节流阀的设计及选型

重庆科技学院

课程设计报告

院（系）：____________________ 专业班级： _______________________ 学生姓名：_XXX ___________ 学号: _________________________

设计地点（单位）_____________________________________

设计题目：_________________________________________________ 完成日期：年月日

指导教师评语：__________________________________________

成绩（五级记分制）： _________________

指导教师（签字）： ___________________

节流阀的设计计算

摘要：节流阀是通过改变节流面积或节流长度以控制流体流量的阀门。由于节流阀的流量不仅取决于节流口面积的大小，还与节流口前后的压差有关，阀的刚度小，且没有压力补偿措施，故只适用于执行元件负载变化很小且速度稳定性要求不高的场合。在天然气矿场, 节流阀被广发用来节流调压和作为经常开关的截止阀门。本文主要讲述了节流阀的设计计算及选型，通过天然气井产量、进站压力及进站温度等基本物性资料求得节流阀的通径，然后查表选出适合的节流阀用于设计中的节流降温。节流阀在压力降极大的情况下作降低介质压力之用。

关键词：节流阀设计计算选型

目录1绪论

2天然气的基本资料

3天然气的物性计算

3.1天然气的相对密度

4节流阀设计计算

4.1节流阀后的压力和温度

4.2天然气的压缩因子

4.3节流阀的直径

5节流阀的选型

6总结

参考文献

1绪论

节流阀是通过改变通路截面积或节流长度以控制流体流量的阀门。节流阀是结构最简单但应用是广泛的流量控制阀，具有价格低廉、调节方便的优点，但由于节流阀的流量不仅取决于节流口面积的大小，还与节流口前后的压差有关，阀的刚度小，且没有压力补偿措施，故只适用于执行元件负载变化很小且速度稳定性要求不高的场合。对于执行元件负载变化大及对速度稳定性要求高的节流调速系统，必须对节流阀进行压力补偿来保持节流阀前后压差不变，从而达到流量稳定。

节流阀的外形结构与截止阀并无区别，只是它们启闭件的形状有所不同。节流阀的启闭件大多为圆锥流线型，通过它改变通道截面积而达到调节流量和压力。节流阀供在压力降极大的情况下作降低介质压力之用。

在天然气矿场，节流阀被广发用来节流调压和作为经常开关的截止阀门。本次设计的课题是低温集气站设计，我们小组主要负责节流阀的设计计算。节流阀在本次设计中主要起节流降温的作用，为后面换热器降温至分离器的工作温度-20 C做铺垫。

2天然气的基本资料天然气组成如下表:

表天然气组成

井口温度：60C

井口压力：16MPa

单井产量：5X104mVd

出站压力：6MPa

3天然气基本物性计算

3.1天然气的相对密度S

天然气的相对密度是在相同压力和温度下天然气的密度与空气密度之比，即一个无

量纲的量。

V空，这是

天然气的相对密度用符号S表示，则有：

c p天M天s

二.=—i空M

空

式中，'天、M天――分别为天然气的密度和相对分子质量;

密度和相对分子质量。

3.1.1天然气的相对分子质量、（2.1）

卩空、M空――分别为空气的

根据课程设计任务书中天然气气体组成（% 由气体的相对分子质量公式：

M =送y i M i 天然气相对分子质量得

M天=y CH4M CH4 y C2H6M C2H6 y C3H8M C3H8 y C4H10M C4H10 比5已2%5町2

+y c6H

14M c6H

1^

y c+M^H y N2M N2+y co，M co2 +y 空气M空气+y H2o M H2o

M 天=16 77.76%+30 9.74%+44 4.85%+(58 1.54%+58 1.24%) +(72 0.27%+72 0.44%)+86 0.34%+100 0.37%+28 1.27% +44 1.39%+28.97 0.68%+18 0.10%

=21.47

3.1.2空气相对分子质量

查表得到空气的相对分子质量是28.97

3.1.3天然气的相对密度

由：

M 天=21.47

10W

sow 3W0 1W0 WW 1M00 毋轄伍力，kPB(ft)

M 空=28.97

得:

c M 天

21.47

S 二一大:

=21.47 M 空 28.97

4节流阀设计计算

4.1节流阀后的压力和温度

4.1.1节流阀后的压力

由于天然气的相对密度 S 为0.74，近似地看做0.7，求节流阀后压力参照图4.1。

图4.1相对密度为0.7的天然气在不形成水

合物的条件下允许达到的膨胀程度

1）节流阀1后的压力：由基础知料可知，井口温度：60C ；井口压力：16MPa ，即节 流阀1前的温

度和压力分别为t 1=60C ； P 1=16MPa

7 WOO

3000

20000

£

胃±-R

型应命

25000

查图4.1在该条件下，不形成水合物的天然气最终压力取为11MPa即经过节流阀1节流后的压力P2为11MPa

则经过节流阀1后的压力降为：

△P = P —E =16-11 = 5MPa

2）节流阀7后的压力：已知，节流阀7之前的温度压力不变，故节流阀7前的温度和压力分别为

t2=44°C； P2=11MPa

查图4.1在该条件下，不形成水合物的天然气最终压力为6MP（符合要求），即经过节流阀7节流后的压力R=6MPa

则经过节流阀7后的压力降为：

二卩=巳-巳=11-6 = 5MPa

4.1.2节流阀后的温度

图4.2给定压力降所引起的温度降

1）节流阀1后的温度：

令经节流阀1节流后的温度为t2，

查图4.2在压降△ P=5MPa初压Pi=16MP啲条件下，温度降厶t=16 C

则经过节流阀1节流后的温度为：

t2 =1 -也t =60T6 = 44C