3.8.2天然气流量计算实例（孔板开孔直径设计计算）

3.8.2天然气流量计算实例（孔板开孔直径设计计算）

孔板开孔直径设计计算以满足给定工作条件为准则。本实例按角接取压方式计算，

法兰取压方式与之类似。

1. 已知条件
   1. 测量管内径：D₂₀＝259.38mm（20号钢的新无缝管）
   2. 气流常用流量：q_np＝8.14m³/s；最大流量：q_nk＝11.25m³/s；最小流量：q_nx＝4.00m³/s。
   3. 气流常用温度：=15℃
   4. 气流常用差压：
   5. 气流常用表静压：
   6. 当地常用大气压：

      节流装置经检验符合SY/T6143－1996标准有关技术规定。

   7. 采用1级精确度的差压计、压力计和温度计：差压计刻度上限为25000Pa；压力计刻度上限为2.50MPa；温度计刻度上限为100℃
   8. 天然气组分：

   组分	甲烷	乙烷	丙烷	丁烷	2－甲基丙烷	戊烷	2－甲基丁烷	己烷	氢气	氦气	氮气	二氧化碳
   摩尔分数	0.8682	0.0625	0.0238	0.0072	0.0064	0.0025	0.0034	0.0027	0.0004	0.0004	0.0068	0.0157

2. 辅助计算
   1. 求测量管直径D。按式（A3）求出D值。

      D＝259.38

   2. 求天然气的相对密度Gr。按A1.2规定

      Gr=Gi

      其中 Gi=

      =0.4809+0.0649+0.0362+0.0144+

   3. 0.0128+0.0062+0.0085+0.0080+0.0000＝0.0001＋0.0066＋0.0239

      ＝0.6625

      Zn=1-(

      ＝0.0511

      则 Zn=1－0.0511²＋0.0005（2²）

      又 Za＝0.99963

      所以 Gr＝0.6625

   4. 求天然气的等熵指数。按A1.3规定

      

      从表A6查得相应流动状态下的比定压热容cp=2.324，定容比热容cv=1.713。

      所以

   5. 求天然气的动力黏度。按A1.1.3有关规定，天然气的动力黏度由表A5查得相应流动状态下的黏度值，即

      

   6. 求管径雷诺数ReD。

   常用流量时的管径雷诺数

   Re_Dcom=⁶

   Re_Dcom ＝⁶

   Re_Dcom＝⁶

3. 计算顺序
   1. 求近似值。因为

      

      由式（3.49）得

      CE

      其中 FG＝1.2272[按式（3.50）计算]

      FZ＝1.0204（按A1.4计算）

      FT＝1.0086[按式（3.52）计算]

      假设，则

      E＝1.0719[按式（3.49）计算]

      C＝0.6038[按式（21）计算]

      因此

      

   2. 迭代计算。用近似值代入式（25）、式（22）、式（21）、求、E、C等值，再求值，进而求出d值。此时

      

      E＝1.0603

      C＝0.6038

      ＝0.5797

      d＝0.5797

   3. 差压计刻度核算。由式（3.49）得

      

      1. 最大流量时差压计刻度核算。假设最大流量时差压计刻度为刻度上限的90％（等分刻度）或94.9％（二次方根刻度），则

         

         此时 [按式（25）计算]

         E＝1.0617[按式（3.49）计算]

         C＝0.6037[按式（21）计算]

         当流量达到最大时，差压计刻度为刻度上限的百分数约为

         emax=(等分刻度)或97.8％(二次方根刻度)

         改值未超过差压计刻度上限，符合设计要求，无需再迭代。

      2. 最小流量时差压计刻度核算。假设最小流量时差压计刻度为刻度上限的10％（等分刻度）或31.6％（二次方根刻度），则

此时 [按式（25）计算]

C＝0.6040[按式（21）计算]

²

当流量降至最小时差压计刻度为刻度上限的百分数约为

emin=等分刻度）或34.6％（二次方根刻度）

该值未降至差压计刻度上限的10％（等分刻度）或31.6％（二次方根刻度）以下，无需再迭代。

经最大和最小流量时差压计指示刻度核算，证明孔板开孔直径D＝150.34mm的设计计算合理。

按式（23）计算d₂₀＝150.35mm。