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限流孔板孔径板厚对阻塞流的影响

作者: 来源: 发布时间:2017-10-30 12:47:34

         当流体流经限流孔板时,由于惯性作用,流体会先压缩,再膨胀,如图1所示。当孔板厚度足够大时,流体在孔板内部膨胀时会二次接触到孔板内壁,从而在孔板入口附近形成1个气穴。根据伯努利方程可知,在气穴zui高点流速zui大,压力zui低。随着下游压力的逐步减小,流速逐步增大,直至发生阻塞流,此时再降低下游压力,流速不会再发生变化。当流体再接触到孔板内壁时,会形成1个边界层,边界层与限流孔板内壁之间为湍流区,边界层之外为层流区。一般认为压力损失只发生在流体与孔板的二次接触时,在此之前的流体为理想流体。

  孔板的流量特性示意

         注:Ac——Pc对应的流体截面积;A———p对应的流体截面积

         由伯努利方程得:

         =pρυc2/2(1)

         式中:p1———孔板前压力;p———气穴区zui高点对应的流体压力;ρ———流体密度;v———流体压力为p处的流体速度。

由质量守恒方程得:

         c=vBB(2)

式中:ABπd/4,d———孔板内径;vB———孔板后流速。定义:

         Cc=Ac  / B(3)

式中:Cc———截面比。将式(2)和式(3)代入式(1),整理得:

    20171030131827.jpg

         对孔板前后的压力,由伯努利方程得:

    20171030131901.jpg

         式中:P ———孔板后的压力。整理式(5 )得:

    20171030131904.jpg

         由于流体在二次接触时存在压力损失,孔板后实际流速为

    20171030131908.jpg

         式中: ———流 出 系 数。将 式 (7 )代入 式 ( 4 )整理得:

     20171030131913.jpg

         当发生阻塞流时,P 不再发生变化,以液体为例,此时压力为介质的饱和蒸气压  ,则式( )可

          20171030132008.jpg

          对于特定的限流孔板,其压缩系数为常数。式(8 )和式( 9 )可分别视为发生阻塞流前后压缩系数与差压比的模型。

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