論水封管內(nèi)徑的計算

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0 引言

　　眾所周知，鍋爐之類的熱力設(shè)備可以采用水封管作為限壓裝置。設(shè)備工作時，水封管內(nèi)的水將設(shè)備與大氣隔絕，使設(shè)備保持一定的壓力。水封管內(nèi)水的多少，即水封管內(nèi)的實際水位的高低與設(shè)備汽壓大小有關(guān)。汽壓大，水位就高；汽壓小，水位就低。當(dāng)設(shè)備壓力升至額定蒸汽壓力時，水封管內(nèi)的水位應(yīng)該達(dá)到最高水位；而在設(shè)備壓力稍微大于額定蒸汽壓力時，水封管內(nèi)的水應(yīng)能立即被沖除掉，使設(shè)備內(nèi)的蒸汽能夠迅速得到排放。但是，水封管的內(nèi)徑必須足夠大；以保證它的排汽能力大于設(shè)備的最大蒸發(fā)量，從而防止設(shè)備發(fā)生超壓事故?！墩羝仩t安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》第132條規(guī)定：“對于額定蒸汽壓力小于等于0.1MPa的鍋爐可以采用靜重式安全閥或水封式安全裝置。水封裝置的水封管內(nèi)徑不應(yīng)小于25mm”?！缎⌒秃统簾崴仩t安全監(jiān)察規(guī)定》第二十八條要求：“水封管的內(nèi)徑應(yīng)當(dāng)根據(jù)鍋爐的額定容量和壓力確定，且內(nèi)徑不得小于25毫米”。

　　但是，水封管的內(nèi)徑究竟應(yīng)該根據(jù)什么樣的公式去計算？這里沒有具體加以規(guī)定。水封管的內(nèi)徑為何不能小于25mm？這里沒有加以說明。

1 確定水封管內(nèi)徑的一種錯誤觀點

　　有人說，可以按安全閥的排放量計算公式去間接確定水封管的內(nèi)徑。筆者認(rèn)為這是不對的。理由如下：

　　其一，按流體力學(xué)，安全閥的局部阻礙因為其進(jìn)出口呈直角型式，邊壁是突變的，主流與邊壁之間形成大尺度旋渦，蒸汽排放時能量損失很大；而水封管的邊壁是漸變的，又不出現(xiàn)減速增壓現(xiàn)象的部位，故蒸汽排放時的能量損失很小。其二，安全閥的出口之外肯定還有排汽管，它的排放量計算公式應(yīng)該考慮這一額外的因素；而水封管卻只相當(dāng)于它的排汽管。其三，安全閥在排汽時，汽流還自始至終受到彈簧或者重錘施加的反方向作用力，能量損失非常之大；而水封管在排汽時卻不會受到這樣的反作用力，無此項能量損失。顯然，安全閥排汽與水封管排汽區(qū)別太大，不能按安全閥排放量計算公式去確定水封管的內(nèi)徑。