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孔板流量計的工作原理

點擊次數(shù):2564 發(fā)布時間:2020-08-19 06:57:47

1、基本原理

充滿管道的流體,當(dāng)它流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流件時,如圖4. 1所示,流速將在節(jié)流件處形成局部收縮,因而流速增加,靜壓力降低,于是在節(jié)流件前后便產(chǎn)生了壓差.流體流量愈大,產(chǎn)生的壓差愈大,這樣可依據(jù)壓差來衡量流量的大小.這種測量方法是以流動連續(xù)性方程(質(zhì)量守恒定律)和伯努利方程(能量守恒定律)為基礎(chǔ)的.壓差的大小不僅與流量還與其他許多因素有關(guān),例如當(dāng)節(jié)流裝置形式或管道內(nèi)流體的物理性質(zhì)(密度、粘度)不同時,在同樣大小的流量下產(chǎn)生的壓差也是不同的。
孔板流量計附近的流速和壓力分布圖

2、流量方程

孔板流量計工作原理公式
式中:
qm--質(zhì)量流量,kg/s;
qv--體積流量,m3/s;
C--流出系數(shù);
ε--可膨脹性系數(shù);
β--直徑比,β=d/D;
d--工作條件下節(jié)流件的孔徑,m;
D--工作條件下上游管道內(nèi)徑,m;
△P--差壓,Pa;
ρ1--上游流體密度,kg/m3;
由上式可見,流量為C、ε、d、ρ、△P、β(D)6個參數(shù)的函數(shù),此6個參數(shù)可分為實測量【d,ρ,△P,β(D)】和統(tǒng)計量(C、ε)兩類。
(1)實測量
1)d、D式(4.1)中d與流量為平方關(guān)系,其精確度對流量總精度影響較大,誤差值一般應(yīng)控制在±0.05%左右,還應(yīng)計及工作溫度對材料熱膨脹的影響。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定管道內(nèi)徑D必須實測,需在上游管段的幾個截面上進(jìn)行多次測量求其平均值,誤差不應(yīng)大于±0.3%。除對數(shù)值測量精度要求較高外,還應(yīng)考慮內(nèi)徑偏差會對節(jié)流件上游通道造成不正常節(jié)流現(xiàn)象所帶來的嚴(yán)重影響。因此,當(dāng)不是成套供應(yīng)節(jié)流裝置時,在現(xiàn)場配管應(yīng)充分注意這個問題。
2)ρ ρ在流量方程中與△P是處于同等位置,亦就是說,當(dāng)追求差壓變送器高精度等級時,絕不要忘記ρ的測量精度亦應(yīng)與之相匹配。否則△P的提高將會被ρ的降低所抵消。
3)△P差壓△P的精確測量不應(yīng)只限于選用一臺高精度差壓變送器。實際上差壓變送器能否接受到真實的差壓值還決定于一系列因素,其中正確的取壓孔及引壓管線的制造、安裝及使用是保證獲得真實差壓值的關(guān)鍵,這些影響因素很多是難以定量或定性確定的,孔板流量計只有加強(qiáng)制造及安裝的規(guī)范化工作才能達(dá)到目的。
(2)統(tǒng)計量
1)C統(tǒng)計量C是無法實測的量(指按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計制造安裝,不經(jīng)校準(zhǔn)使用),在現(xiàn)場使用時*復(fù)雜的情況出現(xiàn)在實際的C值與標(biāo)準(zhǔn)確定的C值不相符合.它們的偏離是由設(shè)計、制造、安裝及使用一系列因素造成的。應(yīng)該明確,上述各環(huán)節(jié)全部嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,其實際值才會與標(biāo)準(zhǔn)確定的值相符合,現(xiàn)場是難以完全滿足這種要求的。
應(yīng)該指出,與標(biāo)準(zhǔn)條件的偏離,有的可定量估算(可進(jìn)行修正),有的只能定性估計(不確定度的幅值與方向)。但是在現(xiàn)實中,有對不僅是一個條件偏離,這就帶來非常復(fù)雜的情況,因為一般資料中只介紹某一條件偏離引起的誤差。如果許多條件同時偏離,則缺少相關(guān)的資料可查。
2)ε可膨脹性系數(shù)ε是對流體通過節(jié)流件時密度發(fā)生變化而引起的流出系數(shù)變化的修正,它的誤差由兩部分組成:其一為常用流量下ε的誤差,即標(biāo)準(zhǔn)確定值的誤差:其二為由于流量變化ε值將隨之波動帶來的誤差。一般在低靜壓高差壓情況,ε值有不可忽略的誤差。當(dāng)△P/P≤0.04時,ε的誤差可忽略不計。

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