10.4. Определение пропускной способности регуляторов

Выбор типа и размера регулятора давления зависит от расхода газа, его входного и выходного давлений. Основными параметрами, определяющими пропускную способность регулятора, является условный диаметр D_y проходного сечения дросселирующего органа и соответствующий ему коэффициент пропускной способности K_v.

Варианты определения параметров регулятора давления осуществляют по двум принципам:

1) по заданной пропускной способности Q, перепаду давлений P–P_i на дроссельном органе и температуре газа Т определяют коэффициент пропускной способности K_v, а затем по справочным данным выбирают соответствующий регулятор;

2) по заданному расходу, перепаду давлений и температуре газа выбирают регулятор, а затем рассчитывают условное проходное сечение и коэффициент пропускной способности.

Коэффициент пропускной способности K_v характеризует пропускную способность дросселирующего органа и зависит от его проходного сечения и гидравлического сопротивления. Численно K_v равен количеству воды в тоннах, которое пропускает данное исполнительное устройство при перепаде давлений на его дросселирующем органе 1 кг/см² за 1 ч, т. е. единицей измерения коэффициента пропускной способности принят т/ч для воды.

Способ определения зависит от вида истечения газа через дросселирующее устройство: докритическое, критическое или сверхкритическое.

Под критическим понимается истечение газа с максимальной скоростью, равной скорости звука, которая может быть достигнута на выходе из дросселирующего органа регулятора при критических или сверхкритических отношениях входного р_х и выходного р₂ давлений. Характер течения газа через дросселирующий орган регулятора в значительной мере характеризует его пропускную способность.

В процессе истечения газов при заданном давлении р_х скорость истечения и расход растут с уменьшением выходного давления р₂ только до достижения этим отношением определенного для этого газа значения, которое называется критическим (p₂/P_i)_Kp. Если р₂, р_х достигло критического значения, то при заданном р_х расход газа становится максимальным при наименьшем давлении р₂ = р_кр,, где К – показатель адиабаты, равен C_p/C_v.

Из уравнения следует, что отношение р_кр/р_х не зависит от Р_х, а также от выходного давления р₂ и является функцией показателя адиабаты, а значит, зависит только от свойств газа.

Для природного газа К = 1,32, следовательно, (З_кр = р₂/р = 0,542), т.е. в регуляторе давления, который поддерживает низкое давление 200 Па (200 мм. вод. ст.), при входном избыточном давлении 0,1 МПа и более наступит критический режим истечения газа.

Пропускная способность регулятора Q_р (при р = 0,1013 МПа и t=0°С), м³/ч,

где – коэффициент, зависящий для данного газа от р₂/р_х;

f_c – площадь седла, см²; - коэффициент расхода; р₁ – входное давление (абсолютное), МПа; ρ – плотность газа, кг/м³.

До достижения критического значения р₂/р_х расход газа растет с увеличением входного давления р_х. Если отношение р₂/р_х меньше критического, то расход газа через регулятор растет пропорционально увеличению p, т. е. отношение р₂/р_х на расход не влияет, а коэффициент остается постоянным:

Учитывая значительные потери давления в корпусе регулятора, действительный расход газа через регулятор будет меньше теоретического, и для его определения вводят поправочный коэффициент , который меньше единицы.