大学科目《过程装备成套技术》全章节课件.ppt

消减气流脉动的其他措施 利用波的干涉原理设计的消振器 加大总管直径 2. 改进管道系统结构，消减管道振动 降低管道内气流压力不均匀度δ的方法，是消减管道振动的根本措施 往复式压缩机由于吸排气的间歇性，决定了其压力不均匀度不可能完全消除。因此，通过适当改进管道系统结构，尽量降低气流脉动的激振力十分必要 管系结构改进方面可采取的措施 避免气流方向和速度的突变 避免机械共振的措施 避免气流方向和速度的突变 气流脉动对管的激发主要出现在气流方向和速度发生改变的地方，如弯管和异径接头处 配管设计时应注意在管道中气流压力不均匀度比较高的部位，如连接气缸和缓冲器的一段管线，应尽量不用弯管，保持管线的平直 管道中必须使用弯头的地方，弯管的弯曲半径要大，转角β要尽量小，避免气流方向的突然改变 转角β越小，则激振力越小 在异径接头处，应尽量减小异径接头的大端截面积与小端截面积之差，同时还应尽量减小收缩口的角度，避免管径的突然收缩 避免机械共振的措施 一般通过采用不同的支架型式、数量、位置等方法来实现实质是改变管道的结构固有频率，使之避免落入机械共振区域 采用加固支架或增加支架数目的方法可以提高管系的结构固有频率。反之，减少支架数目或采用弱支撑 但应注意，在管道内气流压力不均匀度δ值不很小时，不宜采用弱支承。否则，由于管系固定很弱，既使激振力的倍频与管系的高阶结构固有频率重合或接近(这很难避免)，也将产生较大的振动 还应注意避免在尚未弄清管道振动原因时就一概采用增加或支承的办法，盲目加固有时并无好处。因为当气流压力脉动过大而引起管道振动时，加固支承虽然使振动现象一时得以缓和，但管道所承受的激振力没有减小，管道动应力有时反而会增加，加速了管子的破裂 6.6.2 管道的液击与对策 液体速度的变化使液体的动量改变，必然使管道内的压力迅速上升或下降，并伴有液体锤击的声音，这种压力波动在管中交替升降来回传播的现象叫液击，也称为水锤或水击 液击造成管道内压力的变化有时是很大的，常导致管道振动，发出噪音，严重影响管道系统的正常运行。突然升压严重时可使管子爆烈，突然的迅速降压形成的管内负压有时可使管子失稳 1. 液击的物理过程 液击问题的研究有刚性液柱理论和弹性理论两种方法 刚性液柱理论 :一般工程问题都将液体视为不可压缩流体,在一般的计算中也并不考虑管子材料的弹性。在研究液击时忽略液体可压缩性和管子材料弹性。对于短管基本能够符合实际情况 弹性理论 :考虑液体的可压缩性和管子材料的弹性，它是在研究波速中发展起来的，是近代液击理论的基础 .适合于在长管道中 液击问题主要是液体的弹性力和惯性力起作用 图6.40是一个等直径简单管道，一端M接一个有固定水头的水箱，另一端O为阀门，管子长度为L，管子直径为D，阀门正常开启时，水箱的水流经管道流到一个敞口大容器。该管道的阀门突然关闭时压强发生变化设管中原流动状态时的压强为ｐ0，流速为ｕ０。可以将液击的过程分解为四个阶段研究 减速、升压过程 阀门突然关闭，停止流动，动能转化为压强能，使已停止的液体压强升高。压强的升高就使液体受到压缩，同时也使这些液体所在位置的管壁膨胀。形成压强升高波 。　因已假设液体和管壁均匀，管中压强波的传播速度是常数a，经过t=Ｌ/a之后，管中的液柱全部停止不动，而压强均升高，他与管中原始压强p０相比升高的压强Δp就是液击压强。这时管中液体流速ｕ0=0,压强p=p０+Δp 压强恢复过程 由于水箱是一个具有固定水头的大容器，管路中的升压波不会造成水箱压头的明显变化，当压强升高波传至M点时被水箱截止，即M左端压强可以认为是不变的。这样，M点的两侧存在压差Δp，管内的液体向水箱倒流，管内液体依次逐段向左做减压流动。压强逐段依次恢复到P０，在管内形成一个压强恢复波，其传播速度为a,经过t=L/a后，压强恢复波传到阀门Ｏ处。在这个过程中，MO段内液体逐段自右向左运动，各点速度为原始速度ｕ０，压强恢复至Ｐ０ 压强降低过程 假定液体无粘性，这样液体流动没有压头损失。压强恢复波传到阀门时管内液体具有自右向左的运动速度ｕ０，压强Ｐ０。在紧挨阀门处的液体存在离开阀门的趋势，但这里并无液体补充，O处液体就不能离开阀门，但压强降低，密度变小。理想状态下，压强的下降等于升压过程的上升值Δp，液体停止流动， 降低压强的过程由Ｏ点逐段依次至M，形成降压波。降压波的传播速度同样为a，经过时间t=Ｌ/a，降压波传至M处，OM段的液体全都静止，即ｕ=0,压强p=ｐ０-Δｐ 3. 管架载荷计算 一般管架主要考虑以下三方面因素 垂直载荷 风载荷 沿管道的轴向水平载荷 垂直载荷 qw——管架单位长度上管道和保温层的质量; qv——管道单位长度内所输送流体的质量; l——管架