什么是限流孔板
發布時間：2022-11-01 23:11:00來源：m.tydanche.cn來源：..
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1、概述
限流孔板由于具有結構簡單、易加工、制造成本低、安裝方便等優點，在滿足工藝要求的前提下，使用限流孔板代替調節閥來限定流體的流量或降低流體的壓力，將會大大地降低投資和操作維修費用，因此在國外已被廣泛地應用于工藝裝置，對裝置的安全運行起著重要的作用。
目前在國內工藝裝置中限流孔板的應用還很不夠，與國外相比存在差距，在需要限定流量或降低壓力之處，大多采用調節回路來實現。在某些地方流體的流量僅要求限定在某一規定的范圍內而不需要調節，而且，對其流量的準確性要求也不高，完全可以使用限流孔板來代替。因此，在工藝裝置的設計中有必要充分認識限流孔板的優點，重視限流孔板的應用。
2、限流孔板的工作原理
限流孔板作為節流元件用來限定流量和降低壓力。當孔板前后存在一定壓差時，流體流經孔板，對于一定的孔徑，流經孔板的流量隨著壓差增大而增大，但當壓差超過某一數值（稱為臨界壓差）時，流體通過孔板縮孔處的流速達到音速，這時，無論壓差如何增加，流經孔板的流量將維持在一定數值而不再增加。限流孔板就是根據這一原理來限定流量和降低壓力的。
3、限流孔板的分類及選型要點
3.1 分類
限流孔板按孔板上開孔數量分為單孔板和多孔板；按孔板數量可分為單板和多板。
3.2 選型要點
（1）氣體、蒸汽
為了避免使用限流孔板的管路出現噎塞流，限流孔板后壓力（P2）不能小于板前壓力（P1）的55%，即P2≥0.55P1，因此當P2<0.55P1時，不能用單板，要選擇多板，其板數要保證每板的板后壓力大于板前壓力的55%。
（2）液體
當液體壓降小于或等于2.5MPa時，選用單板孔板。
當液體壓降大于2.5MPa時，選擇多板孔板，且使每塊孔板的壓降小于2.5MPa。
（3）孔數的確定
管道公稱直徑小于或等于150mm的管路，通常采用單孔孔板；大于150mm時，采用多孔孔板。
多孔孔板的孔徑（d0），一般可選用12.5mm，20mm，25mm，40mm.。在計算多孔孔板時，首先按單孔孔板求出孔徑（d），然后按下式求取選用的多孔孔板的孔數（N）。
N=d2/do2
式中 N：多孔限流孔板的孔數，個；
d：單孔限流孔板的孔徑，m；
d0：多孔限流孔板的孔徑，m。
4、限流孔板的孔徑計算
4.1 氣體、蒸汽單板孔板
式中：W - 流體的重量流量，kg/h
C - 孔板流量系數，由Re和d0/D值查圖
d0 - 孔板孔徑，m
D – 管道內徑，m
P1 – 孔板前壓力，Pa（A）
P2 – 孔板后壓力或臨界限流壓力，取其大者，Pa（A）
M – 分子量
Z – 壓縮系數，根據流體對比壓力（Pr）對比溫度Tr查氣體壓縮系數圖求取
T – 孔板前流體溫度，K
k – 絕熱指數，k=Cp/Cv
Cp – 流體定壓熱容，kJ/（kg.K）
Cv – 流體定容熱容，kJ/（kg.K）
臨界限流壓力（Pc）的推薦值
飽和蒸汽：Pc=0.58P1
過熱蒸汽及多原子氣體：Pc=0.55P1
空氣及雙原子氣體：Pc=0.53P1
4.2 液體單板孔板
式中：Q – 工作狀態下體積流量，m3/h
ΔP – 通過孔板的壓降，Pa
γ–液體密度，kg/m3
C - 孔板流量系數，由Re和d0/D值查圖
d0 - 孔板孔徑，m
4.3 氣-液兩相流孔板
先分別按氣-液流量用各自公式計算出dL和dV，然后以下式求出兩相流孔板孔徑
式中：d –兩相流孔板孔徑，m
dL–液相孔板孔徑，m
dV–氣相孔板孔徑，m
4.4 氣體、蒸汽多板孔板
（1）先計算出孔板總數及每塊孔板前后的壓力
n 圓整為整數后重新分配各板前后壓力，按下式求取某一板的板后壓力：
式中：n–總板數
P1 – 多板孔板第一塊板板前壓力，Pa
P2 – 多板孔板最后一塊板板后壓力，Pa
– 多板孔板中第m塊板板后壓力，Pa
（2）根據每塊孔板前后壓力，計算出每塊孔板孔徑，計算方法同單板孔板。
4.5 液體多板孔板
（1）先計算出孔板總數及每塊孔板前后的壓力
按下式計算出n，然后圓整為整數，再按每塊孔板上壓降相等，以整數（n）來平均分配每板前后壓力：
式中：n–總板數
P1 – 多板孔板第一塊板板前壓力，Pa
P2 – 多板孔板最后一塊板板后壓力，Pa
（2）計算出每塊孔板孔徑，計算方法同單板孔板。
4.6 限流作用的孔板
按以上公式計算孔板的孔徑，然后根據d0/D值和k值，查臨界流率壓力比（γc） ，當每塊孔板前后壓力比P2/P1≤γc時，可使流體流量限制在一定數值，說明計算出的d0有效，否則需改變壓降或調整管道的管徑，重新計算。
5、限流孔板的厚度計算
6、限流孔板制造圖
對于類型一，安裝上是沒有流向限制的；對于類型二，小口徑端為進口，大口徑端為出口，即喇叭口是出口。
7、限流孔板在工藝管道上的設置
限流孔板主要設置在管道中用于限制流體的流量或降低流體的壓力，主要用在以下幾個方面：
（1）工藝物料需要降壓且精度要求不高的場合。
（2）在管道中閥門上、下游需要有較大壓降時，為減少流體對閥門的沖蝕，當經孔板節流不會產生氣相時，可在閥門上游串聯孔板。
（3）流體需要小流量且連續流通的地方，如在泵的輔助管道上：
a 暖泵線：輸送介質溫度大于200℃時，且有備用泵的情況下，為避免切換泵時高溫液體急劇涌入待運行的泵內，使泵體、葉輪受熱不均而損壞或變形，致使固定部分和旋轉部分出現卡住現象，因而需設暖泵線，使停運的泵保持啟動狀態，以便隨時切換。
一般情況下，暖泵線的流量是通過限流孔板控制的，管道通常為DN20，裝在泵出口止回閥與切斷閥的前后，安裝時要注意流體的流向。
b 小流量線：離心泵如可能在低于泵的允許最小流量（一般為泵的額定流量的30%，但不同類型的泵，制造廠有具體的最小流量值）下長期運轉時，就會產生垂直于軸方向的徑向推力，而且，由于泵在低效率下運轉，使泵入口部位的液體溫度升高，蒸氣壓增高，容易出現汽蝕。此時，應設置泵在最低流量下的正常運轉的小流量線，使一部分介質從泵出口返回至泵進口端的容器內，小流量線上應設置限流孔板和截止閥，限流孔板位置在截止閥后。
c 旁通線：啟動高揚程泵時，出口閥單方面受壓過大，不易打開，若強制開啟，將有損壞閥桿、閥座的危險。在出口閥前后設置帶有限流孔板的旁通線，此問題便可迎刃而解。同時，旁通線還有減少管道振動和噪聲的作用。旁通線的安裝要求與暖泵線基本相同，但介質流向不同。
（4）在工藝操作中，在流量不需調節，僅要求限定最大流量的場合，可使用限流孔板代替流量調節回路防止超流量，節約投資。
（5）需要降壓以減少噪聲或磨損的地方，如放空系統。
（6）防止各支管偏流
在某種情況下，工藝要求各分支管道流量相同，但是由于各支路阻力很難完全相等，所以其流量存在差別，使用限流孔板可以調節各支管的壓力降，使各支管的流量保持一致。
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