压力管道孔口排气速度的研究

摘要：本试验将模拟工程实际，通过对实验所得数据进行分析，来了解在压力不同的情况下，管道排气速度与管道压力之间的关系，希望能对合理正确选择排气阀有所帮助。

关键词：排气速度；有压管道；排气阀

近年来，随着我国社会经济的迅猛发展，尤其是石油、天然气等能源产业的发展可谓日新月异。作为工程界必不可少的一项基础性技术，（石油、天然气）化工管道输送已愈来愈受到人们的关注，此外又鉴于爆管现象对工业生产及居民生活带来的严重影响，所以，保障有压输水管的安全运行是工程界必须考虑和予以重视的。经过有关方面专家的分析，造成这种现象的主要原因是由于管道中有气体存在。因此，管道排气便是我们首先要解决的问题，然而在工程实际中，管道排气的措施及装置很难解决这个问题。

1.1实验及装置

（1）示意图

正是出于上述情况的考虑，我们设计出了如图所示的实验装置图。

（2）装置介绍

本试验所采取的装置主要有以下几部分构成：空压机，贮气罐，压力表，阀门，测风速的装置，它们之间都是用普通给水铸铁管连接的，如上图所示。仪器上所有的控制阀都应该用半球阀，一来减少阻力，二来方便控制。

1.2实验步骤

（1）先将较重垫片单独置于中心轴上，再将有机管的底座与管道连接紧密，之后把玻璃管和风管套紧；

（2）关闭阀门1，阀门2，用空气压缩机从贮气罐左竖管底部向其中充气，当压力表1的读数达到0.05MPa时，关闭空压机上的出气开关，停止充气；

（3）先将阀门2打开，再缓缓打开阀门1，直到小垫片被吹起来处于悬浮状态时为记录时刻，通过表2记录此刻的压力值P1，同时用测速仪测出风口的速度V1；

（4）在依次将较轻的垫片，两个垫片合在一起这两种状态下重复步骤123；

（5）分别记录这两种条件下的压力值P2，P3，速度V2，V3。

2结果与讨论

2.1实验数据分析

2.2根据上面的实验数据画出管道出口压力和实际排气速度关系的关系图

从出口压力和实际排气速度的关系图中可看出，随着出口压力的逐渐升高，管中的排气速度越来越大，过曲线上一点做切线斜率，有稍微增大的趋势，不过增幅差不多，接近直线。

2.3公式推导

3试验成果及分析

从推导公式的过程中可以看出，实际气体的状态和性质与理想状态气体是有差距的，不过差别不是很大，可以认为推导出的公式基本与实际情况相符。

所以，在实际工程中可以得到应用，运用公式（3）可以推导出有压管道内在排气阀处的气体压强与外界大气压强的压强差与在管道内压强下的排气速度的关系，即能计算出在一定管道压力下，排气时的气体损失（换算成水头损失）与有压状态下排气速度的关系。运用公式（4）可以推导出有压管道内在排气阀处的气体压强与外界大气压强的压强差与在无压强状态下的排气速度的关系，即能计算出在一定管道压力下，排气时的气体损失（换算成水头损失）与无压状态下排气速度的关系。

4结论

对于有压管道爆管问题的原因，仍然存在很多说法，例如管道排气不畅，设计不合理，管材质量不过关，施工不过关，管理欠佳等等。有关专家对此问题不断研究，目前最广泛被接受的说法是，因管道排气不畅，气囊运动造成管道内压力波动，引起爆管。目前排除管道中气体最有效、经济的方法是利用排气阀排气。本论文所研究的正是在不同的压力下，有压管道压力与速度的关系，以此来研究如何更有效的利用排气阀，减低爆管率，优化输配水系统以及有压管道水锤防护提供了理论依据。

参考文献

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[2]杨玉思1，张世昌2，付林2有压供水管道中气囊运动的危害与防护西安：《中国给水排水》，2002年第9期.

[3]郑源，刘德有，张健，索丽生有压输水管道系统气液两相瞬变流研究综述.

[4]石桥多闻给水工程的事故与防护措施中国建筑工业出版社1987.

*作者：赵蕾，女（1983～），陕西省石油化工研究设计院助理工程师，从事化学工艺及应用方面的设计。