管路限流孔板的设置及设计

CP——流体定压比热容，kJ/(kg·K)；
CV——流体定容比热容，kJ/(kg·K)。
3.1.1.2临界限流压力(Pc)的推荐值
饱和蒸汽：Pc=
过热蒸汽及多原子气体：Pc=
空气及双原子气体：Pc=
上述三式中P1为孔板前的压力。
3.1.2液体
液体的单板孔板按式计算：
式中
Q——工作状态下体积流量，m3/h；
在计算多孔孔板时，首先按单孔孔板求出孔径（d），然后按式（）求取选用的多孔孔板的孔数（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；
do——多孔限流孔板的孔径，m；
3计算方法
单板孔板
3.1.1气体、蒸汽
3.1.1.1气体、蒸汽的单板孔板按式计算：
式中
W——流体的重量流量，kg/h；
孔板厚度计算
当流体温度小于375℃时
当流体温度大于375℃时
式中
H——孔板厚度，毫米；
△P——孔板压降，公斤/厘米2；
D——管子内径，毫米；
σ——允许应力，公斤/厘米2；
——挠度系数。钢材的挠度系数按公式8-5进行计算；
（8-5）
式中 m——锐孔面积与管子截面积之比。当已知 值时，可从表3-1直接查出 值。
——多板孔板中第m块板板后压力，Pa；
Q——工作状态下体积流量，m3/h；
W——流体的重量流量，kg/h；
Z——压缩系数，根据流体对比压力(Pr)对比温度(Tr)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=Cp/Cv；
——工作状态下的相对密度，(与4℃水的密度相比)；
II 第二种管路限流孔板的设计方法
取d0=20mm，d0/D=
查图：Re=106，d0/D=
得C=，这说明取d0=20mm有效。
采用限流孔板降压计算
例2.已知某脱碳溶液，流量为1150m3/h，采用限流孔板降压，降压前绝对压力为P1=，降压后绝对压力为P2=，管道内径为D=509mm，溶液温度t=110℃，粘度为10-3mPa·s，相对密度=，求此限流孔板孔径：
式中
d——两相流孔板孔径，m；
dL——液相孔板孔径，m；
dV——气相孔板孔径，m；
限流作用的孔板计算
按式或式或式计算孔板的孔径(d0)，然后根据d0/D值和k值由表查临界流率压力比(c)，当每块孔板前后压力比P2/P1≤c时，可使流体流量限制在一定数值，说明计算出的d0有效，否则需改变压降或调整管道的管径，再重新计算，直到满足要求为止。
粘度：=10-5mPa·s，D=0.0381m
设C=，求得d0=12.3mm
取d0=12.5mm，d0/D==
由图查得C=，这说明求得的d0=12.5mm有效。
第二块板：
对比压力Pr==
假定Tr不变，根据Pr、Tr查气体压缩系数图，查得Z=；k=
为简化计算，假定气体粘度不变，则Re=106
将有关数据代入求取 的公式中得到
3.2.2液体
3.2.2.1先计算孔板总数(n)及每块孔板前后的压力
按式计算出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：
式中n、P1、P2定义同前。
3.2.2.2计算每块孔板孔径，计算方法同单板孔板计算法。
气-液两相流
先分别按气-液流量用各自公式计算出dL和dv，然后以下式求出两相流孔板孔径：
C——孔板流量系数，由Re和d0/D值查图；
do——孔板孔径，m；
D——管道内径，m；
P1——孔板前压力，Pa；
P2——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(Pr)对比温度Tr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=Cp/Cv；
临界流率压力比(c)与流体绝热指数(k)及孔板孔径(d0)和管道内直径(D)的关系见表。
7.符号说明
C——孔板流量系数，由Re和d0/D值查图；
CP——流体定压比热容，kJ/(kg·k)；
CV——流体定容比热容，kJ/(kg·k)；
D——管道内径，m；
d——单孔限流孔板的孔径，m；
两相流孔板孔径，m；
编制依据：
化学工程学会《工艺系统工程设计技术规定》HG/第15篇管路限流孔板设置。
*本规定除注明外，压力均为绝对压力。
2分类及选型要点
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。
选型要点
2.2.1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（P2）不能小于板前压力（P1）的55%，即P2≥，因此当P2<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%。
设C=，得d0=0.01589m，取d0=16mm，d0/D=
查图：Re=106
d0/D=
得C=，这说明取d0=16mm有效。
第三块板：
对比压力Pr==
假定Tr不变，根据Pr、Tr查气体压缩系数图，得气体压缩系数Z=；取k=。
假定气体粘度不变，则Re=106
求得d0=10-4/C
设C=，d0=0.02035m
限流孔板汇总表
限流孔板汇总表的用途和表格格式见宁波工程有限公司设计中心《工艺系统专业提交文件内容的规定》(T/ES220008-2005)中规定的“限流孔板汇总表编制说明”，汇总表详见表.示例见表.
表
6附图和附表
限流孔板的流量系数
限流孔板的流量系数(C)与Re、d0/D关系见图所示。
临界流率压力比(c)
解：P=因此选用单板限流孔板。
溶液质量流速G(kg/m2·s)为：
采用式：
设C=则d0=0.12md0/D==
由图查得C=，C值选取合适，这说明d0=0.12m有效(单孔、单板)。
若选用多孔孔板，取孔径为0.02m，则总孔数为：N=2/2=36个。
5计算表和限流孔板汇总表
限流孔板计算表
限流孔板计算表见表。
C——孔板流量系数，由Re值和d0/D查图求取；
do——孔板孔径，m；
△P——通过孔板的压降，Pa；
——工作状态下的相对密度，(与4℃水的密度相比)。
多板孔板
3.2.1气体、蒸汽
3.2.1.1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=
P/2=1
……
P2=n-1
P2=nP1
2.2.2液体
2.2.2.1当液体压降小于或等于时，选择单板孔板。
2.2.2.2当液体压降大于时，选择多板孔板，且使每块孔板的压降小于。
孔数的确定
2.3.1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。
2.3.2多孔孔板的孔径（do），一般可选用12.5mm,20mm,25mm,40mm。
=
=
取n=3
再按式计算：
按式计算第一块孔板：
孔径
已知：P=106Pa
W=3466kg/h
M=
T=330K
计算Z和k值
组成
CH4
H2
N2
Ar
NH3
Tc(K)
151
Pc(MPa)
k
混合气体：Tc=，Pc=
取混合气体：k=
对比温度：Tr=330/=
对比压力：Pr==
根据Pr、Tr查气体压缩系数图得Z=
质量流速：G=3466/(3600=844.9kg/m2·s
n=lg(P2/P1)/
=(P2/P1)
n圆整为整数后重新分配各板前后压力，按式求取某一板的板后压力：
式中
n——总板数；
P1——多板孔板第一块板板前压力，Pa；
P2——多板孔板最后一块板板后压力，Pa；
——多板孔板中第m块板板后压力，Pa；
3.2.1.2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。
表1流量系数及膨胀系数
图5膨胀系数算图（临界流动时）
[例1]一个用蒸汽的设备，水蒸汽流率为72公斤/时，新蒸汽压力为36公斤/厘米2（表），蒸汽出口压力为公斤/厘米2，蒸汽管径为DN20，管子表号为G30。计算限流孔板
解：按公式1
验算：
[例2]加氢精制装置的含氢气由水洗塔出来后，经过孔板降压，去燃料气管网。含氢气的组成如下：
1.2.1工艺物料需要降压且精度要求不高。
1.2.2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。
1.2.3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。
1.2.4需要降压以减少噪声或磨损的地方，如放空系统。
解：
查表5，得 =
将上列数值代入式3
孔板厚度一般不应超过，但此处用作降压孔板，厚度超过此值是允许的。
参考文献
T 管路限流孔板的设置
2.王松汉 石油化工设计手册4卷，石化出版社 2002
3.炼油装置工艺管线安装设计手册 下册 石油出版社 1978
I第一种管路限流孔板的设置
1.总则
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。
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。