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孔板和渦街兩種流量計(jì)壓力損失的計(jì)算和分析
摘要:孔板流量計(jì)在石化企業(yè)計(jì)量中仍占主要成份。但該流量計(jì)因壓力損失較大,而使大量的能源被白白浪費(fèi)。本文通過(guò)對(duì)孔板和渦街兩種流量計(jì)壓力損失的計(jì)算和分析認(rèn)為,如果用渦街流*計(jì)代替孔板流量計(jì),每年可為大慶石油化工總廠節(jié)約大*能源。
1、前言
總廠生產(chǎn)裝置中,現(xiàn)有各種氣體流量計(jì)280臺(tái),其中孔板流量計(jì)為215臺(tái),占整個(gè)氣體流量計(jì)的77%。現(xiàn)在人們普遍認(rèn)為孔板流量計(jì)具有歷史長(zhǎng)、造價(jià)低、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。但這種流里計(jì)因流體受到節(jié)流作用而產(chǎn)生嚴(yán)重的壓力損失,此弊病卻沒(méi)引起人們的足夠重視,致使大量能源被浪費(fèi)掉。
渦街流量計(jì)是一種近02年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的流量?jī)x表,與當(dāng)前廣泛使用的孔板流量計(jì)相比,有一系列獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。在使用過(guò)程中,渦街流量計(jì)準(zhǔn)確度高,壓力損失小,同一臺(tái)流量計(jì)用于測(cè)量不同的介質(zhì),其儀表常數(shù)不變,是一種很有發(fā)展前途的節(jié)能型計(jì)量?jī)x表。
2、壓力損失的計(jì)算與比較
2.1 壓力損失的計(jì)算
(l)孔板流量計(jì)的壓力損失δp1計(jì)算公式
式中
δp1-孔板流量計(jì)的壓力損失,Pa;
a-流量系數(shù);
β-孔板直徑與管道直徑之比;
△P-孔板上、下游間的靜壓差,Pa。
根據(jù)公式(1),我們可以列出表1
當(dāng)知道直徑比β時(shí),可由表1直接查出孔板不可恢復(fù)壓力損失δp1=ψ△P,免得用公式
(1)進(jìn)行繁瑣地計(jì)算。
(2)渦街流量計(jì)壓力損失計(jì)算公式
渦街流量計(jì)是根據(jù)卡門(mén)渦街原理研制成的一種流體振動(dòng)式儀表,流量計(jì)殼體內(nèi)有一個(gè)與被測(cè)介質(zhì)流向垂直的旋渦發(fā)生體。當(dāng)流體流過(guò)旋渦發(fā)生體產(chǎn)生渦流,也會(huì)產(chǎn)生壓力損失,其值δp2由下式計(jì)算:
式中
δp2-渦街流量計(jì)的壓力損失,Pa;
Cd-渦街流量計(jì)的阻力系數(shù),當(dāng)發(fā)生體為矩形柱狀時(shí)Cd=2.4;
V-管內(nèi)流體平均流速,m·s-1;
ρ-被測(cè)流體的,密度,kg·m-3.
壓力損失δp所造成的動(dòng)力損耗δw,由下式計(jì)算(已折合成耗電量):
式中 qm-流體的質(zhì)量流量,kg·h-1。
總廠生產(chǎn)中所用蒸汽,除大檢修外,其它時(shí)間均為連續(xù)供應(yīng),如平均每年檢修期按20天計(jì),則全年供汽時(shí)間為828Oh,工業(yè)用電每千瓦小時(shí)為0.4元,則一年的能源耗損費(fèi)是:
2.2 能力損失比較
已總廠生產(chǎn)所用蒸汽為例,對(duì)上述兩種流量計(jì)能耗進(jìn)行比較如下:
熱電廠向塑料廠供給蒸汽密度ρ=5.052Kg·m^³,流量qm=14000kg·h-1,管道直徑D=300mm,孔板內(nèi)徑d=150mm,孔板差壓上限△P=25kPa。
(1)計(jì)算孔板流量計(jì)能力損失
將上述已知數(shù)據(jù)代入公式(1)和(3)得:
功率損耗δw1=16.97kw
每年動(dòng)力損耗N1=14.05×104kw·h。
(2)同一條蒸汽線上改用渦街流量計(jì)動(dòng)力損失
把已知數(shù)據(jù)代入公式(2)和(3)得:
功率損耗δw2=0.69kw
年動(dòng)力損耗N2=5713.2kw·h
采用孔板流量計(jì)比渦街流量計(jì)每年多耗能量13.48×104kw·h。
3、經(jīng)濟(jì)效益比較
通過(guò)上面對(duì)一個(gè)中等直徑的兩種類(lèi)型流量計(jì)壓力損失的分析計(jì)算可知:
一臺(tái)孔板流量計(jì)每年動(dòng)力耗損費(fèi)為56204元;
一臺(tái)渦街流量計(jì)每年動(dòng)力耗損費(fèi)為2285元。
將這兩種動(dòng)力耗損費(fèi)和其它費(fèi)用列于表2.
由表2可知,渦街流量計(jì)的壽命較低而設(shè)備購(gòu)置和維修費(fèi)又偏高。但因動(dòng)力耗損費(fèi)大大低于孔板流量計(jì),其節(jié)約潛力仍相當(dāng)可觀。
總廠現(xiàn)有135臺(tái)孔板流量計(jì)用于蒸汽計(jì)量,如將他們?nèi)扛鼡Q成渦街流量計(jì),根據(jù)表2提供的數(shù)據(jù)可計(jì)算出135臺(tái)流量計(jì)一年的消耗費(fèi)分為為:
孔板流量計(jì)的消耗費(fèi):
使用渦街流量計(jì)每年可為總廠節(jié)約700余萬(wàn)元。
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