不稳定流动对管道系统的影响与消除措施.pdfVIP

维普资讯 学兔兔 CHEMICAL ENGINEERING DESIGN 化工设计2008，t8(3) 不稳定流动对管道系统的影响与消除措施 刘存玉 淄博职业学院 淄博 255013 摘要 介绍流体的不稳定流动状态对管道系统造成的各种不良影响，以及为消除影响应当采取的措 关键词 不稳定流动 影响 管道系统 消除 在设计管路系统时，只考虑压降、腐蚀、侵 如快速关闭的阀门产生压力波，该压力波会 蚀和分配系数等稳定状态条件是不够的，因为在 通过流体向阀门的上游方向扩展，并在管内产生 流动开始和停止时，由流体产生的一些作用力也 骤增的压力。要使管子在这种情况下不破裂，在 可能影响设备和管路系统的正常运转。 设计时除了考虑正常操作压力之外，还要包括这 常见不稳定流动所产生的机械力能造成系统 样的骤增压力。而在转弯处还存在额外的反作用 内瞬间压力过高、产生变形和位移：①过快关闭 力，这种反作用力随管道及支撑件在操作条件下 和开启阀门，或停泵和开泵；②两相流系统设计 正常受力的增加而增加。 不当，特别是当连续气相与不连续液相结合在一 在拐弯处由水击作用产生的冲击力可以用 起；③存在局部的液体闪蒸和冷凝。 Joukowsky(尤考斯基)公式计算： 显然，在设计阶段对这些问题做好防范非常 F： 关键。 式中，C是流体中的声速；v是流体流速；P是 流体密度；A是管中流体流过的截面积。 1 突然启动和停止 正常受力为pAv ，所以冲击力和正常受力 开启阀门时通常要求先打开一点，然后慢慢 之比为c／v。流体的一般流速为3～14m／s，流体 开启到需要的开度，关闭时也同样要求缓慢操 中声音的传播速度C 1400m／s，因此流体因水 作，以尽量减少由流体动量的快速变化对管道系 击作用而产生的冲击力最高可达正常受力的450 统所造成的影响。 倍。 泵的开、停相当于阀门的迅速开关。由此产 2 脉动 生的压力波被反射回去时，有可能对泵的切断阀 造成不良影响。容积泵特别是活塞泵和隔膜泵的 流动波动能产生程度较低的水击，但也可造 每一个冲程都产生一次水击作用。流体的任何快 成阀门、管道、泵和其他设备的故障。计量泵是 速启动和停止都有可能产生问题。 产生这种机械振动的主要振动源之一。 这里的所谓快速，通常是指在小于2L／c的 振动力是管子截面积和振幅的函数。当振动 时间内使流动停止，其中L代表从流体源头到产 频率与系统的自然频率发生共振时，振动力就被 生流动阻碍的装置 (如正在关闭的阀门)之间 明显放大。资料表明脉动共振放大因数可达40， 的距离；C是声音在流体中的传播速度。2L／c是 若同时存在机械共振，并且两者又恰巧重叠的 压力波从起点位置达到管子末端然后再被反射