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管路内径计算及校核

管路的力学计算以及校核

1确定管路内径d:

1.1以氢气为例,已知总温T=300K,氢气的流量分为五等,分别为(0.452,0.322857143,0.251111111,0.205454545,0.173846154)g/S,不同流量下三个压力大小如下:(P0为减压器前压力,P1为减压器后压力,P2为音速喷嘴后压力)

管路内径计算及校核

结合试验经验暂取d=6mm,并进行校核。

在不同压力下,对氢气的速度有限制。根据公式PV=RT,q=ρvA 可以得到v=qRT/(PA),在不同压力时,取最大流量得到最大速度。参考下图即可得到不同压力下的最大速度,比较可以知道初始内径是否合格。

管路内径计算及校核

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综上可知,各条件下氢气管道内氢气速度均小于最大允许速度,故氢

气管道内径取6mm合理。

1.2.同理取氧气管道内径初选6mm,不同流量下氧气的主要部分的压力如下表:

管路内径计算及校核

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由上图可知不同压力下的最大流速限制,并得到下表:

管路内径计算及校核

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上图中表示在减压器前和减压器后的速度都满足要求,音速喷嘴后的速度偏大,但是由于管道为不锈钢,所以限制速度偏大,并且音速出口后压力很低,所以速度任然处于允许的范围内。

综上可知,氧气管道内径取6mm合理。

1.3.氮气管道内径的选择不像氢气氧气那么苛刻,由于氮气性质稳定,所以速度没有明确的限制。为了方便加工装配,去内径为6mm。