气噪音少20dB以上。孔板后方可视化观察效果表明孔板后方的汽化现象得到了大大的抑制。每1立方厘米体积中的气泡数为10-30个。
实施例4
本实施例与实施例1的区别在于：
环体的厚度为直角边M的长度，环体的厚度为Q，环体的厚度满足关系式：Q为50%H-60% H，H为流水孔板本体2的半径与流水孔21的半径之差。
经过对比实测表明加装了流水孔板的管道产生的汽蚀与常规孔板明显的小很多，管道的振动大大的减少，相比图1的结构，本实施例的现场同一点的空气噪音比图1的结构的现场同一点的空气噪音少25dB以上。孔板后方可视化观察效果表明孔板后方的汽化现象得到了大大的抑制。每1立方厘米体积中的气泡数为4-9个。
实施例5
本实施例与实施例1的区别在于：斜边32与直角边M31之间的夹角A的角度为30度至60之间。经过对比实测表明加装了流水孔板的管道产生的汽蚀与常规孔板明显的小很多，管道的振动大大的减少，相比图1的结构，本实施例的现场同一点的空气噪音比图1的结构的现场同一点的空气噪音少15dB以上。孔板后方可视化观察效果表明孔板后方的汽化现象得到了大大的抑制。每1立方厘米体积中的气泡数为3-40个。
实施例6
本实施例与实施例1的区别在于：斜边32与直角边M31之间的夹角A的角度为30度或35度或40度或45度或50度或55度或60度。
当夹角A的角度为30度，对应的实验中，相比图1的结构，本实施例的现场同一点的空气噪音比图1的结构的现场同一点的空气噪音少15dB以上。孔板后方可视化观察效果表明孔板后方的汽化现象得到了大大的抑制。每1立方厘米体积中的气泡数为40个。
当夹角A的角度为35度，对应的实验中，相比图1的结构，本实施例的现场同一点的空气噪音比图1的结构的现场同一点的空气噪音少17dB以上。孔板后方可视化观察效果表明孔板后方的汽化现象得到了大大的抑制。每1立方厘米体积中的气泡数为34个。
当夹角A的角度为40度时，对应的实验中，相比图1的结构，本实施例的现场同一点的空气噪音比图1的结构的现场同一点的空气噪音少19dB以上。孔板后方可视化观察效果表明孔板后方的汽化现象得到了大大的抑制。每1立方厘米体积中的气泡数为20个。
当夹角A的角度为45度时，对应的实验中，相比图1的结构，本实施例的现场同一点的空气噪音比图1的结构的现场同一点的空气噪音少20dB以上。孔板后方可视化观察效果表明孔板后方的汽化现象得到了大大的抑制。每1立方厘米体积中的气泡数为3个。
当夹角A的角度为50度时，对应的实验中，相比图1的结构，本实施例的现场同一点的空气噪音比图1的结构的现场同一点的空气噪音少18dB以上。孔板后方可视化观察效果表明孔板后方的汽化现象得到了大大的抑制。每1立方厘米体积中的气泡数为19个。
当夹角A的角度为55度时，对应的实验中，相比图1的结构，本实施例的现场同一点的空气噪音比图1的结构的现场同一点的空气噪音少17dB以上。孔板后方可视化观察效果表明孔板后方的汽化现象得到了大大的抑制。每1立方厘米体积中的气泡数为24个。
当夹角A的角度为60度时，对应的实验中，相比图1的结构，本实施例的现场同一点的空气噪音比图1的结构的现场同一点的空气噪音少14dB以上。孔板后方可视化观察效果表明孔板后方的汽化现象得到了大大的抑制。每1立方厘米体积中的气泡数为37个。
实施例7
本实施例与实施例1的区别在于：流水孔21的内径面与流水孔板本体2的上游端面垂直。
流水孔板本体还连接有把手1。
实施例9
使用上述种具有消蚀功能的孔板构成的管线系统，包括上述一种具有消蚀功能的孔板和流体管道9，一种具有消蚀功能的孔板中的流水孔板本体封堵在流体管道9内，其中流水孔板本体2的上游端面所面向的方向与流体管道9内的流体流向相向。
经过对比实测表明加装了流水孔板的管道产生的汽蚀与常规孔板明显的小很多，管道的振动大大的减少，相比图1的结构，本实施例的现场同一点的空气噪音比图1的结构的现场同一点的空气噪音少10dB以上。孔板后方可视化观察效果表明孔板后方的汽化现象得到了大大的抑制。
图3中D表述流水孔板本体的外直径。F表示环体的外直径。
本试验方法及试验装置具有以下优点：
(1) 、结构简单在常规孔板的设计下改变不大。
 (2)、孔板设计简单，常规的孔板设计方法仍能够适用，消蚀装置的增加不会过分的改变孔板的阻力特性。
(3) 、适用灵活可以在管道任意位置安装，因此即使前方有弯头的地方仍能够适用。
如上所述，则能很好的实现本发明。

Claims (9)

1.一种具有消蚀功能的孔板，其特征在于：包括流水孔板本体（2），流水孔板本体（2）的前端面为上游端面，流水孔板本体（2）的后端面为下游端面，流水孔板本体（2）开有从下游端面贯通至上游端面的流水孔（21），流水孔板本体（2）的上游端面还设置有消蚀装置（3），消蚀装置（3）为一个与流水孔（21）同轴的环体，环体的横切面形状为斜边向内的2个直角三角形，斜边（32）为环体的内圆边，直角三角形的直角边M（31）为环体外圆边，直角三角形的直角边N（33）落在流水孔板本体（2）的上游端面上，环体的最小内径f大于流水孔（21）的直径R。
2.根据权利要求1所述的一种具有消蚀功能的孔板，其特征在于：环体的厚度为直角边M（31）的长度，环体的厚度为Q，环体的厚度满足关系式：Q为30%H-80% H，H为流水孔板本体（2）的半径与流水孔（21）的半径之差。
3.根据权利要求1所述的一种具有消蚀功能的孔板，其特征在于：环体的厚度为直角边M（31）的长度，环体的厚度为Q，环体的厚度满足关系式：Q为40%H-70% H，H为流水孔板本体（2）的半径与流水孔（21）的半径之差。
4.根据权利要求1所述的一种具有消蚀功能的孔板，其特征在于：环体的厚度为直角边M（31）的长度，环体的厚度为Q，环体的厚度满足关系式：Q为50%H-60% H，H为流水孔板本体（2）的半径与流水孔（21）的半径之差。
5.根据权利要求1所述的一种具有消蚀功能的孔板，其特征在于：斜边（32）与直角边M（31）之间的夹角A的角度为30度至60之间。
6.根据权利要求1所述的一种具有消蚀功能的孔板，其特征在于：斜边（32）与直角边M（31）之间的夹角A的角度为30度或35度或40度或45度或50度或55度或60度。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的一种具有消蚀功能的孔板，其特征在于：流水孔（21）的内径面与流水孔板本体（2）的上游端面垂直。
8.根据权利要求1-6中任意一项所述的一种具有消蚀功能的孔板，其特征在于：流水孔板本体还连接有把手（1）。
9.管线系统，其特征在于：包括权利要求1-8中任意一项的一种具有消蚀功能的孔板和流体管道（9），一种具有消蚀功能的孔板中的流水孔板本体封堵在流体管道（9）内，其中流水孔板本体（2）的上游端面所面向的方向与流体管道（9）内的流体流向相向。
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