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孔板流量計的工作原理

點(diǎn)擊次數:2119 發(fā)布時(shí)間:2020-08-19 06:57:47

1、基本原理

充滿(mǎn)管道的流體,當它流經(jīng)管道內的節流件時(shí),如圖4. 1所示,流速將在節流件處形成局部收縮,因而流速增加,靜壓力降低,于是在節流件前后便產(chǎn)生了壓差.流體流量愈大,產(chǎn)生的壓差愈大,這樣可依據壓差來(lái)衡量流量的大小.這種測量方法是以流動(dòng)連續性方程(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),例如當節流裝置形式或管道內流體的物理性質(zhì)(密度、粘度)不同時(shí),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;
ε--可膨脹性系數;
β--直徑比,β=d/D;
d--工作條件下節流件的孔徑,m;
D--工作條件下上游管道內徑,m;
△P--差壓,Pa;
ρ1--上游流體密度,kg/m3;
由上式可見(jiàn),流量為C、ε、d、ρ、△P、β(D)6個(gè)參數的函數,此6個(gè)參數可分為實(shí)測量【d,ρ,△P,β(D)】和統計量(C、ε)兩類(lèi)。
(1)實(shí)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,誤差值一般應控制在±0.05%左右,還應計及工作溫度對材料熱膨脹的影響。標準規定管道內徑D必須實(shí)測,需在上游管段的幾個(gè)截面上進(jìn)行多次測量求其平均值,誤差不應大于±0.3%。除對數值測量精度要求較高外,還應考慮內徑偏差會(huì )對節流件上游通道造成不正常節流現象所帶來(lái)的嚴重影響。因此,當不是成套供應節流裝置時(shí),在現場(chǎng)配管應充分注意這個(gè)問(wèn)題。
2)ρ ρ在流量方程中與△P是處于同等位置,亦就是說(shuō),當追求差壓變送器高精度等級時(shí),絕不要忘記ρ的測量精度亦應與之相匹配。否則△P的提高將會(huì )被ρ的降低所抵消。
3)△P差壓△P的精確測量不應只限于選用一臺高精度差壓變送器。實(shí)際上差壓變送器能否接受到真實(shí)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(xiàn)的制造、安裝及使用是保證獲得真實(shí)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制造及安裝的規范化工作才能達到目的。
(2)統計量
1)C統計量C是無(wú)法實(shí)測的量(指按標準設計制造安裝,不經(jīng)校準使用),在現場(chǎng)使用時(shí)*復雜的情況出現在實(shí)際的C值與標準確定的C值不相符合.它們的偏離是由設計、制造、安裝及使用一系列因素造成的。應該明確,上述各環(huán)節全部嚴格遵循標準的規定,其實(shí)際值才會(huì )與標準確定的值相符合,現場(chǎng)是難以完全滿(mǎn)足這種要求的。
應該指出,與標準條件的偏離,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)。但是在現實(shí)中,有對不僅是一個(gè)條件偏離,這就帶來(lái)非常復雜的情況,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(shí)偏離,則缺少相關(guān)的資料可查。
2)ε可膨脹性系數ε是對流體通過(guò)節流件時(shí)密度發(fā)生變化而引起的流出系數變化的修正,它的誤差由兩部分組成:其一為常用流量下ε的誤差,即標準確定值的誤差:其二為由于流量變化ε值將隨之波動(dòng)帶來(lái)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△P/P≤0.04時(shí),ε的誤差可忽略不計。

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