氣動系統(tǒng)壓力流量氣管壁厚用氣量計算

1、氣動系統(tǒng)壓力、流量、氣管壁厚、用氣量計算1氣動系統(tǒng)相關(guān)計算1.1 試驗用氣量計算根據(jù)系統(tǒng)要求，最大氣流量需求發(fā)生于：漏氣量為2.5m3/s (標準大 氣壓下的氣體體積)時，筒內(nèi)壓力充至1.35MPa壓力的時間不大于30s, 并能保證持續(xù)不少于10s 0根據(jù)公式P1V尸P2V2( 1)求得單位最小流量：Vmin-0.1MPa= ( ( 1.35/0.1) X ( 0.0675+0.01)/30)+2.5=2.539m3/s其中0.0675m 3是裝置密閉腔容積；0.01m3是管路容積(管路長度取20m)。因為氣源提供的流量在10MPa壓力下不小于2.6m3/s (標準大氣壓)， 而系統(tǒng)輸入壓力最

2、大為16MPa,所以氣源滿足系統(tǒng)流量要求。后文中按照 輸入流量為2.6m3/s進行計算。質(zhì)量流量(Kg/h)=體積流量X密度，20c時，標準大氣壓下氣體密 度為 1.205kg/m3, 即質(zhì)量流量=2.6 X 1.205 X 3600=13014kg/h。1.2 充氣壓力計算一般密閉腔充氣壓力設(shè)置為目標值的1.05至1.1倍，由于系統(tǒng)要求 的漏氣量較大，初步設(shè)定充氣壓力為目標值的2.0倍。本裝置需對密閉 腔充氣至最大1.35MPa ,即目標值為1.35MPa ,充氣壓力為P:P=2.0 X 1.35=2.70MPa 。即減壓閥出口壓力初步設(shè)定為2.70MPa1.3 管徑及管路數(shù)量計算1.3.1

3、 根據(jù)流量計計算管徑及管路數(shù)量流量計一般都有量程限制，如果流量過大，就必須將總氣量分幾路 進行輸送，以保證單路的輸送流量符合流量計量程，根據(jù)流量計的量程 計算分路數(shù)。表4流量計計算參數(shù)表流體質(zhì)量流量Q13014質(zhì)量流量（kg/h ）=體積流量（Nm3/h ） * 密度（kg/m3 ）kg/h氣體常數(shù)R8.314kJ/(mol流體分子量M29空氣分子量29g/mol閥前流體的密190.48p =P M/RTkg/m3閥后流 體的密 32.14p =P M/RTkg/m3假設(shè)管路分為一、二、三、四、五路分別計算每路的質(zhì)量流量及體積流量（體積流量=質(zhì)量流量/減壓閥出口密度p）。表5流量計計算參數(shù)表分

4、路數(shù)單路質(zhì)量流量單路體積流量113014kg/h404.9m 3/h26507kg/h202.5m3/h34338kg/h135.0m3/h43253kg/h101.2m3/h52603kg/h81.0m3/h再根據(jù)體積流量選擇流量計，選型表如表6。表6流量計型號參數(shù)表流量計口徑氣體流量量程15mm2.2-38m 3/h20mm4-50m 3/h25mm8.8-110m 3/h32mm16-150m 3/h40mm27-205m 3/h50mm35-380m 3/h65mm65-680m 3/h若分為1路氣，單路體積流量404.9m3/h ,儀表口徑需選擇65mm, 口徑太大，不符合精確調(diào)節(jié)要

5、求。若分為2路氣，單路體積流量202.5m3/h ,儀表口徑需選擇50mm, 口徑大，不符合精確調(diào)節(jié)要求。若分為3路氣，單路體積流量135.0m3/h ,儀表口徑需選擇32mm, 分錄數(shù)合適，但口徑略大，用電磁閥做流量精確控制稍顯困難。若分為4路氣，單路體積流量101.2m3/h ,儀表口徑需選擇25mm, 分錄數(shù)合適，且適合進行流量精確控制。若分為5路氣，單路體積流量81.0m3/h ,儀表口徑需選擇25mm,分 路數(shù)太多，使系統(tǒng)更復(fù)雜。綜合考慮，氣管分為四路，選擇DN25流量計，流量計型號為 LUGB-DN25渦街流量計，最大壓力4.0MPa，量程為8.8-110m3/h ，最大量 程10

6、1.2m3/h ,滿足使用要求1.3.2 根據(jù)減壓閥計算管徑及管路數(shù)量流體經(jīng)過減壓閥節(jié)流排出的流量與流體的性質(zhì)和狀態(tài)有關(guān)，也與閥后、閥前的壓力比值有關(guān)，但當閥后、閥前壓力比值達到臨界壓力比a X 時，流量不再與出口壓力相關(guān)。減壓閥的理論流量公式如下：(2)(3)一般氣體臨界壓力比(rx=2/ ( 1+0"/(1),其中壓縮空氣K為1.4 ,求得 ° x= 0.5283 。表7減壓閥核算參數(shù)表閥前壓力P116016MPa=160kgf/cm2kgf/cm閥后壓力P2272.7MPa=27kgf/cm2kgf/cm流體溫度T流體質(zhì)量流吊 C29313014丁二攝氏溫度(20)+

7、273 質(zhì)量流量(kg/h )Kkg/h至, Q氣體常數(shù)R8.314kJ/(mo流體分子量M 閥前流體的29190.4空氣分子量29p =P M/RTg/molkg/m3閥后流體的32.14p =P M/RTkg/m3閥前流體的0.005v =1/ p 1m3/kg流量系數(shù)C 0.5(一般在0.450.6之間)減壓閥的理論流量公式如下：由于 P2/P1=27/160=0.2< ox,通過公式(2)得理論質(zhì)量流量 G=8419.7kg/(cm2*h)實際質(zhì)量流量 口二流 量系數(shù)CX理論質(zhì)量流量Gq=8419.7 X 0.5=4209.9kg/(cm2*h)根據(jù)流量計的選型將氣路分為四路氣管

8、，每一路的質(zhì)量流量Q/4Q/4=Q/4=13014/4=3253.5kg/h閥孔面積 f=流體質(zhì)量流量Q/4/實際質(zhì)量流量q=2553.5/4209.9=0.773cm2孑L 徑 dm n=(閥孔面積 f*4/ 兀)A0.5=0.989cm=9.92mm即分四路管路后，減壓閥閥孔直徑須大于9.92mm。1.3.3 管徑及管路數(shù)確定根據(jù)流量計的選型計算，四路管路為DN25滿足使用要求，25mm 口徑 大于減壓閥要求的最小值，也符合減壓閥要求。流量計型號為LUGB-DN25渦街流量計，最大壓力4.0MPa ,量程為8.8-110m 3/h ,最大量程>101.2m 3/h ,滿足使用 要求。

9、減壓閥也選擇 DN25 o對減壓閥進行選型，選取減壓閥型號為YK43X-25-16 ,該 減壓 閥通徑為DN25,公 稱壓力16.0MPa ,出口壓力調(diào)整范圍為 0.5-4.5（MPa）0四路氣管每一路的質(zhì)量流量為13014/4=3253.5kg/h2.7MPa 下每一路的體積流量為 Q1/4=3253.5/減壓閥出口密度p2.7MPa=101.2m3/h0.1Mpa 下每一路的體積流量為 Q1/4=3253.5/減壓閥出口密度p0.1MPa= =0.759m3/s。四路氣管總體積流量為0.759*4=3.036m3/s。1.4 氣管壁厚計算選取304（0cr18Ni9Ti） 不銹鋼無縫鋼管作

10、為氣管路，其許用應(yīng)力為205MPa （屈服強度），根據(jù)計算公式計算通氣源管路的壁厚min。min壁厚npdi2 np式中，p為管內(nèi)氣體壓力（MPa） ; n為強度安全系數(shù)1.52.5 ; 為 焊縫系數(shù)，無縫鋼管=1,直縫焊接鋼管=0.8 ; c為附加壁厚（包括：壁厚 偏差、腐蝕裕度、加工減薄量），為簡便起見，通常當 > 6mm時，c 0.18 x mm 當 0 6mm時，c=1mm。求得16MPa氣源處通徑25mm氣管壁厚應(yīng)大于min同理求得減壓閥后通徑25mm氣管壁厚應(yīng)大于綜上所述，16MPa氣源管路壁厚取4.0mm合適，減壓閥后通徑25mm 氣管壁厚取2.0mm合適。1.5 理論充氣時間和一次試驗用氣量核算 計算充氣時間和用氣量：Q腔體充氣量二Q進氣量-Q漏氣量=3-2.5=0.5m3/s（ 標準大氣壓）V腔內(nèi)空 氣體積二（0.0675+0.01） X 1.35/0.1=2.26m3（ 標準大氣壓）充氣到 1.35MPa 的時間 t=2.26/0.5=4.5s 式中0.0675m3為筒內(nèi)密封腔的容積； 30.01m是管路容積（管路長度