一种多段式减压盘管装置的使用方法与流程

本发明涉及一种减压盘管装置的使用方法，尤其涉及一种多段式减压盘管装置的使用方法。

背景技术：

在一些水电工程应用领域对水的压力、流量有着很高的要求。如核主泵就需要密封用到一种减压盘管，在减压盘管提供拥有特定压力的水的情况下，和主泵才能正常工作。因此，需要对水的压力、流量进行精确控制，以满足设备的功能需求。引水水源的压力、流量往往高于一些领域所需的压力、流量，而减压盘管对水的压力和流量起到了很好的控制作用，由于减压盘管结构简单、加工方便，因此得到了广泛的运用。通过分析达西公式∆p=fdρu²l/2d可知:盘管内流体的密度ρ、盘管的管径d、盘管的管长l、阻力系数fd、盘管内流体的平均速度u都能直接影响盘管进口压力（引水水源压力）p1与出口压力（领域所需压力）p2的差值∆p；由于水流量q=πd²u/4、盘管出口水流压力p2=p1﹣∆p，则有p2=p1﹣8fρlq²/（π²d⁵）。因此，现有技术中的盘管还存在以下问题：

（1）现有的减压盘管其盘管由一根完整的直管螺旋盘绕加工而成，盘管圈数n不可调整、总长度l不可改变，从而导致其出口的压力、流量等技术参数不能灵活调节，进一步导致减压盘管的适用范围受到限制；

（2）盘管出口压力p2与流量q的平方值呈负相关的数学关系，流量q大小的改变对p2影响很大。如果进口压力p1保持不变，当流量需求q发生改变时，出口压力p2将会发生较大变化，进一步影响到技术供水的水压质量；

（3）一个完整的减压盘管体积大，需要占较大空间，给运输和安装都带来了不少麻烦；

（4）由于盘管长度不可以调整，则需要更换整个盘管，浪费资金的同时还浪费材料。

技术实现要素：

针对以上关于现有减压盘管存在的不足，本发明提供一种多段式减压盘管装置的使用方法，通过改变减压盘管的总长度l，实现灵活调节水的压力和流量为技术供水提供了方便。具体通过以下技术方案实现的：

1、一种多段式减压盘管装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、将直管加工成半圆弧形管、整圆弧形管和u型管三种弧形盘管单体，并在弧形盘管单体两端设置法兰盘，便于将弧形盘管单体组装成螺旋状盘管总成；

b、用流速计测出盘管入口处水流的流速u0；利用水压表测出盘管入口处水流的压力p1；

c、设定实际所需水流量为q0，根据公式q0=πd0²u0/4，计算出盘管管径d0；

d、包括设定盘管参数，所述盘管参数包括盘管圈数n、盘管螺距b、盘管直径d以及盘管管径d0；

e、组装盘管，在连接板上设置与所述弧形盘管单体管道端口的形状、大小相同的通水孔，使相邻弧形盘管单体管道相通，然后在通水孔周围设置与法兰盘相对应的安装孔，最后将若干个弧形盘管单体通过法兰盘设置于连接板上，构成一个螺旋状盘管总成；

f、在组装好的螺旋状盘管总成的入口处接入水流流速和压力分别为u和p10的水源，并测量出螺旋状盘管总成出口处水流的压力p20；

g、根据公式l²=n²(b²+9.87d²)计算出螺旋状盘管总成的长度l；再根据公式∆p=p10-p20计算出螺旋状盘管总成进出口的压力差；然后根据公式f0=2∆pd0/ρu²l计算出盘管阻力系数f0；

h、将实际所需水流的压力p2带入公式∆p0=p1-p2计算出实际所需螺旋状盘管总成进出口的压力差∆p0；再根据公式∆p0=f0ρu0²l0/2d0计算出实际所需螺旋状盘管总成的长度l0；

i、比较l与l0的大小，若l>l0，则拆卸弧形盘管单体，若l<l0，则增加弧形盘管单体，直到螺旋状盘管总成的长度达到l0。

所述步骤e还包括将弧形盘管单体管道端口与通水孔平滑连接，并在连接处设置密封结构。

所述步骤e中，在连接板上设置等距的通水孔，通过设置相邻两个通水孔之间的圆心距离使螺旋状盘管总成的螺距为b。

所述步骤e还包括挑选弧形盘管单体种类，选择满足设定参数的半圆弧形管或整圆弧形管，或者选择满足设定参数的半圆弧形管和u型管。

所述步骤i还包括在盘管总成的首端和末端分别设置与弧形盘管单体管径相同的进口直管和出口直管。

一种多段式减压盘管装置，主要包括设置于连接板上的若干个弧形盘管单体；所述弧形盘管单体两端口设置有法兰盘；所述连接板上设置有通水孔，所述通水孔四周设置有与法兰盘相对应的安装孔；所述弧形盘管单体通过所述法兰盘安装于连接板上，相邻两个弧形盘管单体之间通过所述通水孔相通，若干个所述弧形盘管单体从所述连接板的一端依次排列连接到另一端，相互配合构成一个螺旋状盘管总成。连接板有稳固、支撑盘管总成的作用，在盘管总成中加入连接板，减小了水的冲力给盘管带来的伤害，增加了盘管的使用寿命。

盘管的管径越小阻力越大，主要因为当盘管管径较小时，盘管的边界层将对盘管内流体的湍流中心影响较大，从而增加了盘管的流动阻力。管径越小盘管的流动阻力就越大，减压盘管的长度l也将越短。因此，设置于连接板上的通水孔与弧形盘管单体管道端口的形状、大小相同，且弧形盘管单体管道端口与所述通水孔平滑连接，连接处设置有密封结构，保证盘管管道结构均匀，让水流在盘管管道中不受管道结构障碍影响。

盘管的阻力系数fd随曲率比δ的增加而增大。流体在盘管内流动时，盘管管径的外壁侧和内壁侧将产生的小旋涡，这些旋涡将产生一定的附加阻力。当盘管直径减小时，盘管的外壁侧以及内壁侧产生的小旋涡将增多，附加阻力增大，从而导致盘管进出口处的压差增大。因此，为了便于计算，将弧形盘管单体加工成半圆弧形管和整圆弧形管，根据管径和/或圆弧直径的不同，将弧形盘管单体加工成不同的型号；为保证一个完整盘管总成的管径处处相等，构成一个盘管总成的弧形盘管单体的型号相同。若盘管总成中的弧形盘管单体只采用半圆弧形管，则需要两根连接板与半圆弧形管配合，半圆弧形管的两口分别安装于两根连接板上。一个半圆弧形管一个端口与另一个半圆弧形管的一个端口无缝连接，构成一个整圆弧形管，若盘管总成中的弧形盘管单体只采用整圆弧形管，则只需要一根连接板与整圆弧形管配合，整圆弧形管的两端口分别安装于一根连接板上的相邻安装孔处。若盘管总成中的弧形盘管单体包含了半圆弧形管和整圆弧形管，则需要至少两根连接板与弧形盘管单体配合，半圆弧形管的一个端口与整圆弧形管安装于同一根连接板，另一个端口安装于另外的连接板上。

还有一种形状的盘管单体，即u型管，是由一个半圆弧形管与两根直管无缝连接而成，其两端口的距离与半圆弧形管两端口的距离相等。若采用u型管作为盘管总成的弧形盘管单体，需要与半圆弧形管配合。由于流体在盘管内产生二次流的现象，增加了流体流动的能量损耗，所以盘管进出口的压差要比相同长度直管的压差要大，因此，u型管和半圆弧形管配合构成的盘管总成适用于对水流压降要求小，以及对出口处水流压力精确度要求不高的环境。

盘管在正常工作时，流体流动达到平衡状态，水在盘管内流动可以认为是三维稳态湍流。考虑盘管的自身重量以及盘管总成的稳定性，不宜使用存在太多或太少安装孔的法兰盘，因此，在弧形盘管单体两端口设置方形四孔的法兰盘，方形四孔法兰盘比多边形法兰盘或圆形法兰盘更节约材料，同事比三角形法兰盘更稳定。采用方形四孔法兰盘，能使弧形盘管单体能够较为稳固的安装于连接板上，不易松动。

盘管总成至少含有一根连接板，连接板上的安装孔与法兰盘相对应，因此，连接板上的安装孔四个为一组，安装孔以组为单位在连接板上等距排列，安装孔的组间距离决定了盘管总成的螺距。连接板的长度随着安装孔组数量的增加而加长。

为保证流入到盘管内的流体不受入口条件的影响，在盘管入口边界处（即盘管总成首端）增加设置进口直管，减少流体突变对压力的影响。为了水流不受出口结构的影响，同时方便出水的使用，在盘管口边界处（即盘管总成末端）设置出口直管。进口直管和出口直管都有一定的自身长度，可以增加盘管的总长度，对出口压力进行微调。

本发明带来的有益效果：

（1）本技术方案采用组合式盘管装配方案，多个弧形盘管单体通过法兰组安装于连接板上，构成完整的减压盘管。可根据需要增减弧形盘管单体地数量，进一步调整盘管的总长度l，以此来达到灵活调整盘管出口压力p2与流量q的目的，满足使用者对出口压力、流量的微调需求；

（2）装置中采用了连接板对盘管总成进行稳固、支撑，减小了水的冲力给盘管带来的伤害，增加了盘管的使用寿命；

（3）极大限度的发挥了减压盘管的作用，即一套装置可以通过对盘管单体的增减，适用于相同和/或不同地方的不同压力、流量需求；

（4）经盘管多段化，便于安装和拆卸，弧形盘管单体占用空间小，对运输也提供了便利；

（5）若盘管损坏，只用更换盘管单体即可，简单方便，节约时间。

附图说明

本发明的前述和下文具体描述在结合以下附图阅读时变得更清楚，其中：

图1为一种优选的盘管总成示意图；

图2为一种优选的盘管总成示意图；

图3为半圆弧形管示意图；

图4为u型管示意图；

图5为整圆弧形管示意图；

图6为连接板示意图；

图中：

1、盘管总成；1.1、弧形盘管单体；1.1.1、法兰盘；1.2、进口直管；1.3、出口直管；1.4、连接板；1.4.1、通水孔；1.4.2、安装孔。

具体实施方式

实施例1

本实施例公开了一种多段式减压盘管装置的使用方法，作为本发明一种最基本的实施方案，包括以下步骤：

a、将直管加工成半圆弧形管、整圆弧形管和u型管三种弧形盘管单体1.1，并在弧形盘管单体1.1两端设置法兰盘1.1.1，便于将弧形盘管单体1.1组装成螺旋状盘管总成1；

b、用流速计测出盘管入口处水流的流速u0；利用水压表测出盘管入口处水流的压力p1；

c、设定实际所需水流量为q0，根据公式q0=πd0²u0/4，计算出盘管管径d0；

d、包括设定盘管参数，所述盘管参数包括盘管圈数n、盘管螺距b、盘管直径d以及盘管管径d0；

e、组装盘管，在连接板1.4上设置与所述弧形盘管单体1.1管道端口的形状、大小相同的通水孔1.4.1，使相邻弧形盘管单体1.1管道相通，然后在通水孔1.4.1周围设置与法兰盘1.1.1相对应的安装孔1.4.2，最后将若干个弧形盘管单体1.1通过法兰盘1.1.1设置于连接板1.4上，构成一个螺旋状盘管总成1；

f、在组装好的螺旋状盘管总成1的入口处接入水流流速和压力分别为u和p10的水源，并测量出螺旋状盘管总成1出口处水流的压力p20；

g、根据公式l²=n²(b²+9.87d²)计算出螺旋状盘管总成1的长度l；再根据公式∆p=p10-p20计算出螺旋状盘管总成1进出口的压力差；然后根据公式f0=2∆pd0/ρu²l计算出盘管阻力系数f0；

h、将实际所需水流的压力p2带入公式∆p0=p1-p2计算出实际所需螺旋状盘管总成1进出口的压力差∆p0；再根据公式∆p0=f0ρu0²l0/2d0计算出实际所需螺旋状盘管总成1的长度l0；

i、比较l与l0的大小，若l>l0，则拆卸弧形盘管单体1.1，若l<l0，则增加弧形盘管单体1.1，直到螺旋状盘管总成1的长度达到l0。

实施例2

本实施例公开了一种多段式减压盘管装置的使用方法，作为本发明一种优选的实施方案，包括以下步骤：

a、将直管加工成半圆弧形管、整圆弧形管和u型管三种弧形盘管单体1.1，并在弧形盘管单体1.1两端设置法兰盘1.1.1，便于将弧形盘管单体1.1组装成螺旋状盘管总成1；

b、用流速计测出盘管入口处水流的流速u0；利用水压表测出盘管入口处水流的压力p1；

c、设定实际所需水流量为q0，根据公式q0=πd0²u0/4，计算出盘管管径d0；

d、包括设定盘管参数，所述盘管参数包括盘管圈数n、盘管螺距b、盘管直径d以及盘管管径d0；

e、组装盘管，在连接板1.4上设置与所述弧形盘管单体1.1管道端口的形状、大小相同的通水孔1.4.1，使相邻弧形盘管单体1.1管道相通，然后在通水孔1.4.1周围设置与法兰盘1.1.1相对应的安装孔1.4.2，最后将若干个弧形盘管单体1.1通过法兰盘1.1.1设置于连接板1.4上，构成一个螺旋状盘管总成1；

f、在组装好的螺旋状盘管总成1的入口处接入水流流速和压力分别为u和p10的水源，并测量出螺旋状盘管总成1出口处水流的压力p20；

g、根据公式l²=n²(b²+9.87d²)计算出螺旋状盘管总成1的长度l；再根据公式∆p=p10-p20计算出螺旋状盘管总成1进出口的压力差；然后根据公式f0=2∆pd0/ρu²l计算出盘管阻力系数f0；

h、将实际所需水流的压力p2带入公式∆p0=p1-p2计算出实际所需螺旋状盘管总成1进出口的压力差∆p0；再根据公式∆p0=f0ρu0²l0/2d0计算出实际所需螺旋状盘管总成1的长度l0；

i、比较l与l0的大小，若l>l0，则拆卸弧形盘管单体1.1，若l<l0，则增加弧形盘管单体1.1，直到螺旋状盘管总成1的长度达到l0。

步骤e还包括将弧形盘管单体1.1管道端口与通水孔1.4.1平滑连接，并在连接处设置密封结构；在连接板1.4上设置等距的通水孔1.4.1，通过设置相邻两个通水孔1.4.1之间的圆心距离使螺旋状盘管总成1的螺距为b；挑选弧形盘管单体1.1种类，选择满足设定参数的半圆弧形管或整圆弧形管，或者选择满足设定参数的半圆弧形管和u型管。

步骤i还包括在盘管总成1的首端和末端分别设置与弧形盘管单体1.1管径相同的进口直管1.2和出口直管1.3。

实施例3

本实施例公开了一种多段式减压盘管装置，作为本发明一种最基本的实施方案，主要包括设置于连接板1.4上的若干个弧形盘管单体1.1，弧形盘管单体1.1两端口设置有法兰盘1.1.1，连接板1.4上设置有通水孔1.4.1，通水孔1.4.1四周设置有与法兰盘1.1.1相对应的安装孔1.4.2；所述弧形盘管单体1.1通过所述法兰盘1.1.1安装于连接板1.4上，相邻两个弧形盘管单体1.1之间通过所述通水孔1.4.1相通，若干个所述弧形盘管单体1.1从所述连接板1.4的一端依次排列连接到另一端，相互配合构成一个圆柱螺旋状盘管总成1；法兰盘1.1.1为方形四孔法兰盘1.1.1，盘管总成1含有至少一根连接板1.4。

根据实际情况，通过初步测量计算，得出引水水源的流速、压力等各项参数以及所需盘管的长度，管径等各项参数，确定好弧形盘管单体1.1的型号和数量后进行盘管总成1的组装；若引水水源的参数发生变化，或者是需要改变所需水的压力p2，则可以通过增减弧形盘管单体1.1的数量，进一步改变盘管总成1两端口的压差，达到灵活调整盘管出口压力p2的目的。流体在螺旋状盘管总成1内流动时，由于螺旋状盘管总成1内产生二次流的作用，螺旋状盘管总成1内的流体流动要比流体在相同规格直管内流体流动要稳定，且盘管直径对水流有影响，因此，盘管总成1为圆柱螺旋状。连接板1.4有稳固、支撑盘管总成1的作用，在盘管总成1中加入连接板1.4，减小了水的冲力给盘管带来的伤害，增加了盘管的使用寿命。

实施例4

本实施例公开了一种多段式减压盘管装置，作为本发明一种优选的实施方案，即实施例1中，螺旋状盘管总成1中的弧形盘管单体1.1为半圆弧形管或整圆弧形管，根据管径和圆弧直径的不同，将弧形盘管单体1.1加工成不同的型号，为保证一个完整盘管总成1的管径处处相等，构成一个盘管总成1的弧形盘管单体1.1的型号相同。通水孔1.4.1与所述弧形盘管单体1.1管道端口的形状、大小相同，所述弧形盘管单体1.1管道端口与所述通水孔1.4.1平滑连接，连接处设置有密封。

半圆弧形管或整圆弧形管构成的盘管总成1呈圆柱螺旋状，适用于对出口水流压力p2和流量q精度要求较高的环境；半圆弧形管与整圆弧形管相比较，半圆弧形管能更精细的调节盘管总成1的长度，而在同样构成同样长度的盘管总成1，整圆弧形管安装速度更快；在一个盘管总成1中同时采用半圆弧形管和整圆弧形管，既能满足盘管总成1成都的精细调节，又能提高安装速度。上述弧形盘管单体1.1管道端口与通水孔1.4.1的连接，保证盘管管道结构均匀，让水流在盘管管道中不受管道结构障碍影响。

实施例5

本实施例公开了一种多段式减压盘管装置，作为本发明一种优选的实施方案，即实施例1中，螺旋状盘管总成1中的弧形盘管单体1.1包括u型管和半圆弧形管，盘管总成1的首端和末端分别设置有与弧形盘管单体1.1管径相同的进口直管1.2和出口直管1.3。

u形管由一个半圆弧形管与两根直管无缝连接而成，且两根直管与半圆弧形管端口处切线平行，因此，u形管两端口的距离与半圆弧形管两端口的距离相等。由于流体在盘管内产生二次流的现象，增加了流体流动的能量损耗，所以盘管进出口的压差要比相同长度直管的压差要大，因此，u型管和半圆弧形管配合构成的盘管总成1适用于对水流压降要求小；由于u型管是直管与弧形管的组合，计算时需将直管和弧形管分开计算，误差较大，因此，u型管和半圆弧形管配合构成的盘管总成1适用于对出口处水流压力精确度要求不高的环境。为保证流入到盘管内的流体不受入口条件的影响，在盘管总成1首端增加设置进口直管1.2，减少流体突变对压力的影响。为了水流不受出口结构的影响，同时方便出水的使用，在盘管总成1末端设置出口直管1.3。进口直管1.2和出口直管1.3都有一定的自身长度，可以增加盘管的总长度，对出口压力进行微调。