第7章 節(jié)流變壓降流量計

1、第七章第七章 節(jié)流變壓降流量計節(jié)流變壓降流量計主要內容主要內容 v第一節(jié)第一節(jié) 標準節(jié)流裝置標準節(jié)流裝置v第二節(jié)第二節(jié) 標準節(jié)流裝置的流量公式標準節(jié)流裝置的流量公式v第三節(jié)第三節(jié) 標準節(jié)流裝置的計算標準節(jié)流裝置的計算第七章第七章 節(jié)流變壓降流量計節(jié)流變壓降流量計1 工作原理：工作原理： 1)在管道內裝入節(jié)流件，流束將在節(jié)流件處形成在管道內裝入節(jié)流件，流束將在節(jié)流件處形成局部收縮，使流速增大，靜壓力降低局部收縮，使流速增大，靜壓力降低，于是在，于是在節(jié)流件前后產生壓力差節(jié)流件前后產生壓力差 2) 在節(jié)流件一定；流體狀態(tài)一定；管道工況一在節(jié)流件一定；流體狀態(tài)一定；管道工況一定；取壓方式一定的條件下

2、，管道流量與節(jié)流定；取壓方式一定的條件下，管道流量與節(jié)流差壓流量計的差壓信號有確定的關系。差壓流量計的差壓信號有確定的關系。 3）因此可通過測量差壓來測流量。）因此可通過測量差壓來測流量。2 常用的節(jié)流裝置：常用的節(jié)流裝置：孔板、噴嘴、文丘利管，孔板、噴嘴、文丘利管，1/4圓噴嘴等。屬于標準圓噴嘴等。屬于標準節(jié)流裝置：孔板、噴嘴。節(jié)流裝置：孔板、噴嘴。3 節(jié)流變壓降流量計的顯示：顯示儀表為差壓計，節(jié)流變壓降流量計的顯示：顯示儀表為差壓計，不過按流量刻度不過按流量刻度第一節(jié)第一節(jié) 標準節(jié)流裝置標準節(jié)流裝置標準節(jié)流裝置包括：節(jié)流件，取壓裝置，節(jié)流標準節(jié)流裝置包括：節(jié)流件，取壓裝置，節(jié)流件上游側的第

3、一個阻力件，第二個阻力件，下件上游側的第一個阻力件，第二個阻力件，下游側的第一個阻力件，以及它們之間的直管段。游側的第一個阻力件，以及它們之間的直管段。一、標準節(jié)流件及其取壓裝置一、標準節(jié)流件及其取壓裝置1 1 取壓方式取壓方式按照按照ISO5167-1ISO5167-1標準（標準（19891989）標準孔板：角接取壓，法蘭取壓標準孔板：角接取壓，法蘭取壓標準噴嘴：角接取壓標準噴嘴：角接取壓第一節(jié)第一節(jié) 標準節(jié)流裝置標準節(jié)流裝置1)開孔直徑開孔直徑d根據(jù)計算得到，測量在上游端進行，根據(jù)計算得到，測量在上游端進行，最好是在四個大致相等的角度上測量直徑，求最好是在四個大致相等的角度上測量直徑，求其

4、平均值。要求各個單測值與平均值之差在其平均值。要求各個單測值與平均值之差在0.05%范圍內。范圍內。2)孔板進口圓筒形部分應與管道同心安裝?？装暹M口圓筒形部分應與管道同心安裝。3)孔板進口邊緣應是嚴格的直角，不能有毛刺和孔板進口邊緣應是嚴格的直角，不能有毛刺和可見的反光?？梢姷姆垂狻Ｒ弧藴使?jié)流件及其取壓裝置一、標準節(jié)流件及其取壓裝置1 1 標準孔板標準孔板第一節(jié)第一節(jié) 標準節(jié)流裝置標準節(jié)流裝置4)e的尺寸：的尺寸：0.005De0.02D5)孔板厚度孔板厚度E滿足滿足 eE2/3,由于此時由于此時1.5d已大于管道直徑已大于管道直徑D，必須，必須將噴嘴上游端面切去一部分將噴嘴上游端面切去一部

5、分L，使上游進口部，使上游進口部分最大直徑與管道內徑相等，以便夾持。分最大直徑與管道內徑相等，以便夾持。4）噴嘴在管道上的安裝要求與標準孔板的相同。）噴嘴在管道上的安裝要求與標準孔板的相同。2 標準噴嘴標準噴嘴一、標準節(jié)流件及其取壓裝置一、標準節(jié)流件及其取壓裝置第一節(jié)第一節(jié) 標準節(jié)流裝置標準節(jié)流裝置3 角接取壓裝置角接取壓裝置 角接取壓裝置有環(huán)室取壓和單獨鉆孔取壓兩種。角接取壓裝置有環(huán)室取壓和單獨鉆孔取壓兩種。 環(huán)室取壓的前后環(huán)室在節(jié)流件的兩邊。環(huán)室取壓的前后環(huán)室在節(jié)流件的兩邊。 單獨鉆孔取壓可以鉆在法蘭上，也可以鉆在法蘭單獨鉆孔取壓可以鉆在法蘭上，也可以鉆在法蘭之間的夾緊環(huán)上。之間的夾緊環(huán)上

6、。一、標準節(jié)流件及其取壓裝置一、標準節(jié)流件及其取壓裝置第一節(jié)第一節(jié) 標準節(jié)流裝置標準節(jié)流裝置4 法蘭取壓裝置法蘭取壓裝置 法蘭取壓：上下游側取壓孔的軸線至孔板上、法蘭取壓：上下游側取壓孔的軸線至孔板上、下游側端面之間的距離均為下游側端面之間的距離均為25.425.40.8mm0.8mm（1inch)1inch)。取壓孔開在孔板上下游側的法蘭。取壓孔開在孔板上下游側的法蘭上上一、標準節(jié)流件及其取壓裝置一、標準節(jié)流件及其取壓裝置第一節(jié)第一節(jié) 標準節(jié)流裝置標準節(jié)流裝置5 5 徑距取壓：徑距取壓： 上游側取壓孔的軸線至孔板上游端面的距離為上游側取壓孔的軸線至孔板上游端面的距離為1D1Dm m0.1D0

7、.1Dm m，下游側取壓孔的軸線至孔極下游端，下游側取壓孔的軸線至孔極下游端面的距離為面的距離為0.5D0.5Dm m。 一、標準節(jié)流件及其取壓裝置一、標準節(jié)流件及其取壓裝置第一節(jié)第一節(jié) 標準節(jié)流裝置標準節(jié)流裝置第一節(jié)第一節(jié) 標準節(jié)流裝置標準節(jié)流裝置二二 標準節(jié)流裝置的管道條件標準節(jié)流裝置的管道條件 要求在節(jié)流件前要求在節(jié)流件前24D處的管道截面上已基本形處的管道截面上已基本形成典型的紊流速度分布，節(jié)流件下游的阻力件成典型的紊流速度分布，節(jié)流件下游的阻力件不影響流速的正常恢復。不影響流速的正?；謴?。1 節(jié)流件前后直管段要求節(jié)流件前后直管段要求1）節(jié)流件直管段長度）節(jié)流件直管段長度L1,L2的要

8、求見表：的要求見表： L1, L2的長度取決于節(jié)流件上游第一個阻力件形式和的長度取決于節(jié)流件上游第一個阻力件形式和節(jié)流件的節(jié)流件的值，表中所列數(shù)值是管道內徑值，表中所列數(shù)值是管道內徑D的倍的倍數(shù)。如果實際的數(shù)。如果實際的L1和和 L2 中有一個為括號內的中有一個為括號內的數(shù)值，則應對流量測量的極限誤差算術相加上數(shù)值，則應對流量測量的極限誤差算術相加上0.5%。第一節(jié)第一節(jié) 標準節(jié)流裝置標準節(jié)流裝置2）實驗研究用系統(tǒng)，）實驗研究用系統(tǒng)，L1應至少為括號外數(shù)值的一應至少為括號外數(shù)值的一倍。倍。3）上游第一阻力件與第二阻力件直間的直管長度）上游第一阻力件與第二阻力件直間的直管長度L0按上游第二阻力件

9、的形式和按上游第二阻力件的形式和=0.7（不論所用（不論所用節(jié)流件的時間為多少）查上表節(jié)流件的時間為多少）查上表L1數(shù)值折半。數(shù)值折半。4）如節(jié)流件上游有溫度計套管，它與節(jié)流件的距）如節(jié)流件上游有溫度計套管，它與節(jié)流件的距離應為離應為5D(3D)(溫度計套管直徑溫度計套管直徑= 0.03D）或）或20D(10D)，（溫度計套管直徑在，（溫度計套管直徑在0.03 0.13D)之之間。間。1 節(jié)流件前后直管段要求節(jié)流件前后直管段要求二二 標準節(jié)流裝置的管道條件標準節(jié)流裝置的管道條件第一節(jié)第一節(jié) 標準節(jié)流裝置標準節(jié)流裝置5）如果節(jié)流件前有大于）如果節(jié)流件前有大于2：1交然收縮，則除上述交然收縮，則除

10、上述要求外，驟縮處距離節(jié)流件不得小于要求外，驟縮處距離節(jié)流件不得小于30D(15D)6）如實際使用的節(jié)流件上游的阻力件的形式沒有）如實際使用的節(jié)流件上游的阻力件的形式沒有包括在表內，或要求的三段直管長度包括在表內，或要求的三段直管長度(L0、L1、L2)有一個小于括號內的數(shù)值或有兩個都在括號有一個小于括號內的數(shù)值或有兩個都在括號內外數(shù)值之間，則整套節(jié)流裝置需單獨標定內外數(shù)值之間，則整套節(jié)流裝置需單獨標定1 節(jié)流件前后直管段要求節(jié)流件前后直管段要求二二 標準節(jié)流裝置的管道條件標準節(jié)流裝置的管道條件第一節(jié)第一節(jié) 標準節(jié)流裝置標準節(jié)流裝置2 節(jié)流裝置所用管道的條件節(jié)流裝置所用管道的條件1）知道節(jié)流件

11、前）知道節(jié)流件前L1長度上的管道內壁的絕對粗糙長度上的管道內壁的絕對粗糙度度Ks，或粗糙度的相對值，或粗糙度的相對值Ks/D。2)節(jié)流件上游節(jié)流件上游10D和下游和下游4D的范圍內，管道內壁的范圍內，管道內壁應沒有肉眼可見的凸凹不平應沒有肉眼可見的凸凹不平,相對粗糙度應在表相對粗糙度應在表中所給出的極限內。中所給出的極限內。第一節(jié)第一節(jié) 標準節(jié)流裝置標準節(jié)流裝置3）為了得到精確的）為了得到精確的D值和滿足管道園度的要求，值和滿足管道園度的要求，應在節(jié)流件上游應在節(jié)流件上游0D 、0.5D及前兩者之間處取與及前兩者之間處取與管道軸線垂止的三個截面，對每個截面等角距管道軸線垂止的三個截面，對每個截

12、面等角距地測量四個管道內徑，這十二個測量值的算術地測量四個管道內徑，這十二個測量值的算術平均值作為平均值作為D值，并且平均值與任一單測值的偏值，并且平均值與任一單測值的偏差不大了士差不大了士0.3。并且在節(jié)流件下游端面起的。并且在節(jié)流件下游端面起的2D長度的下游直徑段上任何一個直徑單測值與長度的下游直徑段上任何一個直徑單測值與上述平均值的偏差不得大于士上述平均值的偏差不得大于士3第二節(jié)第二節(jié) 標準節(jié)流裝置的流量公式標準節(jié)流裝置的流量公式一一 流動情況和流量公式流動情況和流量公式第二節(jié)第二節(jié) 標準節(jié)流裝置的流量公式標準節(jié)流裝置的流量公式選定兩個截面，選定兩個截面，II是節(jié)流裝置前流體開始受節(jié)是節(jié)

13、流裝置前流體開始受節(jié)流裝置影響的截面；流裝置影響的截面；II-II是流束經過節(jié)流裝置是流束經過節(jié)流裝置后收縮最厲害的流束截面，由伯努利方程式得后收縮最厲害的流束截面，由伯努利方程式得p p1 1、p p2 2流體在截面流體在截面IIII和和IIIIIIII處的靜壓力處的靜壓力 流體在截面流體在截面IIII和和IIIIIIII處的平均流速處的平均流速C1,C2 C1,C2 截面截面IIII和和IIIIIIII流速不均勻，用平均流速代替流速不均勻，用平均流速代替中心點流速時計算動能的修正系數(shù)中心點流速時計算動能的修正系數(shù) 節(jié)流件的阻力系數(shù)節(jié)流件的阻力系數(shù)2222222222221111vvCPvC

14、P21v ,v第二節(jié)第二節(jié) 標準節(jié)流裝置的流量公式標準節(jié)流裝置的流量公式流動的連續(xù)性方程：流動的連續(xù)性方程：兩式整理得：兩式整理得：由于流束在節(jié)流裝置后的最小收縮面積由于流束在節(jié)流裝置后的最小收縮面積d，實，實際上很難確切地知道它的數(shù)值，因此用際上很難確切地知道它的數(shù)值，因此用節(jié)流裝節(jié)流裝置開孔的截面積置開孔的截面積d來表示來表示, 故定義故定義 稱為流束的收稱為流束的收縮系數(shù)縮系數(shù) =(d/d)2,其大小與節(jié)流裝置的類型和雷諾數(shù)有關?？装?0.618，噴嘴 1=d/D ，不可壓縮流體，不可壓縮流體1 222212144vdvD)pp(CCv2114212221第二節(jié)第二節(jié) 標準節(jié)流裝置的流量

15、公式標準節(jié)流裝置的流量公式由于實際上是用固定點的取壓孔的壓力由于實際上是用固定點的取壓孔的壓力p1,p2代代替替p1,p2,所以引入取壓系數(shù)所以引入取壓系數(shù)進行修正：進行修正：因此：因此：又由于：又由于：ppppppp212121)pp(CCv21142122222122144vdvdqm)pp(dCCqm2112421224第二節(jié)第二節(jié) 標準節(jié)流裝置的流量公式標準節(jié)流裝置的流量公式定義流量系數(shù)定義流量系數(shù) 流出系數(shù)流出系數(shù) ，稱速度漸近系數(shù)，只，稱速度漸近系數(shù)，只 與節(jié)流件的直徑比有關。與節(jié)流件的直徑比有關。結論：不可壓縮流體的流量公式結論：不可壓縮流體的流量公式 4212CCEC41411

16、EpCEdpdqm12122424pCEdpdqv12122424第二節(jié)第二節(jié) 標準節(jié)流裝置的流量公式標準節(jié)流裝置的流量公式可壓縮流體，將公式中可壓縮流體，將公式中使用節(jié)流前的流使用節(jié)流前的流體密度體密度 1，將可壓縮性對流量的影響，將可壓縮性對流量的影響流速流速膨脹系數(shù)膨脹系數(shù)來修正來修正(不可壓縮流體不可壓縮流體 1）故流量公式可統(tǒng)一寫為：故流量公式可統(tǒng)一寫為：或或pDCpdCqm1224124241241pDpdqm122122424第二節(jié)第二節(jié) 標準節(jié)流裝置的流量公式標準節(jié)流裝置的流量公式體積流量：體積流量：或或pDCpdCqv1224124241241pDpdqv122122424第

17、二節(jié)第二節(jié) 標準節(jié)流裝置的流量公式標準節(jié)流裝置的流量公式二、標準節(jié)流裝置的流出系數(shù)二、標準節(jié)流裝置的流出系數(shù)C值及其不確定度值及其不確定度對于一定形式的標準節(jié)流裝置，其流量系數(shù)對于一定形式的標準節(jié)流裝置，其流量系數(shù)和流和流出系數(shù)出系數(shù)C僅與僅與和雷諾數(shù)和雷諾數(shù)ReD有關，有關，見書上圖。見書上圖。1 標準孔板的標準孔板的C值及不確定度值及不確定度由方程給出：由方程給出：C=0.5959+0.03122.1-0.18408+ 0.00292.5(106/ReD)0.75+0.0900L14(1- 4)-1-0.0337 L23不確定度不確定度c/C: 0.6, 為為0.6% 0.60.75 為為

18、 %第二節(jié)第二節(jié) 標準節(jié)流裝置的流量公式標準節(jié)流裝置的流量公式2標準噴嘴的標準噴嘴的C值及不確定度值及不確定度由方程給出：由方程給出：C=0.99000.22624.1-（0.001752- 0.00334.15(106/ReD)1.15不確定度不確定度c/C( (概率概率95%)95%): 0.6 為為(2-0.4) %第二節(jié)第二節(jié) 標準節(jié)流裝置的流量公式標準節(jié)流裝置的流量公式3標準節(jié)流裝置的流速膨脹系數(shù)標準節(jié)流裝置的流速膨脹系數(shù)及其不確定度及其不確定度流速膨脹系數(shù)絕定于流速膨脹系數(shù)絕定于p/p1、 和和k值。其中值。其中k是被是被測流體的等熵指數(shù)，對于過熱蒸汽可近似取測流體的等熵指數(shù)，對于過熱蒸汽可近似取k=1.3,對空氣取對空氣取k=1.4。標準節(jié)流裝置的標準節(jié)流裝置的p/p