流量測量儀表1講解

1、第三節(jié)流量測量儀表1概述一般把流體移動的量稱為流量。單位時間內流過管道橫截面或明渠橫截面的流體量，稱為瞬時流量。流體量以質量表示時稱為質量流量，以體積表示時稱為體積流量。有時也需要知道在一段時間內流過的流體量，稱為總量或累積流量。 在工業(yè)生產過程中， 流量是指導操作、監(jiān)視設備運行情況和進行核算的一個重要參數和依據。（1） 體積流量如果流體通過管道某橫截面的一個微小面積dA上的流速為u,則通過此微小面積的體積流量為dqv=udA(2-3-1)通過管道全截面積的體積流量為aqv=udA0(2-3-2)如果整個截面積上各點流速相冋，則由式（:2-3-2 ）可以導出qv=uA(2-3-3)式中A為管道

2、面積。實際上，流體在管道上流動時，同一截面積上的各點的流速并不相同， 所以式（2-3-3）中的流速u是指平均流速u （在本篇中，如無特殊說明，均指平均流速）。體積流量單位一般用 m3/h表示。（2）質量流量如果流量密度為p，由（2-3-3 ）可以導出qm= p qv= p uA（ 2-3-4）質量流量單位一般用 kg/h表示。流體的密度是隨工況參數變化的。對于液體，由于壓力的變化對密度的影響非常小，一般可以忽略不計，但是因為溫度變化所產生的影響應引起注意，不過一般溫度變化10C時，液體密度變化約在1%以內，所以除溫度變化較大，測量準確度要求較高的場合外，往往也 可以忽略不計。對于氣體，由于密度

3、受溫度、壓力變化影響較大，例如，在常溫附近，溫度 每變化10C,；密度變化約在 3%;在常壓附近，壓力每變化10kPa時，密度變化約在 3%。因此在測量氣體流量時，必須同時測量流體的溫度和壓力，并將不同工況下的體積流量換算或標準體積流量 qvN （ Nm 3/h）。所謂標準體積流量，在工業(yè)上是指壓力為101325Pa,溫度為20 C時的體積流量?？偭康膯挝粸榍Э耍╧g）或噸（t）。用來測量流體流量的儀表稱為流量計。隨著工業(yè)生產和科學技術的發(fā)展，對流量的要求也越來越高，條件也更加復雜。例如：在工藝條件上從低溫低壓到高溫高壓；在流體狀態(tài)方面有層流、紊流和脈動流；流體本身也有低粘度、高粘度和強腐蝕等

4、；流量對象方面有氣、 液、固相和兩相流體；測量范圍從每秒數滴到每小時數噸，等等。面對著這么復雜的情況的要求，測量流量的方法，儀表得到很快的發(fā)展，使測量中的難題正在逐步得到解決。當然隨 著生產和科學技術的發(fā)展，新的測量問題也在不斷的出現(xiàn)。本篇只能介紹一些基本內容。關于流量測量方法和流量儀表的分類，是比較錯綜復雜的問題，目前還沒有統(tǒng)一的分類。為便于敘述和思考，本篇進行一定的歸納，按測量原理進行分類如圖2-3-1和圖2-3-2。容積送一應用齒輅、刮扳、活塞.岌膜尊的測呈方法流體力學註體視諜最的測量方注4曄用動醴和靜壓能轉換的圜就方法 應用改婕流通面積的測竜方法*應用流俸離心力的測量方法1應用流區(qū)振動

5、的測雖方袪、應用流剛矩的測卮方法電豔底顯用電蠱感應的測最方法聲孝洙應用時差、頻蓋、杷位差的測呈方法 酬學弦應用熱導、熱量的測蚩方法 I盤學法應用激光制星流逵的方崔圖2-3-1悴積流量的測量方鍍苴復怯質童泓量的謝爭方法;差壓式側就方法彌動瑩式測蚩方法應用麥納斯牧應的測蜀方底 應用科里奧判丈的測就方進推櫓眩*際住返裾利畫度計組會的方曲 缶變送齬和嘗度計5H會的方咗 現(xiàn)？堂送器和釈變送搟組合方法圖3節(jié)流式流量計的殂成1節(jié)流件總一恢閥Q 直爲段;4一隔離肆或巣氣鑲*5 倍弓骨路；隅紐；7圖2-3-2嘖瑩流雖的測量方送2.節(jié)流式流量計流體在流動過程中，在一定條件下，流體的動能和靜壓能（壓力能）可以互相轉

6、換，并可以利用這種轉換關系來測量流體的 流量。例如，在管道中安裝阻力件， 流體通過阻力件所在截面時，由于流 通面積忽然縮小，促使流速產生局部 收縮，流速加快，靜壓力降低，因而 在阻力件前后出現(xiàn)壓力差（簡稱壓 差）?？梢酝ㄟ^測量此壓差的大小按一 定的函數關系來計算出流量值。在流 量儀表中，一般稱此阻力件為節(jié)流件， 并稱節(jié)流件與取出壓差信號的整個裝 置為節(jié)流裝置。這種類型的流量計稱 為節(jié)流式流量計。節(jié)流式流量計有三部分組成（圖 2-3-3）:將被測流體的流量值變換成 差壓信號的節(jié)流裝置，其中包括節(jié)流 件、取壓裝置和測量所要求的直管段； 傳送差壓信號的差壓管路；檢測 差壓信號的差壓計或差壓變送器。節(jié)

7、流件的類型較多。嚴格的說， 在管道中裝入任意形狀的節(jié)流件都能產生節(jié)流作用，并且節(jié)流件前后兩側的差壓與流過流體的流量都會有相應的關系。但是，它們并不都是可以找到差壓與流量之間存在適合需要的關系，只有差壓與流量之間存在穩(wěn)定的關系，并且重復性好，適合應用的節(jié)流件才有實用價值。目前已經應用的節(jié)流件種類有同心圓孔板、偏心孔板、圓缺孔板、錐形入口孔板、1/4圓孔板、文丘里管、噴嘴、道爾管、契形節(jié)流件等等。節(jié)流式流量計應用廣泛，油田、煉油廠及化工廠中所使用的流量計中，一般有70%80%是節(jié)流式流量計，在整個工業(yè)生產領域中，節(jié)流式流量計約占流量計的一半以上。節(jié)流式流量計的歷史悠久，積累了豐富的經驗和大量的可靠

8、數據。一些國家進行了不斷的研究和制定標準，力求使某些節(jié)流裝置用于流量測量時能夠標準化，以便應用。國際標準組織（IS0）在匯總各國研究成果的基礎上，分別于 1967年和1968年制定出IS0/R 541和 IS0/R 781，在國際上將幾種類型的節(jié)流裝置標準化。1980年又對前兩個文件進行了修訂，出版了 ISO 5167，推廣應用。中國于 1981年制定出了流量測量標準節(jié)流裝置的國家標準 GB 2624，1993年出版了采用國際標準的 ISO 5167 1（ 1991）的節(jié)流測量節(jié)流裝置的國家 標準 GB/T 2624 93。對于已經制定出標準的幾種標準化的節(jié)流裝置，一般稱為標準節(jié)流裝置。應用標

9、準節(jié) 流裝置測量流量，比較方便，只要是按標準的規(guī)定所提供的數據和要求進行節(jié)流裝置的設計、 加工、安裝和使用，無需對節(jié)流裝置最近性標定就可以用來測量流量，其流量不確定度不會超出允許的范圍。這也是節(jié)流式流量計能夠得到廣泛應用的重要原因。那些尚未標準化的節(jié)流裝置，一般稱為非標準節(jié)流裝置。對于非標準節(jié)流裝置，在應用前必須進行標定，以保證流量測量的流量不確定度。本書將重點介紹標準節(jié)流裝置。 對于非標準節(jié)流裝置，將在本書的最后簡單地介紹幾種。2.1測量原理以孔板為例，觀察在管道中流動的流體經過節(jié)流件時流體的靜壓力（簡稱壓力）和流速圖2-3-4韻體遇過*詵件時的流動狀態(tài)議誠和嵌贏區(qū)示盤* （b）適軸向靜壓力

10、變化不意；1沿軸向烷速變化示意始收縮，即靠近管壁處的流體開始向管道的中心處加速，管道中心處流體的壓力開始下降， 靠近管壁處有渦流形成，壓力也略有增加。流束經過孔板后，由于慣性作用而繼續(xù)收縮，大約在孔板后的（0.30.5） D處流束的截面積最小，流速最快、壓力最低。在這以后，流束開 始擴張，流速逐漸恢復到原來的速度，壓力也逐漸恢復到最大，但不能恢復到收縮前的壓力值，這是由于實際的流體經過節(jié)流件時會永久性的壓力損失S p所致。流體流經噴嘴和文丘里管的情況相似，只是他們的開口面積和流束的最小收縮截面接近一致。流體的壓力和流速在節(jié)流件前后的變化，反映了流體的動能和靜壓能的相互轉換情況。假定流體是處于穩(wěn)

11、定流動，既同一時間內，通過管道截面A和節(jié)流件的開口截面 a時的流速必然要比通過截面 A的流速快，這個速度的改變是由于動能增靜壓能降低造成的，從而 產生節(jié)流件前后的壓力差。此壓力差的大小與通過流體的流量大小有關。在孔板前，由于孔板對流體的阻擋，使流體滯止，因而管壁處的壓力略高于上游壓力。為便于推導流量的方程式，將圖2-3-4的節(jié)流過程簡化成如圖 2-3-5所示。ududpP(2-3-5)如果截面A和截面 可寫出：B處的壓力、流速（平均流速）分別為5、山和P2、u2,則由式（2-3-5）2 2 ,u2 -5p2dp=（2-3-6）2pi由于流動是穩(wěn)定的， 這就是連續(xù)性方程：則從截面A流入的流體質量

12、與從截面 B流出的流體質量必然相等，式中u為流體的平均流速：p為靜壓力；p為流體的密度。1山 A = 2 u 2a(2-3-7)式中A為截面A處的截面積；a為截面B處的截面積。下面將依據式（2-3-6）和式（2-3-7）推導出可壓縮流體和不可壓縮流體的流量的理論 方程式。2.1.1 不可壓縮流體由于不可壓縮流體的密度可以認為是不變的，則式（2-3-6）和式（2-3-7 ）可寫成:(2-3-8)Aui ：二 au2(2-3-9)這就是不可壓縮流體的伯努利方程和連續(xù)性方程。假定管道的直徑為（A= n D2/4）,節(jié)流件的開口直徑為 d （ a=n d2/4）,有上述兩公式可 求得流經節(jié)流件的流速為

13、：u21i2( Pi - P2_)J - d / D 4 (2-3-10)假定流體是在水平管道中軸線方向做穩(wěn)定流體， 體不對外作功，和外界也沒有熱量交換，流體本身 也沒有溫度變化，并且流體的黏度可以忽略，則由 上述的能量關系可寫出如下關系式：令直徑比3 =d/D，差壓 p=p1-p2，根據質量流量的定義，qm=au2p，可寫出質量流量的 理論方程式為：1 .，L |q十1匚4 4幾2(2-3-11)2.1.2 可壓縮流體對于可壓縮流體，流體經過節(jié)流件時，由于流體的動能增加而降低了靜壓，流體的密 度必然也要減少，因而不能忽略在節(jié)流過程中密度的變化。假設流體符合理想氣體的條件， 流體經過節(jié)流件時是

14、等熵過程，則流體的密度與壓力的關系為：(2-3-12)式中k為等熵指數。由式（2-3-6）和式（2-3-12）的關系可推導出可壓縮流體的伯努利方程式為: u2口u；kP22 k -1根據式（2-3-12）,可將上式寫成如下形式：匕衛(wèi)-2 k-1 P2?1(2-3-13)kJ2 2u2 - u12P1(2-3-14)令壓力比P2/P1=r。由連續(xù)性方程式（2-3-6）及式(2-3-12)可得： U1 = B4(p2/ p1 j/kU2將式(2-3-15)代入式(3-2-10),得：2k p, k -1- p2/p1 T- 戶1 -T k 壯-代 一u； 1 - ：4 p2/2/kP1(2-3-1

15、5)U211 I 4.二(2-3-16)1 / k根據質量流量的定義：qm =au22，而卩2 =（P2 / Pl ）卩1，則可壓縮流體的質量流11 -T k /k丄量方程為： qm = a p2 / Pt k Ju?1一 V2/k(2-3-17)將式（2-3-17）乘除 J - 4及5 = 5 p2 /1 - ，并進行整理，得122/k 1qmi =aJ1 一 -2/k(2-3-18)并可簡寫為如下形式:1匸d2 2卩1(2-3-19)式中：；k1/2J T(2-3-20)式（2-3-19）為可壓縮流體的質量流量的理論方程式。名稱為可膨脹性系數，是表示流體可壓縮性的影響，如名=1，則式（2-

16、3-19）與不可壓縮流體的公式相同，即式（2-3-19）對不可壓縮流體也是有效的，只是用于可壓縮性流體時；v 1,用于不可壓縮流體時；=1。對于噴嘴和文丘里管，由于流束的收縮情況與節(jié)流件的幾何形狀相接近，流束的最小截面實際上可以認為等于噴嘴和文丘里管的喉部截面。因此他的可膨脹系數 ；的實驗值，與由式（2-3-20 ）計算出的理論值相一致。而對于孔板只能用實驗方法求得。一般采用圖表（如 圖2-3-6）或經驗公式給出可膨脹系數。2.1.3實際流量公式指明了通過節(jié)流件的流體的流由能量守恒定律和質量守恒定律推導出理論流量方程式,一4 14d21量值與節(jié)流件上下游差壓值存在一定函數關系。 但是由于實際情

17、況與理論的差異， 實際測量 中的一些問題在公式推導中并沒有考慮在內， 如果按理論流量方程式計算出流量值， 則將遠 大于實際流量。因此，只有對理論流量方程式進行修正后才能用于實際的流量計算。假設理論流量與實際流量之間的關系為：(2-3-21)實際流量值理論流量值qm將式（2-3-21）代入（2-3-19）可寫成節(jié)流式流量計的實際流量公式為:(2-3-22)qm2 - d V 2：pi(2-3-23)(2-3-24)式中C是無量綱的數，稱為流出系數。它是通過實驗方法按式（2-3-25）確定的。4qm 1 - 14C 2、（ 2-3-25）二d _ 2冷流出系數C受許多因數影響，例如節(jié)流件形狀及尺寸

18、，取壓位置，管道及安裝情況， 流動狀態(tài)等許多因素對流出系數有影響。在實驗中由于全部結構方面的影響包括在內，在一定安裝條件下，對于給定的節(jié)流裝置，流出系數C只與雷諾數有關。圖2-3-7繪出標準孔板的流出系數C與Red的關系曲線，從圖2-3-7可以看出，當雷諾數Red大于某個數值（界限 雷諾數）以后C值趨于穩(wěn)定（即與 Red無關），并且B值愈大C趨于定值的Red愈大。只有 C為一常數時流量q才能夠與差壓 p之間呈現(xiàn)固定的函數關系，在實際測量中為保證測量2-3-7標淮孔板流出系致和擊諾.數關乘的準確度，流量計的測量范圍要選在大于界限雷諾數的區(qū)域內。對于不同的節(jié)流裝置，只要這些裝 置是幾何相似，并且在

19、相同雷諾數的條 件下，則流出系數C的數值是相同的。 各種節(jié)流裝置的流出系數的計算公式 及應用條件將在以后分別介紹。在節(jié)流式流量計中，有時還用流 量系數修正理論公式（2-3-19 ）。即令: 工1qm 二aa.2 p、i =a d2.2 ：pi(2-3-26)4與式(2-3-22)相比較，顯然a =C / 一1 - 一：4 =CE(2-3-27)式中E=1/ J - 4，稱為速度漸進系數；a稱為流量系數，也是通過實驗方法確定的。實際應用流量公式計算流量時，要代入公式中各個參數的單位，將各個單位進行換算整 理，并歸納出公式中的常數 K。各個參數所采用的單位不同，K可以得到不同的數值。 例如：管道直

20、徑D和節(jié)流件開口直徑 d單為mm;差壓單位為Pa;質量流量單位為 kg/h ;流體的 密度單位為kg/m 3，則系數：可寫出質量流量的流量公式為：k =3600 10 3.1416/4.2=0.0039999（2-3-28）安裝和使用等個方面的要求進行介 噴嘴，長徑噴嘴，經典文丘里管和文C 2 qm = 0.003999d .：pd(2-3-29a)1 4C2 .或qm = 0.003999a ；d . ：pd(2-3-29b)1-P4體積流量的流量公式由 qv =qm/可得C2 ,qv =0.003999d . . ：p/(2-3-30a).1 _ 一 、C2 1qv = 0.003999a

21、 ；d ：p/i（2-3-30b）J - 42.2標準節(jié)流裝置前面已經提到，對于標準節(jié)流裝置，只要按標準規(guī)定的條件數據去設計，加工制造和安裝使用，無須對節(jié)流裝置進行標定，就可以直接應用與流量測量，其誤差不會超出規(guī)定的流量不確定度，如果稍有變動，還可以修正。這對于現(xiàn)場應用是非常方便的，但是其規(guī)定也是非常嚴格而細致的。下面將對標準節(jié)流裝置的結構形式、 紹。2.2.1標準節(jié)流裝置的節(jié)流元件中國國家標準規(guī)定的節(jié)流件有標準孔板，ISA1932丘里噴嘴。2.2.1.1 孔板的結構形式和技術要求（1 ）總體形狀孔板的形狀如圖2-3-8所示。孔板是一塊與管道軸線同軸，直角入口非常銳利的薄板?？?板在管道內的部

22、分是圓的，并與節(jié)流孔同心。在設計 及安裝孔板時，要保證在工作條件下，受差壓或其他 任何應力引起孔板的塑性扭曲和彈性變形所造成的影 響時，如連接孔板表面上任意兩點的直線與垂直于軸 線的平面之間的斜度不得超過1%。在進行測量時，孔板必須是清潔的。（2）上下游端面 孔板上下游端面都應該是平的，并且相互平行。對于上游端面A，如連接孔板表面上任意兩點的直線，則此直線與垂直于軸線的平面之間的 斜度V 0.5%時，可認為端面是平的。孔板的表面粗糙度對孔板的流量系數有直接的影 響，表面粗糙時會造成流動的表面阻力增大，壓降增 加，致使流量系數變小，并且管道直徑越小其影響越 大（如圖2-3-9 ）。因此規(guī)定中要求

23、上游端面A的粗糙度 RaW 10。下游端面B的加工要求不必象上游端面那樣精 細。其平直度和粗糙度只要通過目測檢查加以判斷就 可以了。圖2T-8標準孔板的形狀(3) 孔板及節(jié)流孔的厚度及斜度孔板的厚度E和節(jié)流孔的厚度e如圖2-3-8所示：e應在0.005D與0.02D之間，E應在e與0.05D之間，要求兩者在任意點上測得的各個 E值或各 個e值之間的差不得大于 0.001D。當管徑50mm D 25mm時，一般用目測檢查，邊緣應該無反射光束;d2D/3時， 直徑為1.5d的圓周將大于直徑為 D的圓周，則在管內沒有平面部分。這是，應象圖2-3-11(b)那樣，使平面部分 A的直徑恰好等于管道內徑D

24、。 收縮部分收縮部分是由B、C兩段圓弧組成的曲面。圓弧B與平面A相切，圓弧C0.加4】感見本文川牡門IM D分別與B及喉部E相切。B、C的半徑R1、R2分別為： 0.50 時，R1=0.2d _ 0.06d;R2=D/3 _ 0.01D它們的中心位置是：圓弧B的圓心距平面 A為0.2d,距噴嘴軸線為0.75d;圓弧C的圓心距軸線為 d/2+d/3=5d/6,距平面 A 的距離為 a=(12+ . 39 )d/60=0.304d。 喉部 喉部E的直徑d,長度b=0.3d。直徑d值應該是在垂直于軸線的平面上至少測 四個直徑的平均值，且各被測直徑之間有近似相等的角度 .任何截面上的任何直徑平均直徑之

25、 差不能超過直徑平均值的土 0.05%。 保護槽保護槽F的直徑e至少應等于1.06d,軸向長度等于或小于0.03d。保護槽 的高度為(e-d) /2,并且與其軸向長度之比不大于1.2。出口邊緣f應該是銳利的。 其他不包括保護槽F的噴嘴長度如表2-3-1所示：表 2-3-13值噴嘴總長度0.30 3 W 2/30.6041d2/3 3 W 0.802 1/20.4041+(0.75/ 3 -0.25/3 -0.5525) d噴嘴平面A及喉部E的表面粗糙度為 RW 10-4d。入口收縮部分(圓弧曲面B和C)的廓形應用樣板進行檢驗。垂直于軸線的同一平面上，兩個直徑彼此相差不得超過直徑平均值的土0.1

26、%。厚度不得大于0.1%。(2)長徑噴嘴長徑噴嘴有高比值長徑噴嘴和低比值長徑噴嘴兩種。如圖2-3-12所示。-b -L5PD a(a)島比值0. 23 W 0WQ 呂1!低比慣高比值噴嘴的直徑比范圍為0.25W 3 W 0.80低比值噴嘴的直徑比范圍為0.20W 3 0. 6150mm)J25.對于舀或對E沁6til aflmni W /lC00inni)圖2-3-17 注性収斥和/XD/2取圧然阻塞的可能性及良好的動態(tài)特性來決定最小的直徑上下游取壓口的直徑應該相同取壓口的軸線應與管道軸線相交，并與其成直角（參照圖2-3-18）.取壓口的穿透處應為圓圖2-3-18 畝樂口軸向中逖2-3-19卅

27、接収甩形,其邊緣要與管壁內表面平齊 ，并盡可能銳利為確保消除內邊緣上的毛邊或卷口，允許有倒圓,但倒圓應盡可能小，倒圓能測量之處其半徑應小于取壓口直徑的1/10 在連接孔的內部，管壁上轉出的孔的邊緣或靠近取壓口的管壁處不應顯現(xiàn)有不規(guī)則性。從管道內壁量起，至少在2.5倍取壓口直徑的長度范圍內，取壓口應為圓筒形。表 2-3-2取壓方式節(jié) 流件2D-D取壓孔板離00.91.1D0.48-0.52D0.49-0 .51 D2長頸噴嘴10：；D0.50 .01D法蘭取壓孔板B 0.60, 150 w D 0.60, D 0.65,0.01D a 0.02D。a. 取壓口的位置及尺寸 取壓口軸線與節(jié)流件的相

28、應端面之間的距離等于取壓口直徑 a 的一半，或為取壓口的環(huán)隙寬度 a的一半.對于單獨鉆孔的取壓口直徑 a及環(huán)隙寬度a的指數 規(guī)定如下。對于清潔流體和蒸汽：: 0.65,0.005D a 0.03D。對于任何B值，必須滿足下面條件清潔流體1mm aw 10mm用環(huán)隙取壓口測量蒸汽 1mm w a 0.67時為w 0.20D。取壓口的直徑應符合法蘭取壓口 的要求，亦可采用角接取壓口的規(guī)定。長徑噴嘴的上游取壓口軸線距噴嘴平面A的距離為1D+0.2.0.1D。下游取壓口的軸線應在距離平面A的0.50D 0.01D處，但不得在噴嘴出口的更下游處。經典文丘里管的取壓裝置是，在上游設幾個單獨的管壁取壓口，在

29、喉部設置幾個單獨的管壁取壓口，然后分別用均壓環(huán)將上游取壓口和喉部取壓口連接起來。取壓口的直徑為410mm，并且上游取壓口的直徑不大于0.1D，喉部取壓口的直徑不大于0.13d。均壓環(huán)截面積應等于或大于各取壓口總面積的一半。上游取壓口和喉部取壓口均應不少于4個，并且位于垂直于經典文丘里管軸線的平面上，取壓口的軸線應彼此具有相等的角度。具有粗鑄收縮段的經典文丘里管，上游取壓口軸線距收縮段B和入口圓管段 A相交平面的距離為：當 100mm w D v 150mm 時：0.5D 0.25D;r r 0當 150mm w D w 800mm 時：0.5D-0.25D。具有機械加工收縮段的經典文丘里管和具

30、有粗焊鐵板收縮段的經典文丘里管，上游取壓口軸線距圓筒段 A和收縮段B相交平面的距離為：0.5D 0.05D（圖2-3-13）。對于所有類型的經典文丘里管，喉部取壓口軸線距收縮段B和喉部C相交平面的距離均為：0.5d 0.02d。文丘里噴嘴的喉部取壓口也是采用均壓環(huán)形式，其單獨鉆孔取壓口的直徑S應小于或等于0.04d,且應在210mm之間。2.2.3標準節(jié)流裝置的管道、安裝和使用條件標準節(jié)流裝置的流出系數都是在一定條件下通過試驗取得的。因此，除對節(jié)流件、取壓裝置要有嚴格要求外，對管道、安裝和使用條件都有嚴格的規(guī)定。如果實際工作中達不到規(guī)定要求，將引起較大的誤差。223.1對流體和流動狀態(tài)的要求標

31、準節(jié)流裝置所測量的流體種類， 可以是可壓縮流體或者是不可壓縮的液體。流體必須是牛頓流體，而且在物理學和熱力學上是均勻的、單相的流體（或者可認為是單相的流體）。具有高分散程度的膠質溶液（例如牛奶），可認為是相當于單相流體。流體要充滿管道。管道內的流量應該不隨時間變化，或實際上只隨時間有微小和緩慢的變化。標準節(jié)流裝置不適于脈動流量的測量。流體通過節(jié)流裝置時，不能發(fā)生相變。流體是氣體時，節(jié)流件前后的壓力比應該達到P2/P1A 0.75。2.2.3.2 管道條件應該在緊鄰節(jié)流裝置上游，管道內流體流動狀態(tài)接近典型的充分發(fā)展的紊流流動狀態(tài)且無旋渦的位置上安裝節(jié)流裝置。6圖2-3-20標準電謊魏苫及管道U

32、2-幽嵐杵上鼬ISA!一,笫-局部凰力件；工節(jié)流秤 利取!裝童！ 4IEJF伯號膏枠；于一節(jié)溉杵下體惻帑 T 局部険力件* 節(jié)謊舛券右的配量魁： 島一I儔側兩個易郃阻力件之間的靑骨段； 斷、心一節(jié)流件上、卜講惻的直營國實際應用節(jié)流裝置測量流量時， 難免管路中安裝有彎管、閥門、擴大 管和縮小管等阻流件，這樣，流體流 過阻流件后，就會變成非軸對稱的流 動，或流速分布被改變，或產生二元 流動，并且會延續(xù)很久，有時可延長 到150D。為此，根據試驗結果制定出 標準節(jié)流裝置及所連接管道、阻力件 等的安裝和鋪設的若干規(guī)定，節(jié)流裝 置安裝和管道鋪設中要符合其規(guī)定。 標準節(jié)流裝置及所連接的管道、阻流 件等可用

33、圖2-3-20表示。直管段長度。節(jié)流件上游和下游直管段應具有的長度，因阻流件的形式、節(jié)流件的形式及直徑比B而有所不同。最短的直管段長度由表2-3-3和表2-3-4給出。表中直管段長度均以管道直徑D的倍數表示。不帶括號的值為“零附加不確定度”的值，即直管段的長度達到這個數值后，在計算流出系數不確定度時，不需附加任何不確定度。 括號內的值為 0.5%的附加不確定度的值，即當上游或下游直管段長度小于“零附加不確定 度”的值，且等于或大于“ 0.5%附加不確定度”的值時，應在流出系數的不確定度上算術 相加土 0.5%的附加不確定度。當上游或下游直管段長度小于“0.5%附加不確定度”的數值時，標準均未給

34、出附加不確定度值。在研究工作中，為了不引入附加不確定度，推薦采用的直管段長度至少為“零附加不確 定度”所規(guī)定值的2倍。表2-3-3和表2-3-4所給出的直管段長度值，是在特定管件的上游安裝有很長的直管段進行試驗的情況下獲得的，因此可假定阻流件上游的流動是充分發(fā)展的，且無漩渦的流動。 實際上這樣的條件是難以達到的，可用下面的注意事項作為正規(guī)安裝的指南。a.如果節(jié)流裝置安裝在敞開空間或大容器之后的管道中，不論是直接引出或者是通過任何管件引出，敞開空間與節(jié)流件之間管道總長度應不小于30D。如節(jié)流裝置與敞開空間或大容器之間安裝有任何管件或阻流件，則表2-3-3和表2-3-4所給出的直管段長度，亦適用于

35、此管件或阻流件與節(jié)流件之間的直管段長度。b.如果在節(jié)流件上游，設置除90彎頭之外的幾個管件串接時，應時最接近節(jié)流件的直管段均以直徑D的倍數表示，從經典文丘里管上游取壓口平面量起，至少在表2-3-4所示的長度范圍內，管道粗糙度節(jié)賽iT卜茗宜徑|匕単iOF彎-平曲f 在 rpirffi-搟疔& (tt!A S （賽體恆從嚇血U鞄:卜鮒兩孑啞1：的Ml沖威Sir彎I.SD S 的長度兩巾IXJ 至 2D 的氏理內由 0.3a即為球壓閥全7T全亂曲關或 利閥全片氏虞包軒 莊術羽中抽出-頭2D它為rt)件）(J.20105苗12*(2).251014m5誦n4in6A dr(17)51&18(91125

36、 De.351216屬516(3)(9)U (6)5 (? J)0.40U(7J乍5620112 (6)&n.45r41書57(LQi12&14C72D(Xi帕61H芒(U12 (61$ 13)0.55lh弟(N)44N(5)20(10：-24fll-14 (?J& L1)0,60IH36(13)4Kg22(11)%M (?)7 H乳32：1卩越5J期IJ25(t3)35(H)33）輛(11024 g& H)30ib)54.37)44(22j50 115)E!WK it上陸列暈矩宜它股粧氏對于斯有曲直輕比月宜悝t大于理等1的期犧I蠟卄性直30 U5)曲押小吸爭丁 UJU/J怕制睛汁充箭科插扎$

37、 (1)立埠市小御打和。,13扛何內噩出訃帝兌和后扎31) (0,5)J.5 (0.5jJ-5 gj3.5 (0,3；0.40D.61,5 (0.5*詢勺2-5 (0 5)r.5(ii.5j2 5(LS).45J.O (U,5)1.5 (&.5)聞5)4芒g2.5 (1.01對（1,5）0501.5 S .5 (Q.JJ為(1 5)M3（15）直観比單90如半輕彎頭在同-平曲上的酣牛疏罷個 a彎頭在不同平面卜.的ft 3在D世匱范團內 由0J5/J變?yōu)镈的斷擴番全開球綱戍幅閩彌彎頭內由3D査為。 的萌編背0.552.5 (0.5)2.5 (1-5)(ills)6.5 (D.5)35 (1.5)

38、4.5 (2.5)0.603 0(10凳5 (2.5)(17 5)8.5 (0.5)3.5 (1.5)4.5 (2.S)Q.654.0 ().5)4J (2-5)(23.5)9.5(1.3)4.5 (2-5)4.5 (2.5)0.7U4.0 (2.0)4.5 (2.5)（Z7.5）10J (2.5)5.5 (3.5)5.5 (3.5)0.754.3 (30)4,5 (3.5)(29.5)11 5 (3.5)6J (4.5)5.5 3.51 由于這些管件或阻流件對管內流速的影響在40D后可能會出現(xiàn)，因此本表不能給出不帶括號的值。 由于沒有管件或阻流件距文丘里管上游取壓口軸線的距離比0.5D還小，

39、所以本表未給出帶括號的值。注：表列數值為經典文丘里管上游的各種阻流件與經典文丘里管之間所要求的最短直管段長度；不帶括號的值為“零附加不確定度”的值；帶括號的值為“ 0.5%附加不確定度”的值應不超過市場上可買到的光滑管子的粗糙度（約K/D 10-3）;下游直管段：位于喉部取壓口平面下游至少 4倍喉部直徑處的管件或其他阻流件（見表2-3-4）不影響測量的不確定度；經典文丘里管所要求的最短直管段長度較表2-3-3中的孔板、噴嘴、文丘里噴嘴所規(guī)定的直管段長度為短，原因是：a. 它們是由不同的實驗結果和不同的上游接管條件得到的；b. 設計經典文丘里管的收縮部分可使得在其喉部能得到更均勻的“速度分布”。

40、實驗表明，對于相同的直徑比，經典文丘里管上游的最短直管段可比孔板、噴嘴和文丘里噴嘴所要求的為短；彎頭的彎曲半徑應等于或大于管道直徑。管件與節(jié)流件之間，有一個直管段L1，其長度按管件的形式及實際的B值由表2-3-3中確定。另外，在管件與管件前的管件之間還應有一個直管段L0，其長度按管件的形式及取3 =0.7（不論3的實際值是多少），取表2-3-3中所列數值的一半。當管件 1為對 稱驟縮管件時，應按上述 a中辦法處理。如果節(jié)流件安裝在表2-3-3和表2-3-4未列出的各種阻下游，建議使用流動調整器。此外，當采用直徑比3比較大的節(jié)流件時，也可以在管道上安裝流動調整器，這樣，有時允 許采用比表2-3-3和表2-3-4中所列數值小的直管段。國家關于節(jié)流裝置的標準中，推薦5種類型流動調整器。圖2-3-21是其中的一種管束式流動調整器。它是由一捆外圓相切固定在一起的管束組成，各個管子的軸線相平等，并與管道的軸線平行。如果不能滿足這個要求，則流動調整器本身可能會對流動產生干擾。流動調整器至少應有19根管