過程參數(shù)檢測及儀表課件第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(nèi)容主要內(nèi)容 v第一節(jié)第一節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置v第二節(jié)第二節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的流量公式標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的流量公式v第三節(jié)第三節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的計算標(biāo)準(zhǔn)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(nèi)裝入節(jié)流件，流束將在節(jié)流件處形成在管道內(nèi)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(chǎn)生壓力差節(jié)流件前后產(chǎn)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(guān)系。差壓流量計的差壓信號有確定的關(guān)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(biāo)準(zhǔn)圓噴嘴等。屬于標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的流量公式標(biāo)準(zhǔn)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一節(jié)第一節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的流

3、量公式標(biāo)準(zhǔn)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)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(jīng)過節(jié)流裝置是流束經(jīng)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

4、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)222222222221111vvCPvCP21v ,v第一節(jié)第一節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的流量公式標(biāo)準(zhǔn)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(guān)?？装?，噴嘴 1=d/D ，不可壓縮流體，不可壓縮流體1 22221214

5、4vdvD)(2/1211222122ppDdCCv第一節(jié)第一節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的流量公式標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行修正：進(jìn)行修正：因此：因此：又由于：又由于：ppppppp212121)pp(CCv21142122222122144vdvdqm)pp(dCCqm2112421224第一節(jié)第一節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的流量公式標(biāo)準(zhǔn)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(guān)。與節(jié)流件的直徑比有關(guān)。

6、結(jié)論：不可壓縮流體的流量公式結(jié)論：不可壓縮流體的流量公式 4212CCEC41411EpCEdpdqm12122424pCEdpdqv12122424第一節(jié)第一節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的流量公式標(biāo)準(zhǔn)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第一節(jié)第一節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的流量公式標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的流量公式體積流量：體積

7、流量：或或pDCpdCqv1224124241241pDpdqv122122424第二節(jié)第二節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置包括：節(jié)流件，取壓裝置，節(jié)流標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置包括：節(jié)流件，取壓裝置，節(jié)流件上游側(cè)的第一個阻力件，第二個阻力件，下件上游側(cè)的第一個阻力件，第二個阻力件，下游側(cè)的第一個阻力件，以及它們之間的直管段。游側(cè)的第一個阻力件，以及它們之間的直管段。一、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件及其取壓裝置一、標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)（19891989）標(biāo)準(zhǔn)孔板：角接取壓，法蘭取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板：角接取壓，法蘭取壓標(biāo)準(zhǔn)噴嘴：角接取壓標(biāo)準(zhǔn)噴嘴：角

8、接取壓第二節(jié)第二節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行，根據(jù)計算得到，測量在上游端進(jìn)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(nèi)。范圍內(nèi)。2)孔板進(jìn)口圓筒形部分應(yīng)與管道同心安裝。孔板進(jìn)口圓筒形部分應(yīng)與管道同心安裝。3)孔板進(jìn)口邊緣應(yīng)是嚴(yán)格的直角，不能有毛刺和孔板進(jìn)口邊緣應(yīng)是嚴(yán)格的直角，不能有毛刺和可見的反光?？梢姷姆垂狻Ｒ?、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件及其取壓裝置一、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件及其取壓裝置1 1 標(biāo)準(zhǔn)孔板標(biāo)準(zhǔn)孔板第二節(jié)第二節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置標(biāo)

9、準(zhǔn)節(jié)流裝置4)e的尺寸：的尺寸：5)孔板厚度孔板厚度E滿足滿足 6)在各處測得的在各處測得的E值之間的最大差值和各處測得的值之間的最大差值和各處測得的e值值之間的最大差值均不得超過之間的最大差值均不得超過0.001D;7)孔板必須與管道軸線垂直安裝，其偏差不超過孔板必須與管道軸線垂直安裝，其偏差不超過10。8）若）若E小于小于0.02D,則可以不做成則可以不做成450150的圓錐形出的圓錐形出口，這樣的孔板用于測量雙向流動的流體，但這時口，這樣的孔板用于測量雙向流動的流體，但這時要求下游端面的表面粗糙度和邊緣尖銳度必須與上要求下游端面的表面粗糙度和邊緣尖銳度必須與上游端面的相同游端面的相同9）

10、孔板加工過程中，不得使用刮刀和砂布進(jìn)行修刮）孔板加工過程中，不得使用刮刀和砂布進(jìn)行修刮和打磨。和打磨。第二節(jié)第二節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置2 標(biāo)準(zhǔn)噴嘴標(biāo)準(zhǔn)噴嘴 ISAl932噴嘴的形狀由進(jìn)口端面噴嘴的形狀由進(jìn)口端面A、收縮部分第、收縮部分第一圓弧面一圓弧面B、第二圓弧面、第二圓弧面C、圓筒形喉部、圓筒形喉部E和圓和圓筒形出口邊緣保護(hù)槽筒形出口邊緣保護(hù)槽F等五部分組成。圓筒形喉等五部分組成。圓筒形喉部部E長度為長度為0.3d,其直徑即節(jié)流件開口直徑其直徑即節(jié)流件開口直徑d。加工要求：加工要求：1）d值應(yīng)是不小于值應(yīng)是不小于8個單測值的算術(shù)平均值，其中個單測值的算術(shù)平均值，其中4個是在圓筒形喉部

11、始端測得，另個是在圓筒形喉部始端測得，另4個是在其終個是在其終端測得，并且是在大致相距端測得，并且是在大致相距450角的位置上測得角的位置上測得的。要求任一單測值與平均值的差值不得超過的。要求任一單測值與平均值的差值不得超過0.05%.一、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件及其取壓裝置一、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件及其取壓裝置第二節(jié)第二節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置2）各段形線之間必須相切，不得有不光滑部分）各段形線之間必須相切，不得有不光滑部分3）當(dāng)）當(dāng)2/3,由于此時已大于管道直徑由于此時已大于管道直徑D，必須將，必須將噴嘴上游端面切去一部分噴嘴上游端面切去一部分L，使上游進(jìn)口部分，使上游進(jìn)口部分最大直徑與管道內(nèi)徑相等，以便夾持。

12、最大直徑與管道內(nèi)徑相等，以便夾持。4）噴嘴在管道上的安裝要求與標(biāo)準(zhǔn)孔板的相同。）噴嘴在管道上的安裝要求與標(biāo)準(zhǔn)孔板的相同。2 標(biāo)準(zhǔn)噴嘴標(biāo)準(zhǔn)噴嘴一、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件及其取壓裝置一、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件及其取壓裝置第二節(jié)第二節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)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。一、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件及其取壓裝置一、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件及其取壓裝置第二節(jié)第二節(jié) 標(biāo)

13、準(zhǔn)節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)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(cè)取壓孔的軸線至孔板上、法蘭取壓：上下游側(cè)取壓孔的軸線至孔板上、下游側(cè)端面之間的距離均為（下游側(cè)端面之間的距離均為（1inch)1inch)。取壓孔。取壓孔開在孔板上下游側(cè)的法蘭上開在孔板上下游側(cè)的法蘭上一、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件及其取壓裝置一、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件及其取壓裝置第二節(jié)第二節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置5 5 徑距取壓：徑距取壓： 上游側(cè)取壓孔的軸線至孔板上游端面的距離為，上游側(cè)取壓孔的軸線至孔板上游端面的距離為，下游側(cè)取壓孔的軸線至孔板下游端面的距離為。下游側(cè)取壓孔的軸線至孔板下游端面的距離為。 取壓孔必須符合單獨鉆孔取壓的全部要求，

14、取取壓孔必須符合單獨鉆孔取壓的全部要求，取壓孔中心線必須與管道中心線垂直。壓孔中心線必須與管道中心線垂直。一、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件及其取壓裝置一、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件及其取壓裝置第二節(jié)第二節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置第二節(jié)第二節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的適用范圍標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的適用范圍1. 適用范圍見書適用范圍見書183頁表頁表7-12. 流體條件流體條件1）滿管流）滿管流2）單相流）單相流3）定常流）定常流4）無相變流）無相變流5）無旋流）無旋流不應(yīng)用條件：脈動流、臨界流不應(yīng)用條件：脈動流、臨界流第二節(jié)第二節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置二二 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的管道條件標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的管道條件 要求在節(jié)流件前

15、要求在節(jié)流件前24D處的管道截面上已基本形成處的管道截面上已基本形成典型的紊流速度分布，節(jié)流件下游的阻力件不影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?；謴?fù)。響流速的正?；謴?fù)。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的要求見表：的要求見表： L1, L2的的長度取決于節(jié)流件上游第一個阻力件形式和節(jié)流長度取決于節(jié)流件上游第一個阻力件形式和節(jié)流件的件的值，表中所列數(shù)值是管道內(nèi)徑值，表中所列數(shù)值是管道內(nèi)徑D的倍數(shù)。如的倍數(shù)。如果實際的果實際的L1和和 L2 中有一個為括號內(nèi)的數(shù)值，則中有一個為括號內(nèi)的數(shù)值，則應(yīng)對流量測量的極限誤差算術(shù)相

16、加應(yīng)對流量測量的極限誤差算術(shù)相加0.5%。第二節(jié)第二節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置2）實驗研究用系統(tǒng)，）實驗研究用系統(tǒng)，L1應(yīng)至少為括號外數(shù)值的一應(yīng)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按上游第二阻力件的形式和（不論所用節(jié)流按上游第二阻力件的形式和（不論所用節(jié)流件的件的為多少）查上表為多少）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(yīng)為離應(yīng)為5D(3D)(溫度計套管直徑）或溫度計套管直徑）或20D(10D)，（溫度計套管直徑在（溫度計套管直徑

17、在0.03 0.13D)之間。之間。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(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的管道條件標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的管道條件第二節(jié)第二節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)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突然收縮，則除上述突然收縮，則除上述要求外，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?jīng)]有）如實際使用的節(jié)流件上游的阻力件的形式?jīng)]有包括在表內(nèi)，或要求的三段直管長度包括在表內(nèi)，或要求的三段直管長度(L0、L1、L2)有一個小于括號內(nèi)的數(shù)值或有兩個都在括號有一個小于括號內(nèi)的數(shù)值或有兩個都在括號內(nèi)外數(shù)值之間，則整套節(jié)

18、流裝置需單獨標(biāo)定內(nèi)外數(shù)值之間，則整套節(jié)流裝置需單獨標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的管道條件標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的管道條件第二節(jié)第二節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)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)流件前）知道節(jié)流件前L1長度上的管道內(nèi)壁的絕對粗糙長度上的管道內(nèi)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(nèi)，管道內(nèi)壁的范圍內(nèi)，管道內(nèi)壁應(yīng)沒有肉眼可見的凸凹不平應(yīng)沒有肉眼可見的凸凹不平,相對粗糙度應(yīng)在表相對粗糙度應(yīng)在表中所給出的極限內(nèi)。中所給出的極限內(nèi)。第二節(jié)第二節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置

19、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置3）為了得到精確的）為了得到精確的D值和滿足管道圓度的要求，值和滿足管道圓度的要求，應(yīng)在節(jié)流件上游應(yīng)在節(jié)流件上游0D 、及前兩者之間處取與管道、及前兩者之間處取與管道軸線垂止的三個截面，對每個截面等角距地測軸線垂止的三個截面，對每個截面等角距地測量四個管道內(nèi)徑，這十二個測量值的算術(shù)平均量四個管道內(nèi)徑，這十二個測量值的算術(shù)平均值作為值作為D值，并且平均值與任一單測值的偏差不值，并且平均值與任一單測值的偏差不大了士。并且在節(jié)流件下游端面起的大了士。并且在節(jié)流件下游端面起的2D長度長度的下游直徑段上任何一個直徑單測值與上述平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均值的偏差不得大于士3第三節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的流量公式第三節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的流量公式一、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的流出系數(shù)一、標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，其流量系數(shù)對于一定形式的標(biāo)準(zhǔn)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(guān)，有關(guān)，見書上圖。見書上圖。1 標(biāo)準(zhǔn)孔板的標(biāo)準(zhǔn)孔板的C值及不確定度值及不確定