CN106337989A - 一种管道降压装置的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种管道降压装置的制备方法，包括确定内芯和外壳的通径、内芯制备及将内芯套装在外壳内的步骤，具体制备内芯过程分为两个过程，首先计算确定节流喷嘴开孔的直径，然后计算确定节流喷嘴的个数n；本发明制备所得的管道降压装置的流量(压力)控制精度高，通过该方法减小细长节流喷嘴开孔直径，增多节流喷嘴数目，可提高流量与压力的控制精度，一般高于5％，最高可达1％。

Description

一种管道降压装置的制备方法

技术领域

本发明属于流体输送领域，涉及一种流体输送管道降压装置的制备方法。

背景技术

在流体输送领域以及液体火箭发动机试验领域，经常会有大流量高压流体需要进行降压回收或者输送，同时还需满足上游设备的出口条件。

传统的节流降压方法是在管道中安装孔板等节流元件，传统节流方法主要存在以下几个问题：1、单级降压能力有限；对于液体工质，单个孔板前后压降一般小于5MPa，故对于高压流体，往往需要多级孔板，导致降压管路长、高压密封面多。2、压力、流量控制不准确；由于孔板自身的流量系数受被压比影响较大，入口压力与流量对应偏离经验公式，流量控制精度往往低于10％。3、流量不可调节；对与单个节流元件，其流量仅与入口压力有关，为了匹配一定的压力和流量只能更换节流元件，存在较大浪费且费时费力。

发明内容

为了满足高压大流量流体的降压输送，本发明提供一种管道降压装置的制备方法，通过该方法制备的管道降压装置可以对压力高达35Mpa，流量大于300kg/s的流体进行降压输送，同时可以根据上游设备提供符合要求的压力或流量环境。

本发明的技术解决方案是：

提供一种管道降压装置的制备方法，上述降压装置分为内芯和外壳两层，上述内芯通过支撑架同轴安装于外壳内部，上述内芯的管壁上设置有多个节流喷嘴安装孔；上述节流喷嘴安装孔用于安装节流喷嘴；上述内芯为高压入口，上述外壳为低压出口；

具体的制备方法包括以下步骤：

步骤一：确定内芯和外壳的通径；

1.1：内芯的通径由上游管道通径确定；

1.2：外壳的通径为内芯通径的3倍；

步骤二：内芯制备；

2.1：确定节流喷嘴开孔直径；

设管道内流体的质量流量为Q_m，流体密度为ρ，入口压力为Pi，出口压力为Piz，其参数存在以下关系：

当Pi/Piz≤10，单孔流量Q₁通过公式(1)计算，

$Q_1=CA\sqrt{2(P_i-P_{iz})\mathrm{\ρ}}---\left(1\right)$

式中，A为单个节流喷嘴开孔面积，C为节流喷嘴开孔流量系数；D为节流喷嘴开孔的直径；

当Pi/Piz≥10，单孔流量Q₁通过公式(2)计算，

$Q_1=nCA\sqrt{2P_i\mathrm{\ρ}}---\left(2\right)$

节流喷嘴开孔的面积根据其额定流量控制精度x％以及最小流量Q_min确定，以保证

2.2：确定节流喷嘴的个数n；

$n\≥\frac{Q_{max}}{Q_1}$

步骤三：将内芯套装于外壳内。

在步骤二中还可以包括安装节流喷嘴的步骤，上述节流喷嘴安装孔为螺纹孔，上述节流喷嘴通过螺纹安装于内芯节流喷嘴安装孔上。

内芯、外壳与原管道使用法兰连接，其余设计参考压力管道相关设计准则。

本发明的优点在于：

1、本发明的流量(压力)控制精度高，通过该方法减小细长节流喷嘴开孔直径，增多节流喷嘴数目，可提高流量与压力的控制精度，一般高于5％，最高可达1％。

2、本发明使用细长节流喷嘴作为降压元件，单级降压能力强，适当增厚内芯壁厚，单级降压可达35MPa，远高于普通孔板。

3、本发明适应能力强，可根据实际流量范围增多节流喷嘴数目，当流量发生变化时，可适当封堵部分节流喷嘴安装孔，以对其上游的流量与压力进行匹配、控制。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图；

图2为细长节流喷嘴的局部示意图。

图中附图标记为：1-内芯；2-外壳；3-节流喷嘴开孔。

具体实施方式

管道降压装置如图1所示，分内芯、外壳两层，内芯为高压入口，外壳为低压出口，与管道通过法兰连接。内芯插入段，周向均匀布置多个径向细长型节流孔，流体由内芯进入，通过细长型节流孔发生气蚀，节流降压，流入外壳，汇流。

根据目标管道的相关参数(法兰连接形式、流量、压力、通径等)，确定内芯及外壳的连接形式，确定细长节流孔结构、数量，设计出降压管段，安装于目标管段。

具体的内芯通径由上游管道通径确定，外壳管道通径一般为内芯通径的3倍。内芯、外壳与原管道使用法兰连接，其余设计参考压力管道相关设计准则。

细长型节流喷嘴的型式如图2所示，其直径为D，长度为L，其L/D＞5，L等于内芯的壁厚，壁厚S确定，由于内芯开孔较多，为了满足强度要求，内芯壁厚一般大于等于管道壁厚的2倍，当细长型节流喷嘴的进出口压力比大于等于10，认为其完全发生气蚀，流量仅与入口压力有关；当进出口压力比小于10，其发生不完全气蚀，其流量与进出口压差有关。细长节流喷嘴的流量系数C恒定，流量系数C可通过液流试验得到。

具体的节流喷嘴设计计算方法如下：

设管道内流体质量流量为Q_m，流体密度为ρ，入口压力为Pi，出口压力为Piz，其参数存在以下关系：

当Pi/Piz≤10，单孔流量

$Q_1=CA\sqrt{2(P_i-P_{iz})\mathrm{\ρ}}$

式中，A为单个细长节流喷嘴开孔面积，

当Pi/Piz≥10，其参数存在以下关系：

$Q_1=nCA\sqrt{2P_i\mathrm{\ρ}}$

细长节流喷嘴开孔的面积(或直径)根据其额定流量控制精度x％(在本实施例中x等于5)以及最小流量Q_min确定，以保证

则总流量为

Q_m＝nQ₁，

$n\≥\frac{Q_{max}}{Q_1}$

n取整数。

Claims (2)

1.一种管道降压装置的制备方法，所述降压装置分为内芯和外壳两层，所述内芯通过支撑架同轴安装于外壳内部，所述内芯的管壁上设置有多个节流喷嘴安装孔，所述节流喷嘴安装孔用于安装节流喷嘴；所述内芯为高压入口，所述外壳为低压出口；其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：确定内芯和外壳的通径；

1.1：内芯的通径由上游管道通径确定；

1.2：外壳的通径为内芯通径的3倍；

步骤二：内芯制备；

2.1：确定节流喷嘴开孔的直径；

设管道内流体的质量流量为Q_m，流体密度为ρ，入口压力为Pi，出口压力为Piz，其参数存在以下关系：

当Pi/Piz≤10，单孔流量Q₁通过公式(1)计算，

$Q_1=CA\sqrt{2(P_i-P_{iz})\mathrm{\ρ}}---\left(1\right)$

式中，A为单个节流喷嘴开孔面积，C为节流喷嘴开孔流量系数；D为节流喷嘴开孔的直径；

当Pi/Piz≥10，单孔流量Q₁通过公式(2)计算，

$Q_1=nCA\sqrt{2P_i\mathrm{\ρ}}---\left(2\right)$

根据公式(3)计算节流喷嘴开孔的直径；

$\frac{Q_{min}}{Q_1}\≥\frac{1.1}{x\%}---\left(3\right)$

式中Q_min为管道最小流量；x％为额定流量控制精度；

2.2：通过公式(4)确定节流喷嘴的个数n；

$n\≥\frac{Q_{max}}{Q_1}---\left(4\right)$

式中Q_max为管道最大流量；

步骤三：将内芯套装于外壳内。

2.根据权利要求1所述的管道降压装置的制备方法，其特征在于：在步骤二中还包括安装节流喷嘴的步骤，所述节流喷嘴安装孔为螺纹孔，所述节流喷嘴通过螺纹安装于内芯节流喷嘴安装孔上。