气动系统压力流量气管壁厚用气量计算

1、气动系统压力、流量、气管壁厚、用气量计算1气动系统相关计算1.1 试验用气量计算根据系统要求，最大气流量需求发生于：漏气量为2.5m3/s (标准大 气压下的气体体积)时，筒内压力充至1.35MPa压力的时间不大于30s, 并能保证持续不少于10s 0根据公式P1V尸P2V2( 1)求得单位最小流量：Vmin-0.1MPa= ( ( 1.35/0.1) X ( 0.0675+0.01)/30)+2.5=2.539m3/s其中0.0675m 3是装置密闭腔容积；0.01m3是管路容积(管路长度取20m)。因为气源提供的流量在10MPa压力下不小于2.6m3/s (标准大气压)， 而系统输入压力最

2、大为16MPa,所以气源满足系统流量要求。后文中按照 输入流量为2.6m3/s进行计算。质量流量(Kg/h)=体积流量X密度，20c时，标准大气压下气体密 度为 1.205kg/m3, 即质量流量=2.6 X 1.205 X 3600=13014kg/h。1.2 充气压力计算一般密闭腔充气压力设置为目标值的1.05至1.1倍，由于系统要求 的漏气量较大，初步设定充气压力为目标值的2.0倍。本装置需对密闭 腔充气至最大1.35MPa ,即目标值为1.35MPa ,充气压力为P:P=2.0 X 1.35=2.70MPa 。即减压阀出口压力初步设定为2.70MPa1.3 管径及管路数量计算1.3.1

3、 根据流量计计算管径及管路数量流量计一般都有量程限制，如果流量过大，就必须将总气量分几路 进行输送，以保证单路的输送流量符合流量计量程，根据流量计的量程 计算分路数。表4流量计计算参数表流体质量流量Q13014质量流量（kg/h ）=体积流量（Nm3/h ） * 密度（kg/m3 ）kg/h气体常数R8.314kJ/(mol流体分子量M29空气分子量29g/mol阀前流体的密190.48p =P M/RTkg/m3阀后流 体的密 32.14p =P M/RTkg/m3假设管路分为一、二、三、四、五路分别计算每路的质量流量及体积流量（体积流量=质量流量/减压阀出口密度p）。表5流量计计算参数表分

4、路数单路质量流量单路体积流量113014kg/h404.9m 3/h26507kg/h202.5m3/h34338kg/h135.0m3/h43253kg/h101.2m3/h52603kg/h81.0m3/h再根据体积流量选择流量计，选型表如表6。表6流量计型号参数表流量计口径气体流量量程15mm2.2-38m 3/h20mm4-50m 3/h25mm8.8-110m 3/h32mm16-150m 3/h40mm27-205m 3/h50mm35-380m 3/h65mm65-680m 3/h若分为1路气，单路体积流量404.9m3/h ,仪表口径需选择65mm, 口径太大，不符合精确调节要

5、求。若分为2路气，单路体积流量202.5m3/h ,仪表口径需选择50mm, 口径大，不符合精确调节要求。若分为3路气，单路体积流量135.0m3/h ,仪表口径需选择32mm, 分录数合适，但口径略大，用电磁阀做流量精确控制稍显困难。若分为4路气，单路体积流量101.2m3/h ,仪表口径需选择25mm, 分录数合适，且适合进行流量精确控制。若分为5路气，单路体积流量81.0m3/h ,仪表口径需选择25mm,分 路数太多，使系统更复杂。综合考虑，气管分为四路，选择DN25流量计，流量计型号为 LUGB-DN25涡街流量计，最大压力4.0MPa，量程为8.8-110m3/h ，最大量 程10

6、1.2m3/h ,满足使用要求1.3.2 根据减压阀计算管径及管路数量流体经过减压阀节流排出的流量与流体的性质和状态有关，也与阀后、阀前的压力比值有关，但当阀后、阀前压力比值达到临界压力比a X 时，流量不再与出口压力相关。减压阀的理论流量公式如下：(2)(3)一般气体临界压力比(rx=2/ ( 1+0"/(1),其中压缩空气K为1.4 ,求得 ° x= 0.5283 。表7减压阀核算参数表阀前压力P116016MPa=160kgf/cm2kgf/cm阀后压力P2272.7MPa=27kgf/cm2kgf/cm流体温度T流体质量流吊 C29313014丁二摄氏温度(20)+

7、273 质量流量(kg/h )Kkg/h至, Q气体常数R8.314kJ/(mo流体分子量M 阀前流体的29190.4空气分子量29p =P M/RTg/molkg/m3阀后流体的32.14p =P M/RTkg/m3阀前流体的0.005v =1/ p 1m3/kg流量系数C 0.5(一般在0.450.6之间)减压阀的理论流量公式如下：由于 P2/P1=27/160=0.2< ox,通过公式(2)得理论质量流量 G=8419.7kg/(cm2*h)实际质量流量 口二流 量系数CX理论质量流量Gq=8419.7 X 0.5=4209.9kg/(cm2*h)根据流量计的选型将气路分为四路气管

8、，每一路的质量流量Q/4Q/4=Q/4=13014/4=3253.5kg/h阀孔面积 f=流体质量流量Q/4/实际质量流量q=2553.5/4209.9=0.773cm2孑L 径 dm n=(阀孔面积 f*4/ 兀)A0.5=0.989cm=9.92mm即分四路管路后，减压阀阀孔直径须大于9.92mm。1.3.3 管径及管路数确定根据流量计的选型计算，四路管路为DN25满足使用要求，25mm 口径 大于减压阀要求的最小值，也符合减压阀要求。流量计型号为LUGB-DN25涡街流量计，最大压力4.0MPa ,量程为8.8-110m 3/h ,最大量程>101.2m 3/h ,满足使用 要求。

9、减压阀也选择 DN25 o对减压阀进行选型，选取减压阀型号为YK43X-25-16 ,该 减压 阀通径为DN25,公 称压力16.0MPa ,出口压力调整范围为 0.5-4.5（MPa）0四路气管每一路的质量流量为13014/4=3253.5kg/h2.7MPa 下每一路的体积流量为 Q1/4=3253.5/减压阀出口密度p2.7MPa=101.2m3/h0.1Mpa 下每一路的体积流量为 Q1/4=3253.5/减压阀出口密度p0.1MPa= =0.759m3/s。四路气管总体积流量为0.759*4=3.036m3/s。1.4 气管壁厚计算选取304（0cr18Ni9Ti） 不锈钢无缝钢管作

10、为气管路，其许用应力为205MPa （屈服强度），根据计算公式计算通气源管路的壁厚min。min壁厚npdi2 np式中，p为管内气体压力（MPa） ; n为强度安全系数1.52.5 ; 为 焊缝系数，无缝钢管=1,直缝焊接钢管=0.8 ; c为附加壁厚（包括：壁厚 偏差、腐蚀裕度、加工减薄量），为简便起见，通常当 > 6mm时，c 0.18 x mm 当 0 6mm时，c=1mm。求得16MPa气源处通径25mm气管壁厚应大于min同理求得减压阀后通径25mm气管壁厚应大于综上所述，16MPa气源管路壁厚取4.0mm合适，减压阀后通径25mm 气管壁厚取2.0mm合适。1.5 理论充气时间和一次试验用气量核算 计算充气时间和用气量：Q腔体充气量二Q进气量-Q漏气量=3-2.5=0.5m3/s（ 标准大气压）V腔内空 气体积二（0.0675+0.01） X 1.35/0.1=2.26m3（ 标准大气压）充气到 1.35MPa 的时间 t=2.26/0.5=4.5s 式中0.0675m3为筒内密封腔的容积； 30.01m是管路容积（管路长度