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4.用膨胀系数法计算流量系数更新日期:2021-06-29

151可压缩流体的流动分哪两种情况?

可压缩流体的流动有非阻塞流和阻塞流两种情况:
当X<FKX时,为非阻塞流;
当X≥FKX时,则产生阻塞流。
式中,X为压差比,FK为比热容比系数,XT为临界压差比。


152何谓压差比?什么是临界压差比?  

为了描述可压缩流体的状态,引入了一个称为压差比X的系数
 
即阀门压降△P与入口压力P1的比称为压差比。若以空气作为试验流体,对于一个特定的调节阀,当产生阻塞流时,其压差比是一个固定常数,称为临界压差比,用XT表示。

153临界压差比XT和比热容比系数FK怎么求?

XT的数值只决定于阀的流路情况及结构,一般可用表格查出来(表3-1)
 
比热容比系数FK ,空气的 FK=1,对非空气介质则有
 
(K是气体的绝热指数,从相应的物化数据手册查得)

154气体在非阻塞流情况的流量系数怎样计算?

当X<FKXT时,是非阻塞流情况,如果采用法定计量单位,则计算公式为:
 
 
式中
 
 

155压缩系数Z怎样求知?    

压缩系数Z是比压力Pr和比温度Tr的函数,可查图3-12

 
比压力的定义是:实际入口压力P1与流体的临界压力Pc之比,即
 
比温度的定义是:实际入口温度T1和临界温度TC之比,即
 
由于密度是根据理想气体定律由入口压力和温度导出的,在某些条件下,真空气体的性质与理想气体的偏差很大,在这些情况下,要引入压缩系数Z来补偿这个偏差。
 

156膨胀系数y的作用是什么?怎样求得?

膨胀系数y用来校正从阀的入口到阀后缩流处气体密度的变化。理论上,y值与节流口面积与入口面积之比、流路形状、压差比X、雷诺数、比热比系数Fk等因素有关。但由于气体介质的流速较高,在可压缩流情况下,由于紊流几乎始终存在,所以雷诺数的影响极小,可以忽略。其他因素与膨胀系数y的关系可用下式表示
 
 

157在阻塞情况时气体的流量系数怎样计算?

 
当X≥FKXT时,即出现阻塞流情况。
如果阀前P1保持不变,阀后压力逐步,气流就慢慢形成了阻塞流。即使这时阀后压力再,流量也不会增加,在压差比X达到FKXT值时就达到值。使用公式时,X值要保持在这一之内,因此y值只能在0.667(当X=FKXT时)~1.0的范围内。
阻塞流情况下,流量系数的计算公式为
 
 

158蒸气的流量系数如何计算?

 
若以重量流量为单位,可推导出下面的计算公式
 
如果是过热蒸气,应代入过热条件下的实际密度。
 

159何谓两相流体?过去对其流量系数的计算有何不妥?

 
通过调节阀的介质为气体和流体的两相混合流,称为两相流体。
过去计算两相流体的流量系数,一般都采用分别计算液体及气体的Kv值,然后相加作为调节阀的总流量系数。这显然是基于两种流体单独流动的观点,没有考虑到它们的相互影响。实际上,当气相大大多于液相时,液相成为雾状,具有近似于气相的性质;当液相大大多于气相时,气相成为气泡而夹杂在液相中间,这时具有液相性质。此时用前面方法计算误差也较大,前者偏大而后者偏小。因此,两相流体流量系数的计算必须考虑到两相流动之间的相互影响,寻找有效而准确的计算方法。


160两相流体的流量系数计算目前多采用什么方法?

按照膨胀系数法的理论,目前对两相流体的流量系数计算多采用有效密度法或两相密度法。
(1)有效密度法:当液体和气体(或蒸气)均匀混合流过调节阀时,液体的密度保持不变,而气体或蒸气由于膨胀而使密度下降,因此,要用膨胀系数加以修正。
 
也就是说,在其他条件相同的情况下,密度为的可压缩流体的质量流量与密度为的不可压缩流体的质量流量是一样的。因此,对均匀混合的气(汽)、液两相介质可按混合介质的有效密度进行计算。
(2)两相密度法:当两相流中为液体和蒸气,而液体占绝大部分时,可以用阀入口(P1和T1条件下)的两相流密度来计算。


161两相流体的流量系数计算的前提是什么?

两相流体的流量系数计算的前提是:气(汽)、液两相介质必须均匀混合,而且其中每一单相流体均未达到阻塞流条件。

162液体与非液化性气体的流量系数如何计算?

 

163液体与蒸气的流量系数如何计算?

 
蒸气占绝大部分的两相混合流体用式(3-43)进行计算。液体占绝大部分的两相混合流体,计算公式为:

164介质为丙烯气,如下述工况,如何计算其流量系数?

 
 

165介质为二氧化碳,如下述工况,如何计算其流量系数?

  
 

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