本發(fā)明屬于流體輸送領(lǐng)域，涉及一種管道節(jié)流降壓方法，具體涉及一種適用于流體輸送管的流體節(jié)流降壓以及管道壓力、流量控制的方法。

背景技術(shù)：

在流體輸送領(lǐng)域以及液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)領(lǐng)域，經(jīng)常會(huì)有大流量高壓流體需要進(jìn)行降壓回收或者輸送，同時(shí)需滿(mǎn)足上游設(shè)備的出口條件。

傳統(tǒng)的節(jié)流降壓方法是在管道中安裝孔板等節(jié)流元件，傳統(tǒng)節(jié)流方法主要存在以下幾個(gè)問(wèn)題：1、單級(jí)降壓能力有限；對(duì)于液體工質(zhì)，單個(gè)孔板前后壓降一般小于5MPa，故對(duì)于高壓流體，往往需要多級(jí)孔板，導(dǎo)致降壓管路長(zhǎng)、高壓密封面多。2、壓力、流量控制不準(zhǔn)確；由于孔板自身的流量系數(shù)受被壓比影響較大，入口壓力與流量對(duì)應(yīng)偏離經(jīng)驗(yàn)公式，流量控制精度往往低于10％。3、流量不可調(diào)節(jié)；對(duì)與單個(gè)節(jié)流元件，其流量?jī)H與入口壓力有關(guān)，為了匹配一定的壓力和流量只能更換節(jié)流元件，存在較大浪費(fèi)且費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種利用管道降壓裝置降低高壓管道大流量流體壓力的方法，以滿(mǎn)足高壓(高達(dá)35MPa)大流量(大于300kg/s))流體的降壓輸送。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

提供一種利用管道降壓裝置降低高壓管道大流量流體壓力的方法，上述降壓裝置分為內(nèi)芯和外殼兩層，上述內(nèi)芯同軸安裝于外殼內(nèi)部，上述內(nèi)芯的管壁上設(shè)置有多個(gè)節(jié)流孔；上述內(nèi)芯為高壓入口，上述外殼為低壓出口；具體方法包括以下步驟：

步驟一：計(jì)算節(jié)流孔直徑，根據(jù)目標(biāo)管道的相關(guān)參數(shù)，選取合適的管道降壓裝置安裝于目標(biāo)管段；

設(shè)管道內(nèi)流體的質(zhì)量流量為Q_m，流體密度為ρ，入口壓力為Pi，出口壓力為Piz，其參數(shù)存在以下關(guān)系：

當(dāng)Pi/Piz≤10，單孔流量Q₁通過(guò)公式(1)計(jì)算，

式中，A為單個(gè)節(jié)流孔面積，C為節(jié)流孔流量系數(shù)；

當(dāng)Pi/Piz≥10，單孔流量Q₁通過(guò)公式(2)計(jì)算，

節(jié)流孔的面積根據(jù)其額定流量控制精度x％以及最小流量Q_min確定，以保證

步驟二：通過(guò)公式(4)確定節(jié)流孔的個(gè)數(shù)n，將多余的節(jié)流孔封堵；

本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明使用細(xì)長(zhǎng)節(jié)流孔作為降壓元件，單級(jí)降壓能力強(qiáng)，適當(dāng)增厚內(nèi)芯壁厚，單級(jí)降壓可達(dá)35MPa，遠(yuǎn)高于普通孔板。

2、本發(fā)明的流量(壓力)控制精度高，通過(guò)減小細(xì)長(zhǎng)節(jié)流孔直徑，增多節(jié)流孔數(shù)目，可提高流量與壓力的控制精度，一般高于5％，最高可達(dá)1％。

3、本發(fā)明適應(yīng)能力強(qiáng)，可根據(jù)實(shí)際流量范圍增多節(jié)流孔數(shù)目，當(dāng)流量發(fā)生變化時(shí)，可適當(dāng)封堵部分細(xì)長(zhǎng)節(jié)流孔，以對(duì)其上游的流量與壓力進(jìn)行匹配、控制。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為細(xì)長(zhǎng)節(jié)流孔的局部示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本發(fā)明管道降壓裝置分內(nèi)芯和外殼兩層，內(nèi)芯為高壓入口，外殼為低壓出口，與管道通過(guò)法蘭連接。內(nèi)芯插入段，周向均勻布置多個(gè)徑向細(xì)長(zhǎng)型節(jié)流孔，流體由內(nèi)芯進(jìn)入，通過(guò)細(xì)長(zhǎng)型節(jié)流孔發(fā)生氣蝕，節(jié)流降壓，流入外殼，匯流。

本發(fā)明方法根據(jù)目標(biāo)管道的相關(guān)參數(shù)(法蘭連接形式、流量、壓力、通徑等)，確定內(nèi)芯及外殼的尺寸及連接形式，確定細(xì)長(zhǎng)節(jié)流孔的直徑和數(shù)量，設(shè)計(jì)出降壓管段，安裝于目標(biāo)管段。實(shí)際降壓過(guò)程中可根據(jù)流量調(diào)節(jié)節(jié)流孔的數(shù)量，提高流量與壓力的控制精度。

具體的內(nèi)芯直徑由上游管道通徑確定，外殼管道的通徑一般為內(nèi)芯直徑的3倍。內(nèi)芯、外殼與原管道使用法蘭連接，其余設(shè)計(jì)參考?jí)毫艿老嚓P(guān)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。

細(xì)長(zhǎng)型節(jié)流孔的結(jié)構(gòu)如圖2所示。其直徑為D，長(zhǎng)度為L(zhǎng)(L等于內(nèi)芯的壁厚S)，要求L/D＞5，由于內(nèi)芯開(kāi)孔較多，為了滿(mǎn)足強(qiáng)度要求，壁厚一般大于等于管道壁厚的2倍；當(dāng)細(xì)長(zhǎng)型節(jié)流孔的進(jìn)出口壓力比大于等于10，認(rèn)為其完全發(fā)生氣蝕，流量?jī)H與入口壓力有關(guān)，當(dāng)進(jìn)出口壓力比小于10，其發(fā)生不完全氣蝕，其流量與進(jìn)出口壓差有關(guān)。細(xì)長(zhǎng)節(jié)流孔的流量系數(shù)C恒定，可通過(guò)液流試驗(yàn)得到。

具體節(jié)流孔的設(shè)計(jì)計(jì)算方法如下：

設(shè)管道內(nèi)流體質(zhì)量流量為Q_m，流體密度為ρ，入口壓力為Pi，出口壓力為Piz，其參數(shù)存在以下關(guān)系：

當(dāng)Pi/Piz≤10，單孔流量

式中，A為單個(gè)細(xì)長(zhǎng)節(jié)流孔面積，

當(dāng)Pi/Piz≥10，其參數(shù)存在以下關(guān)系：

細(xì)長(zhǎng)節(jié)流孔的面積(或直徑)根據(jù)其額定流量控制精度x％以及最小流量Qmin確定，以保證

根據(jù)上述計(jì)算出節(jié)流孔的直徑，選取合適的降壓裝置后將該降壓裝置安裝于目標(biāo)管段。

通過(guò)下式計(jì)算細(xì)長(zhǎng)節(jié)流孔數(shù)目n，將多余的節(jié)流孔封堵。

n取整數(shù)。