1.孔板流量計原理
如圖1所示流體流經(jīng)孔板流量計的節(jié)流元件時的壓力、速度變化情況。從圖中可見,沿水平管靠近流動到節(jié)流元件前的截面1處的流體,流束開始收縮,靠近管壁處的流體將向管道中心加速,而管道中心處流體的壓力開始下降。由于慣性作用,流束的最小截面位置不在節(jié)流元件處由于流體流過節(jié)流元件后流束繼續(xù)收縮的原因,而在節(jié)流元件后的截面2處(此位置隨流量大小而變)，此處流體平均流速U2最大,壓力p2最低。截面2后,流束.逐漸擴大。在截面3處,流體速度Uz恢復(fù)到節(jié)流前的速度U1(U3=U1),流束又充滿管道。壓力P3不能恢復(fù)到原來的數(shù)值p1,由于流體流經(jīng)節(jié)流元件時會產(chǎn)生漩渦以及鹽城的摩擦阻力等會造成能量損失的原因,P1與p3的差值δp=p1-ps稱為流體流經(jīng)節(jié)流元件的壓力損失。
2.節(jié)流裝置設(shè)計計算分類
孔板流量計的設(shè)計與制造主要參照以下標準:ISO5167Measurementoffluidflow-DifferentialPressureDevices,2003/GB/T2624用安裝在工程項目設(shè)計中,需要根據(jù)孔板流量計所安裝的管道等級,以及工藝專業(yè)提供的不同工況下的流量,對孔板流量計進行選型,同時計算孔板的孔徑以及Beta系數(shù)。
3.孔板流量計孔徑計算方法
一次裝置安裝在充滿流體的管線中確立為測量原理,裝人一次裝置后裝置的.上游側(cè)與喉部或下游側(cè)之間產(chǎn)生一個靜壓差。假設(shè)該裝置與經(jīng)過校準的一個裝置幾何相似且使用條件相同,據(jù)該壓差的實測值和流動流體的特性以及裝置的使用環(huán)境,從而確定流量。
3.1流量計算
GB/T2624里規(guī)定的不確定度限值,質(zhì)量流量差壓的關(guān)系符合,因此流量公式可用以下公式確定。
式中:qm-質(zhì)量流量,kg/s;
9v-體積流量,m³/s;
C-流出系數(shù);
Ɛ-可膨脹系數(shù);
β-直徑比,β=d/D;
d-節(jié)流件開孔直徑,m;
D-管道內(nèi)徑,m;
ρ1-被測流體密度,kg/m³;
△p-壓差,Pa。
3.2節(jié)流裝置開孔直徑d和管道內(nèi)徑D計算式
d=d20[1+λd(t-20)](3)
D=D20[1+λd(t-20)](4)
式中:d20-20℃下節(jié)流元件開孔直徑;
D20-20℃下管道內(nèi)徑;
λd一節(jié)流材料膨脹系數(shù);
λD一管道材料膨脹系數(shù)。
3.3流出系數(shù)計算式
C為不可壓縮流體確定的表示通過裝置的實際流量與理論流量之間關(guān)系的系數(shù),對于給定安裝條件下的給定一次裝置,流出系數(shù)僅與雷諾數(shù)有關(guān)。由下式表示:
可膨脹系數(shù)ε取決于雷諾數(shù)值,也取決于氣體的壓力比和等熵指數(shù)值。
表示這些變化的方法是以膨脹性(膨脹)系數(shù)乘一次裝置的流出系數(shù)C。流出系數(shù)利用雷諾數(shù)值相同的液體直接校準后確定。
當流體不可壓縮時(液體),ε等于1,當流體可壓縮時(氣體),ε小于1。
事實表明ε實際上與雷諾數(shù)無關(guān)。對于給定一次裝置的給定直徑比,ε只取決于壓力比和等熵指數(shù)，因此本法是可行的。
當直接計算法不能解題時,需要采用迭代計算法。
以孔板流量計為例,始終需要迭代計算法來計算。原則是把基本.流量方程中所有--致的值重新組合在一個項內(nèi),而將未知的值組合在一項內(nèi)。
把已知數(shù)組合在方程的一邊,將未知數(shù)放在方程的另一邊。
(2)計算β1:由β0、k、△代入ε公式計算ε0;由β0、ReD、D代人C公式計算C0;由C0、ε0、A2代入β公式計算B0.
(3)計算β2:由β1、k、△代入ε公式計算ε1;由β0.ReD、D代人C公式計算C1;由C1、ε1、A2代入β公式計算β2。 |
