水冷系统中孔板的理论计算与实验验证

(整期优先)网络出版时间:2018-12-22
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水冷系统中孔板的理论计算与实验验证

-李建军吴安兵张民超

(广州高澜节能技术股份有限公司510663)

摘要:减压孔板的工作原理是对液体的动压力(不含静压力)进行减压。当流动的水经过减压孔板时,由于局部的阻力损失,在减压孔处产生压力降。主要应用在排水给水系统与消防系统。根据孔板的原理,它同样适用于水冷管道系统。国际上类似的产品已成熟应用。但在国内水冷系统没有应用经验,需要通过研究理论计算,并通过实验验证,获得孔板的设计及应用依据。本文通过介绍实际项目的应用需求,简述孔板设计的探索过程,通过实施了一期、二期、三期的方案的理论计算及实验验证,获得了大量的实验论证数据对比,研究了孔板最佳设计方案。

关键词:减压孔板水阻水冷系统计算应用

1.背景

某一项目为西门子提供高压换流阀的纯水冷却系统,密闭式水冷系统在常规设计,通过理论计算考虑到偏差,会根据规范依据给定余量,最后确定系统的水泵扬程。但实际工程应用时,会出现流量余量过大,需要通过增加系统水阻,调节系统额定流量。如通过调节蝶阀A。

下图为本项目密闭式水冷系统的原理流程图。

目前,我们水冷系统一般采用蝶阀A来调节,保证系统流量的额定值。系统参数如下:

2.一期研究情况

2.1设计依据

孔板设计依据参照规范HG/T20570《孔板设计规范》。主要引用公式:

2.1.1、液体的单孔板

Q-工作状态下体积流量,m³/h;

C-孔板流量系数理,由Re值和d0/D查图6.0.1求取;

d0-孔板孔径,m;

ΔP-通过孔板的压降,Pa;

γ-工作状态下的相对密度。

2.2、孔数的确定

2.2.1多孔板的孔径(d0),一般可选用12mm,20mm,25mm,40mm。

2.2.2在计算多孔板时,首先按单孔板(2.1.1式),求取多孔板的孔数(N)。

N-多孔板的孔数,个;

d-单孔板的孔径,m;

d0-多孔板的孔径,m。

2.3、孔板厚度计算

H-孔板厚度,mm;

ΔP-通过孔板的压降,Pa;

D-管道内径,mm;

Φ-挠度系数。

2.4设计实例与验证

根据上述依据,设计下述表中四种规格孔板,并进行实验验证。具体数据见表1:

2.5分析实验数据

通过分析数据,认为可能存在以下问题:

2.5.1.实际压降为设计值的一半,偏差较大;

2.5.2.计算数据取值有误;

2.5.3.实验结果数据有误。

2.6改进措施

针对上述实验可能存在的问题,提出以下改进措施,进行二期实验。

3.二期研究情况

3.1孔板实例与验证

二期在对一期的研究基础上,同样自制,但同时采购第三方厂家孔板,并进行实验,见表2:

表2

验,更要求有较高的精度。本文通过一期、二期、三期的方案,引用不同依据标准与实验验证结合,逐步改进,讲述了孔板的设计优化思路,探索了一套适应水冷管道系统的孔板设计方案,并在实际项目应用。