限流孔板计算20080829
管路限流孔板的计算
限流孔板作为节流元件，由于具有结构简单、易加工、制造成本低、安装方便等优点，在满足工艺要求的前提下，使用限流孔板代替调节阀来限定流量或降低压力，将会大大地降低投资和操作维修费用。
特点
1．可以限定流量。
2．可以降低压力。
3．可同时限流降压。
流体为气体时，如果只是为了限定流量，对下游的压力没有要求，单段限流孔板即可满足要求。但如果在限定流量的同时还要限制孔板下游侧压力，单段限流孔板就满足不了这一要求，因为单段限流孔板不大可能在限定流量的同时还限制下游的压力，这时就应采用多段限流孔板来实现。
工作原理
孔板可以作为节流元件用来限定流量和降低压力。当孔板前后存在一定压差，流体流经孔板，对于一定的孔径，流经孔板的流量随着压差增大而增大。但当压差超过某一数值(称为临界压差)时，流体通过孔板缩孔处的流速达到音速，这时，无论压差如何增加，流经孔板的流量将维持在一定数值而不再增加。限流孔板就是根据这一原理来限定流体的流量和降低压力的。
规格
DN10～1000
目的：化工厂、石油化工厂装置管路的限流孔板设置在管道上，用于限制流体的流量或降低流体的压力。
使用范围：管路的限流孔板应用于以下几个方面：
限流孔板为一同心锐孔板，用于限制流体的流量或降低流体的压力。流体通过孔板就会产生压力降，通过孔板的流量则随压力降的增大而增大。但当压力降超过一定数值，即超过临界压力降时，不论出口压力如何降低，流量将维持一定的数值而不再增加。限流孔板就是根据这个原理用来限制流体的流量或降低流体的压力。
1．工艺物料需要降压且精度要求不高。
2．在管道中阀门上、下游需要有较大压降时，为减少流体对阀门的冲蚀，当经孔板节流不会产生气相时，可在阀门上游串联孔板。
3．流体需要小流量且连续流通的地方，如泵的冲洗管道、热备用泵的旁路管道（低流量保护管道）、分析取样管等场所。
4．需要降压以减少噪声或磨损的地方，如放空系统。
（《工艺系统工程设计技术规定》HG/T20570.15-1995）
分类及选型要点
1． 分类
限流孔板按孔板上开孔数分为单孔板和多孔板；按板数可分为单板和多板。
2． 选型要点
1》气体、蒸汽
为了避免使用限流孔板的管路出现噎塞流，限流孔板后压力（P 2）不能小于板前压力（P 1）的55%，即P 2≥0.55P 1，因此当P 2<0.55P 1时，不能用单板，要选择多板，其板数要保证每板后压力大于板前压力的55%。
2》液体
A ．当液体压降小于或等于2.5MPa 时，选择单板孔板。
B ．当液体压降大于2.5MPa 时，选择多板孔板，且使每块孔板的压降小于2.5MPa 。
C ．孔数的确定
管道公称直径小于或等于150mm 的管路，通常采用单孔孔板；大于150mm 时，采用多孔孔板。多孔孔板的孔径（d o ），一般可选用12.5mm,20mm,25mm,40mm 。
在计算多孔孔板时，首先按单孔孔板求出孔径d ），然后求取选用的多孔孔板的孔数（N ）。
22/o d d N =
式中
N ——多孔限流孔板的孔数，个；
d ——单孔限流孔板的孔径，m ；
d o ——多孔限流孔板的孔径，m ；
3 计算方法
1 单板孔板
1 》 气体、蒸汽
气体、蒸汽的单板孔板按式(3.1-1)计算： W C d P M ZT k k P P P P k k k =???--??????+43780211212211.()()()() (3.1-1)
式中
W ——流体的重量流量，kg/h ；
C ——孔板流量系数，由Re 和d 0/
D 值查图6.1；
d o ——孔板孔径，m ；
D ——管道内径，m ；
P 1——孔板前压力，Pa ；
P 2——孔板后压力或临界限流压力，取其大者，Pa ；
M ——分子量；
Z ——压缩系数，根据流体对比压力(P r )对比温度T r 查气体压缩系数图求取； T ——孔板前流体温度，K ；
K ——绝热指数，k =C p /C v ；
C P ——流体定压比热容，kJ/(kg ·K)；
C V ——流体定容比热容， kJ/(kg ·K)。
临界限流压力(P c )的推荐值
饱和蒸汽：P c =0.58P 1
过热蒸汽及多原子气体：P c =0.55P 1
空气及双原子气体：P c =0.53P 1
上述三式中P 1为孔板前的压力。
2》 液体
液体的单板孔板按式(3.1-2)计算：
Q C d P =??1284502.?γ (3.1-2)
式中
Q ——工作状态下体积流量，m 3/h ；
C ——孔板流量系数，由Re 值和d 0/
D 查图6.1求取；
d o ——孔板孔径，m ；
△P ——通过孔板的压降，Pa ；
γ——工作状态下的相对密度，(与4℃水的密度相比)。
2. 多板孔板
1》 气体、蒸汽
先计算出孔板总数及每块孔板前后的压力(见下图)
以过热蒸汽为例：
P /1=0.55P 1
P /2=0.55P /1
……
P 2=0.55P /n-1
P 2=(0.55)n P 1
n=lg(P 2/P 1)/lg0.55
=-3.85lg(P 2/P 1) (3.2-1)
n 圆整为整数后重新分配各板前后压力，按式(3.2-2)求取某一板的板后压力：
()P P P P m n m '/'/=?-2111
(3.2-2) 式中
n ——总板数；
P 1——多板孔板第一块板板前压力，Pa ；
P 2——多板孔板最后一块板板后压力，Pa ；
P m '——多板孔板中第m 块板板后压力，Pa ；
根据每块孔板前后压力，计算出每块孔板孔径，计算方法同单板孔板。同样n 圆整为整数后，重新分配各板前后压力。
2 》 液体
A ． 先计算孔板总数(n)及每块孔板前后的压力
按式(3.2-3)计算出n ，然后圆整为整数，再按每块孔板上压降相等，以整数(n)来平均分配每板前后压力：