CN106523839B - 利用管道降压装置降低高压管道大流量流体压力的方法 - Google Patents

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    • F16L55/02—Energy absorbers; Noise absorbers
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Abstract

本发明提供一种利用管道降压装置降低高压管道大流量流体压力的方法，该降压装置分为内芯和外壳两层，内芯同轴安装于外壳内部，内芯的管壁上设置有多个节流孔；内芯为高压入口，所述外壳为低压出口；通过计算节流孔直径，根据目标管道的相关参数，选取合适的管道降压装置安装于目标管道中，根据具体流量可以将多余的节流孔封堵。本发明适应能力强，可根据实际流量范围增多节流孔数目，当流量发生变化时，可适当封堵部分细长节流孔，以对其上游的流量与压力进行匹配、控制。

Description

利用管道降压装置降低高压管道大流量流体压力的方法
技术领域
本发明属于流体输送领域，涉及一种管道节流降压方法，具体涉及一种适用于流体输送管的流体节流降压以及管道压力、流量控制的方法。
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
本发明解决的技术问题是提供一种利用管道降压装置降低高压管道大流量流体压力的方法，以满足高压(高达35MPa)大流量(大于300kg/s))流体的降压输送。
本发明的技术解决方案是：
提供一种利用管道降压装置降低高压管道大流量流体压力的方法，上述降压装置分为内芯和外壳两层，上述内芯同轴安装于外壳内部，上述内芯的管壁上设置有多个节流孔；上述内芯为高压入口，上述外壳为低压出口；具体方法包括以下步骤：
步骤一：计算节流孔直径，根据目标管道的相关参数，选取合适的管道降压装置安装于目标管段；
设管道内流体的质量流量为Qm，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，
式中，A为单个节流孔面积，C为节流孔流量系数；
当Pi/Piz≥10，单孔流量Q1通过公式(2)计算，
节流孔的面积根据其额定流量控制精度x％以及最小流量Qmin确定，以保证
步骤二：通过公式(4)确定节流孔的个数n，将多余的节流孔封堵；
本发明的有益效果是：
1、本发明使用细长节流孔作为降压元件，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。
2、本发明的流量(压力)控制精度高，通过减小细长节流孔直径，增多节流孔数目，可提高流量与压力的控制精度，一般高于5％，最高可达1％。
3、本发明适应能力强，可根据实际流量范围增多节流孔数目，当流量发生变化时，可适当封堵部分细长节流孔，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为细长节流孔的局部示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明管道降压装置分内芯和外壳两层，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。
本发明方法根据目标管道的相关参数(法兰连接形式、流量、压力、通径等)，确定内芯及外壳的尺寸及连接形式，确定细长节流孔的直径和数量，设计出降压管段，安装于目标管段。实际降压过程中可根据流量调节节流孔的数量，提高流量与压力的控制精度。
具体的内芯直径由上游管道通径确定，外壳管道的通径一般为内芯直径的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。
细长型节流孔的结构如图2所示。其直径为D，长度为L(L等于内芯的壁厚S)，要求L/D＞5，由于内芯开孔较多，为了满足强度要求，壁厚一般大于等于管道壁厚的2倍；当细长型节流孔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。细长节流孔的流量系数C恒定，可通过液流试验得到。
具体节流孔的设计计算方法如下：
设管道内流体质量流量为Qm，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
式中，A为单个细长节流孔面积，
当Pi/Piz≥10，其参数存在以下关系：
细长节流孔的面积(或直径)根据其额定流量控制精度x％以及最小流量Qmin确定，以保证
根据上述计算出节流孔的直径，选取合适的降压装置后将该降压装置安装于目标管段。
通过下式计算细长节流孔数目n，将多余的节流孔封堵。
n取整数。

Claims (1)

1.一种利用管道降压装置降低高压管道大流量流体压力的方法，所述降压装置分为内芯和外壳两层，所述内芯同轴安装于外壳内部，所述内芯的管壁上设置有多个节流孔；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：计算节流孔直径，根据目标管道的相关参数，选取合适的管道降压装置安装于目标管道中；
设管道内流体的质量流量为Qm，流体密度为ρ，入口压力为Pi，出口压力为Piz，
当Pi/Piz≤10，节流孔的单孔流量Q1
式中，A为单个节流孔面积，C为节流孔流量系数；D为节流孔直径；
当Pi/Piz≥10，
通过公式(3)得出节流孔的直径；
式中Qmin为目标管道最小流量，x％为额定流量控制精度；
步骤二：通过公式(4)确定节流孔的个数n，将多余的节流孔封堵；
式中Qmax为目标管道最大流量。
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