1、重慶科技學院課程設計報告 院（系）: 專業班級: 學生姓名: XXX 學 號: 設計地點（單位）_ _ _ _設計題目:_某單井站場工藝設計節流閥設計計算 _ 完成日期： 年 月 日 指導教師評語: _ _ _ 成績（五級記分制）:_ _ 指導教師（簽字）:_ _ 節流閥的設計計算摘要：節流閥是通過改變節流面積或節流長度以控制流體流量的閥門。由于節流閥的流量不僅取決于節流口面積的大小，還與節流口前后的壓差有關，閥的剛度小，且沒有壓力補償措施，故只適用于執行元件負載變化很小且速度穩定性要求不高的場合。在天然氣礦場，節流閥被廣發用來節流調壓和作為經常開關的截止閥門。本文主要講述了節流閥的設計計算及

2、選型，通過天然氣井產量、進站壓力及進站溫度等基本物性資料求得節流閥的通徑，然后查表選出適合的節流閥用于設計中的節流降溫。節流閥在壓力降極大的情況下作降低介質壓力之用。關鍵詞：節流閥 設計 計算 選型目錄1 緒論2 天然氣的基本資料3 天然氣的物性計算 3.1 天然氣的相對密度4 節流閥設計計算 4.1 節流閥后的壓力和溫度 4.2 天然氣的壓縮因子 4.3 節流閥的直徑5 節流閥的選型6 總結參考文獻1 緒論 節流閥是通過改變通路截面積或節流長度以控制流體流量的閥門。節流閥是結構最簡單但應用是廣泛的流量控制閥,具有價格低廉、調節方便的優點，但由于節流閥的流量不僅取決于節流口面積的大小，還與節流

3、口前后的壓差有關，閥的剛度小，且沒有壓力補償措施，故只適用于執行元件負載變化很小且速度穩定性要求不高的場合。對于執行元件負載變化大及對速度穩定性要求高的節流調速系統，必須對節流閥進行壓力補償來保持節流閥前后壓差不變，從而達到流量穩定。 節流閥的外形結構與截止閥并無區別，只是它們啟閉件的形狀有所不同。節流閥的啟閉件大多為圓錐流線型，通過它改變通道截面積而達到調節流量和壓力。節流閥供在壓力降極大的情況下作降低介質壓力之用。 在天然氣礦場，節流閥被廣發用來節流調壓和作為經常開關的截止閥門。本次設計的課題是低溫集氣站設計，我們小組主要負責節流閥的設計計算。節流閥在本次設計中主要起節流降溫的作用，為后面

4、換熱器降溫至分離器的工作溫度-20做鋪墊。2 天然氣的基本資料天然氣組成如下表： 表2.1 天然氣組成(%) 甲烷()77.76乙烷()9.74丙烷()4.85異丁烷()1.54正丁烷()1.25異戊烷()0.27正戊烷()0.44己烷()0.34及更重組分()0.37氮氣()1.27二氧化碳()1.39取樣含空氣0.68水（）0.10井口溫度：60井口壓力：16MPa 單井產量：5×104m3/d出站壓力：6MPa3 天然氣基本物性計算3.1 天然氣的相對密度S天然氣的相對密度是在相同壓力和溫度下天然氣的密度與空氣密度之比，即，這是一個無量綱的量。天然氣的相對密度用符號S表示，則有

5、： （2.1） 式中, 、分別為天然氣的密度和相對分子質量；、分別為空氣的密度和相對分子質量。3.1.1 天然氣的相對分子質量根據課程設計任務書中天然氣氣體組成（%）由氣體的相對分子質量公式： 天然氣相對分子質量得: 1677.76%+309.74%+444.85%+(581.54%+581.24%) +(720.27%+720.44%)+860.34%+1000.37%+281.27% +441.39%+28.970.68%+180.10% = 21.473.1.2 空氣相對分子質量 查表得到空氣的相對分子質量是28.973.1.3 天然氣的相對密度由： 得： 4 節流閥設計計算4.1 節流

6、閥后的壓力和溫度4.1.1 節流閥后的壓力由于天然氣的相對密度S為0.74，近似地看做0.7，求節流閥后壓力參照圖4.1。 圖4.1 相對密度為0.7的天然氣在不形成水 合物的條件下允許達到的膨脹程度1）節流閥1后的壓力：由基礎知料可知，井口溫度：60；井口壓力：16MPa ，即節流閥1前的溫度和壓力分別為t1=60；P1=16MPa。查圖4.1在該條件下，不形成水合物的天然氣最終壓力取為11MPa，即經過節流閥1節流后的壓力P2為11MPa。則經過節流閥1后的壓力降為： 2）節流閥7后的壓力：已知，節流閥7之前的溫度壓力不變，故節流閥7前的溫度和壓力分別為t2=44；P2=11MPa。查圖4

7、.1在該條件下，不形成水合物的天然氣最終壓力為6MPa（符合要求），即經過節流閥7節流后的壓力P3=6MPa。則經過節流閥7后的壓力降為： 4.1.2 節流閥后的溫度 圖4.2 給定壓力降所引起的溫度降1）節流閥1后的溫度：令經節流閥1節流后的溫度為t2，查圖4.2在壓降P=5MPa,初壓P1=16MPa的條件下，溫度降t=16。則經過節流閥1節流后的溫度為： 2）節流閥7后的溫度：令經節流閥7節流后的溫度為t3，查圖4.2在壓降P=5MPa，初壓P2=11MPa的條件下，溫度降t=20。則經過節流閥7節流后的溫度為： 總結節流閥前后的壓力及溫度得下表： 表4.1 節流閥前后的壓力及溫度4.2

8、 天然氣的壓縮因子 圖4.3 壓縮因子專用圖版（可延伸）1）節流閥1：已知井口天然氣的相對密度為0.74，即節流閥1前的天然氣相對 密度S1=0.74；天然氣壓力P1=16MPa；天然氣溫度t1=60由圖4.3延伸得： Z1= 0.68 2）節流閥7：已知節流閥7前的天然氣相對密度0.74；天然氣壓力11MPa；天然氣溫度為44由圖4.3延伸得： Z7= 0.76總結得天然氣流經不同位置節流閥的壓縮因子如下表： 表4.2 不同位置天然氣壓縮因子4.3 節流閥的直徑在天然氣礦場，節流閥被廣發用來節流調壓和作為經常開關的截止閥門。1）當P2/P1>0.53時，屬于非臨界流動，用下面公式來計算

9、節流閥的通過直徑： （4.1）2）當P2/P1<0.53時，屬于臨界流動，用下面公式來計算節流閥的通過直徑： （4.2）式中 節流閥的計算直徑，mm； 流過節流閥的氣體流量，； 分別為閥前、閥后的壓力，MPa（絕）； 氣體的相對密度； 閥前的氣體溫度，K； 氣體的壓縮系數。為了滿足調節的要求，節流閥的開啟度宜處于半開狀態，所以將除以（1-），并令=0.5（為節流閥的開啟度）這樣，節流閥的通過直徑為：，即選用節流閥的通過直徑為計算直徑的1.52倍。4.3.1 節流閥1的直徑由P2/P1=11/16=0.688>0.53可知，該處天然氣屬非臨界流動，選用公式（4.1）得節流閥1計算直徑

10、為： 則節流閥1通過直徑為：4.3.2 節流閥7的直徑由P3/P2=6/11=0.545>0.53可知,該處天然氣屬非臨界流動，選用公式（4.1）得節流閥7計算直徑為： 則節流閥1通過直徑為：總結得兩個節流閥的通過直徑如下表： 表4.3 節流閥的通過直徑 5 節流閥的選型簡單來說，節流閥按通道方式可分為直通式和角式兩種；按啟閉件的形狀分，有針形、溝形和窗形三種。 圖5.1 J44Y-160、J44Y-220、L44Y-160、L44Y-220型截止（節流）閥表5.1 截止（節流）閥性能參數 表5.2a 截止（節流）閥的結構尺寸及質量 表5.2b 截止（節流）閥的結構尺寸及質量 表5.3

11、主要零件材料 由表3-1、表3-3可得，節流閥1（16MPa；9.50mmGO）節流閥7（11MPa；11.14mm）的選定型號見下表：表5.4 選定的設備型號型號釋義： L44Y-160：節流閥、手柄傳動、法蘭連接、角式、密封面材料為硬質合金、公稱壓力16MPa、閥體材料為碳素鋼。6 總結 本次課程設計課題為某單井站場工藝設計，由于甲烷含量低于90%，因此，該工藝流程應該設計為低溫集氣站，而我們小組主要負責節流閥的設計計算。 盡管最初拿到課題的時候稍顯茫然，但是在小組中對課題進行了深刻分析后，明顯理解了我們需要做什么，我們應該做什么。由基礎的物性計算得出的數據著手，并參考課本及設計手冊得出節流閥設計計算的主要設計步驟：通過天然氣井井口給定的壓力溫度和出站壓力確定天然氣的相對密度、壓縮因子、壓力降和最終溫度等，帶入公式求得節流閥的通過直徑，并由此選出節流閥的使用型號用于生產。 課程設計不同于實驗課上感性地接收知識，也不同于課堂中理性地學習課本理論知識，在設計過程中通過自己所學習的知識去探索設計過程。沒有書本中一步一步地指示，只能自己去感悟并著手設計。通過課程設計培養了我們收集信息的能力、增強了我們的自我學習能力，加強了與同學間的協作交流能力。雖然僅有兩周的課程設計，但是我們通過這種自主學習方式，顯然比單純地背誦課本對知識的接收快。這會增強我們的學習興趣，也我們以后在