节流式流量计新1教学提纲.ppt

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1、节流式流量计新1 第一节第一节 标准节流装置标准节流装置 一、一、标准节流装置的组成与类型标准节流装置的组成与类型 标标准准节节流流装装置置由由三三部部分分组组成成：节节流流件件、取取压压装装置置、测测量量直直管管段（节流件前段（节流件前10D10D，后，后5D5D）。1.1.节流件的结构形式节流件的结构形式（1 1）标准孔板）标准孔板 标标准准孔孔板板结结构构简简单单，加工方便，价格便宜。加工方便，价格便宜。它它的的特特征征孔孔径径是是节节流流孔前段圆筒形孔径孔前段圆筒形孔径d d。标标准准孔孔板板两两侧侧的的压压力力差差信信号号可可以以采采用用角角接接取取压压、法兰取压和径距取压。法兰取压

2、和径距取压。（2 2）标准喷嘴）标准喷嘴 标准喷嘴有两种结构形式：标准喷嘴有两种结构形式：ISA1932ISA1932喷嘴、长径喷嘴。喷嘴、长径喷嘴。当当 d d2 2D D3 3时，还应在入口部分切除一部分圆廓形收缩段。其应时，还应在入口部分切除一部分圆廓形收缩段。其应切去的长度为切去的长度为 (a)高比值高比值(0.250.8)(b)低比值低比值(0.20.5)长径喷嘴长径喷嘴 经典文丘里管经典文丘里管文丘里喷嘴文丘里喷嘴 2.2.取压装置取压装置(1)(1)角接取压角接取压 分为分为环室取压环室取压和和单独钻孔取压单独钻孔取压,上、下侧压力在节流件上、下侧压力在节流件前后端面处取出。前后

3、端面处取出。(2)(2)法兰取压装置法兰取压装置 上、下侧压力在连接法兰上距节流件前上、下侧压力在连接法兰上距节流件前后端面后端面25.4mm25.4mm处取出。处取出。(3)(3)径距取压径距取压 上上、下下侧侧压压力力在在测测量量管管段段上上距距节节流流件件前前端端面面 和和后后处处取出。取出。我国我国GB/T2624GB/T26249393标准中规定的标准节流装置有：标准中规定的标准节流装置有：角接取压标准孔板、法兰取压标准孔板、角接取压标准孔板、法兰取压标准孔板、D D和和 D D取取 压标准孔板、角接取压标准喷嘴（压标准孔板、角接取压标准喷嘴（ISA1932ISA1932喷嘴）、长喷

4、嘴）、长 径喷嘴（径喷嘴（D D和和 D D取压）、经典文丘里管（入口圆筒段取压）、经典文丘里管（入口圆筒段上取压和喉部取压）、文丘里喷嘴（上游角接取压和喉部取压）。上取压和喉部取压）、文丘里喷嘴（上游角接取压和喉部取压）。角角 接接 取取 压压 标标 准准 孔孔 板板 的的 适适 用用 范范 围围：d d12.5mm12.5mm，50mm50mmD D1000mm1000mm，0.20.20.750.75，ReReD D5105103 3（0.20.20.450.45），），ReReD D10104 4（0.450.45）。）。法法兰兰取取压压和和径径距距取取压压标标准准孔孔板板的的适适用用

5、范范围围：d d12.5mm12.5mm，50mm50mmD D1000mm1000mm，0.20.20.750.75，ReReD D126012602 2D D（D D：m m）。）。ISA1932ISA1932喷嘴角接取压装置有单独钻孔和环室取压。喷嘴角接取压装置有单独钻孔和环室取压。ISA1932ISA1932喷嘴的适用范围：喷嘴的适用范围：50mm50mmD D500mm500mm，0.300.300.800.80，7107104 4ReReD D10107 7（0.300.300.440.44时），时），2102104 4ReReD D10107 7（0.440.440.800.80

6、时）。时）。二、适用的流体条件二、适用的流体条件 标标准准节节流流装装置置适适用用于于测测量量圆圆形形截截面面管管道道中中的的单单相相、均均质质流流体体，即即是是可可压压缩缩的的（气气体体）或或认认为为不不可可压压缩缩的的（液液体体）牛牛顿顿流体流体;要要求求流流体体充充满满管管道道；流流体体流流动动是是稳稳定定的的或或随随时时间间缓缓变变的的；流动不可以是脉动流和旋转流，流束与管道轴线平行；流动不可以是脉动流和旋转流，流束与管道轴线平行；流流体体流流经经节节流流件件前前流流动动应应达达到到充充分分紊紊流流，在在节节流流件件前前后后一一定距离内不发生相变或析出杂质；流速小于音速。定距离内不发生

7、相变或析出杂质；流速小于音速。三、适用的管道条件三、适用的管道条件 1.1.管管道道内内表表面面光光滑滑的的判判定定是是应应不不超超过过表表4-14-1、表表4-24-2给给出出的的相对粗糙度上限值。相对粗糙度上限值。表表 4-1 4-1 标准孔扳上游管段相对粗糙度（标准孔扳上游管段相对粗糙度（K Kc/c/D D）上限值）上限值 表表 4-2 ISA19324-2 ISA1932喷嘴上游管段相对粗度（喷嘴上游管段相对粗度（K Kc/c/D D）上限值）上限值 2.2.节流件前后应有足够长的直管段节流件前后应有足够长的直管段L L 节节流流件件上上游游阻阻流流件件的的形形式式及及上上下下游游阻

8、阻流流件件的的位位置置将将影影响响流流速速分分布布，节节流流孔孔d d与与管管道道内内径径D D之之比比=d=dD D（直直径径比比）也也将将影影响响流流速速分分布布。在在节节流流件件前前后后有有足足够够的的直直管管段段，不不然然就保证不了测量的精确度。就保证不了测量的精确度。最最小小直直管管段段L L由由三三段段长长度度（l l0 0，l l1 1，l l2 2）组组成成，l l1 1是是节节流流件件与与上上游游第第一一阻阻流流件件之之间间的的直直管管段段最最小小长长度度，由由第第一一阻阻流流件件形形式式和和值值决决定定，按按下下表表查查算算。l l0 0是是上上游游第第一一阻阻流流件件与与

9、上上游游第第二二阻阻流流件件之之间间的的直直管管段段，由由第第二二阻阻流流件件的的形形式式和和=0.7=0.7（无无论论的的实实际际值值为为多多少少）决决定定，按按下下表表给给出出值值的的一一半半计计算算。l l2 2是是节节流流件件到到下下游游阻阻流流件件直直管管段段的的最最小小长长度度，无论上游阻流件的形式如何均决定于无论上游阻流件的形式如何均决定于的值，由下表查算。的值，由下表查算。3.3.适用于圆形截面管道适用于圆形截面管道 测量段管道应被流体充满。测量段管道应被流体充满。节流件及取压装置安装在两圆形直管之间。节流件及取压装置安装在两圆形直管之间。在在所所要要求求的的整整个个直直管管段

10、段长长度度上上，管管道道截截面面应应该该是是圆圆形形的的，没没有有特特殊殊要要求求，只只是是在在邻邻近近节节流流装装置置附附近近对对管管道道的的圆圆度度有有特特殊要求，这在殊要求，这在“标准标准”中有详细规定。中有详细规定。对对于于管管道道的的粗粗糙糙度度、节节流流件件上上游游10D10D、下下游游5D5D（测测量量直直管管段段），要要求求满满足足给给出出的的相相对对粗粗糙糙度度上上限限值值，L L的的其其余余部部分分和和L L以远的管道可以是粗糙的。以远的管道可以是粗糙的。四、压力损失四、压力损失 压压力力损损失失与与直直径径比比和和流流速速（或或流流量量）有有关关，通通过过实实验验可可得得

11、到到它它们们之之间间的的关关系系。对对于于角角接接标标准准孔孔板板、法法兰兰标标准准孔孔板板、径径距距标标准准孔孔板板、ISA1932ISA1932喷喷嘴嘴、长长径径喷喷嘴嘴等等标标准准节节流流装装置置的的压压力力损损失失可可以用下式近似计算：以用下式近似计算：五、标准节流装置的误差五、标准节流装置的误差 按按照照“标标准准”进进行行节节流流装装置置的的设设计计、制制造造、安安装装、使使用用时时，其其基本误差基本误差是按照是按照“标准标准”中提供的计算公式进行计算的。中提供的计算公式进行计算的。当当设设计计、制制造造、安安装装、使使用用等等环环节节中中有有违违背背“标标准准”要要求求时时，则则

12、将将由由此此产产生生附附加加误误差差。附附加加误误差差的的极极性性与与大大小小或或修修正正系系数数是通过大量实验确定的。是通过大量实验确定的。第二节第二节 流量公式流量公式 流流量量公公式式就就是是差差压压和和流流量量之之间间的的关关系系式式。它它是是通通过过伯伯努努利方程和流动连续性方程来推导。利方程和流动连续性方程来推导。一、不可压缩流体的流量公式一、不可压缩流体的流量公式 流流体体在在管管道道中中发发生生节节流流时时，管管道道中中各各处处的的流流速速变变化化及及压压力变化情况见图所示。力变化情况见图所示。对对于于一一定定常常的的流流动动，在在截截面面A A和和截截面面B B处处将将满满足

13、足流流体体质质量量守守恒恒和和能能量量守守恒恒。在在充充分分紊紊流流的的理理想想情情况况下下，流流体体流流动动连连续性方程和伯努利方程为续性方程和伯努利方程为由上两式解方程组，可得由上两式解方程组，可得引入如下几个参数：引入如下几个参数：（收缩系数）（截面比）（取压系数）可写成：可写成：所以，可得质量流量：所以，可得质量流量：定义流量系数定义流量系数和流出系数和流出系数C C：于是，于是，不可压缩流体的流量公式为不可压缩流体的流量公式为 二、可压缩流体的流量公式二、可压缩流体的流量公式 为方便起见，规定公式中的密度仍使用节流件前的流体为方便起见，规定公式中的密度仍使用节流件前的流体密度密度1

14、1，和和C C值仍取相当于不可压缩流体时的数值，而把值仍取相当于不可压缩流体时的数值，而把全部的流体可压缩性对流体系数和流出系数的影响用一个流全部的流体可压缩性对流体系数和流出系数的影响用一个流束膨胀系数束膨胀系数来考虑。当流体为不可压缩性流体时，来考虑。当流体为不可压缩性流体时，=1=1。所以流量公式可统一写成：所以流量公式可统一写成：流量公式中各量的单位为：体积流量流量公式中各量的单位为：体积流量q qV Vm m3 3/s/s；质量流量；质量流量q qm mKg/sKg/s；直径；直径d d或或D Dm m；密度；密度1 1kg/mkg/m3 3；差压；差压p pPaPa。流量公式的实用

15、形式流量公式的实用形式:流量公式中各量的单位为：体积流量流量公式中各量的单位为：体积流量q qV Vm m3 3/h/h；质量流量；质量流量q qm mKg/hKg/h；直径；直径d d或或D Dmmmm；密度；密度1 1kg/mkg/m3 3；差压；差压p pPaPa。三、标准节流装置的流出系数三、标准节流装置的流出系数C C值及其不确定度值及其不确定度 对对于于一一定定形形式式的的标标准准节节流流装装置置，其其流流量量系系数数和和流流出出系系数数C C仅仅与与和和雷雷诺诺数数ReReD D有有关关。当当雷雷诺诺数数大大到到一一定定值值后后，和和C C就与雷诺数值无关，趋于一定值。就与雷诺数

16、值无关，趋于一定值。1 1标准孔板的标准孔板的C C值及其不确定度值及其不确定度 只只要要所所使使用用管管道道在在节节流流件件上上游游侧侧10D10D长长度度内内的的粗粗糙糙度度不不超超过过前前节节所所列列的的限限值值，C C的的数数值值按按下下列列公公式式计计算算。在在规规定定条条件件下下，流出系数流出系数C C主要取决于主要取决于ReReD D、，即，即 C C=f f(ReReD D,)。对于角接取压标准孔板：对于角接取压标准孔板：对于法兰取压标准孔板：对于法兰取压标准孔板：（D D：mmmm，D D202058.6mm58.6mm）（D D：mmmm，D D20 20 58.6mm0.

17、60.6，ccC C=（2 2-0.4-0.4）。四、标准节流装置的流束膨胀系数四、标准节流装置的流束膨胀系数值及其不确定度值及其不确定度 标标准准节节流流装装置置的的形形式式确确定定后后，其其流流束束膨膨胀胀系系数数值值决决定定于于p p/p p1 1、和和值值。其其中中是是被被测测流流体体的的等等熵熵指指数数，对对于于过过热热蒸蒸汽可近似取汽可近似取1.31.3，对空气，对空气=1.4=1.4。为为限限制制流流体体可可压压缩缩性性对对流流量量测测量量的的影影响响，标标准准规规定定节节流流装装置置的的p p/p p1 10.250.25，即，即p p2 2/p p1 10.750.75。上上

18、述述三三种种取取压压方方式式的的标标准准孔孔板板的的值值是是由由实实验验确确定定的的，可可用用如下的经验公式计算：如下的经验公式计算：、p p/p p1 1和和是已知且无误差，则标准孔板是已知且无误差，则标准孔板值的百分率值的百分率 不确定度不确定度 （概率（概率9595）为）为4%4%。标标准准喷喷嘴嘴的的流流束束膨膨胀胀系系数数值值是是根根据据等等熵熵流流动动过过程程直直接接从从理理论论上上推推导导出出来来的的。由由于于流流动动过过程程不不可可能能是是等等熵熵过过程程，所所以以存存在在误误差差，从从理理论论上上推推导导出出计计算算标标准准喷喷嘴嘴的的公公式式如如下：下：其中其中 标标准准喷

19、喷嘴嘴值值的的百百分分率率不不确确定定度度 =2=2%，置置信信概概率率为为9595。第三节第三节 标准节流装置的设计计算标准节流装置的设计计算 关于标准节流装置的计算一般包括有三类命题：关于标准节流装置的计算一般包括有三类命题：流量计算；流量计算；标准节流装置的设计计算；标准节流装置的设计计算；最大差压值的计算（选配差压计问题）。最大差压值的计算（选配差压计问题）。这三类命题在实际中最常用到的是这三类命题在实际中最常用到的是、类命题。类命题。一、流量计算一、流量计算 流流量量计计算算的的已已知知条条件件为为：管管道道直直径径D D2020、管管道道材材料料、管管道道新新旧旧程程度度，节节流流

20、件件前前后后安安装装阻阻力力件件情情况况，节节流流件件型型式式、节节流流孔孔径径d d2020、节节流流件件材材料料，流流体体及及工工作作压压力力p p、工工作作温温度度t t，节节流装置输出的差压值流装置输出的差压值p p。要求：计算输出的差压值要求：计算输出的差压值p p对应的流量对应的流量。思考：计算的步骤是什么？思考：计算的步骤是什么？要要完完成成已已知知条条件件下下的的流流量量计计算算（求求p p对对应应的的流流量量q qm m），所依据的基本公式是流量公式：所依据的基本公式是流量公式：从从流流量量公公式式中中可可以以看看出出，p p、1 1、d d t t 、都都是是直直接接或或间

21、间接接已已知知的的，而而流流出出系系数数C C=f f(，ReReD D）是是未未知知的的（认认为为测测量量直直管管段段相相对对粗粗糙糙度度不不超超过过规规定定的的上上限限值值）。因因此此不不能能用用流流量量公公式式直直接接计计算算出出所所需需计计算算的的流流量量值值。由由于于已已知知雷雷诺数诺数ReReD D的计算公式：的计算公式：同时同时 C C=f f(，ReReD D）联立立以以上上三三式式，即即求求解解上上述述代代数数方方程程组，就就可可以以得得到到问题要求要求计算的流量算的流量q qmm值。（）辅助计算（）辅助计算 根根据据已已知知条条件件，通通过过查查表表和和相相应应的的计计算算

22、给给出出解解上上述述方方程程组组所所必需的参数值，这些计算称为辅助计算。要计算的量值有：必需的参数值，这些计算称为辅助计算。要计算的量值有：工工作作压压力力p p1 1 =p pe e +p p0 0 (p pe e 表表压压；p p0 0 大大气气压压力力)、流流体体密密度度1 1（p p，t t）(查查表表)、流流体体粘粘度度（p p，t t）(查查表表)、管管道道线线膨膨胀胀系系数数D D（查查表表）、节节流流件件线线膨膨胀胀系系数数d d（查查表表）、流流体体的的等等熵熵指指数数（过过热热蒸蒸汽汽=1.3=1.3；空空气气=1.4=1.4）；节节流流件件工工作作温温度度下管道直径下管道

23、直径D D和节流件的节流孔径和节流件的节流孔径d d，即，即D Dt t、d d t t，节流件直径比，节流件直径比。（二）迭代计算（二）迭代计算 在在计计算算流流体体流流量量时时，由由于于流流量量公公式式中中的的未未知知数数不不只只一一个个，且且未未知知数数之之间间有有一一定定的的关关系系，所所以以通通常常需需用用迭迭代代算法求解算法求解，迭代计算中的一个不变量：，迭代计算中的一个不变量：迭代计算中的变量：迭代计算中的变量：迭代方程为：迭代方程为：故迭代计算流程如图所示。故迭代计算流程如图所示。二、补偿方法二、补偿方法1.1.流量示值的压力、温度修正流量示值的压力、温度修正流量仪表的显示值；流量仪表的显示值；被测流量值。被测流量值。2 2、自动补偿、自动补偿 在线测量时，自动取得现时的工况参数（温度、压力、差在线测量时，自动取得现时的工况参数（温度、压力、差压）后，由仪表自动进行流体密度或其他参数值的计算。压）后，由仪表自动进行流体密度或其他参数值的计算。发电机冷却水流量孔板发电机冷却水流量孔板此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢