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孔闆節(jie)流式流量計(jì)研究
發布時(shi)間:2025-12-17 |
1前言
在實(shi)際的生産過(guò)程中,爲了有(yǒu)效地進行操(cāo)作、控制和監(jiān)督,常🍓常需要(yào)檢測各種流(liú)體的流量。流(liu)量檢測儀表(biǎo)是發展生産(chan),節☁️約能源,改(gai)進産品質量(liàng),提高經濟效(xiào)益和管理水(shuǐ)平的重要工(gong)具,同時也是(shì)工業自動化(hua)儀表和裝置(zhì)中的重要儀(yí)☀️表之一。
在流(liu)量檢測中有(yǒu)體積流量和(hé)質量流量兩(liǎng)種方式💋進行(hang)測量。質量流(liú)量常常需要(yao)被測物的密(mi)度來進行檢(jiǎn)測,而被測物(wu)中含有一定(ding)的雜質導緻(zhì)測量的正确(que)。所以在這種(zhǒng)情況⚽下體積(jī)☀️流量的優勢(shi)就體現出來(lái)了。
在體積流(liu)量中有一種(zhǒng)測量裝置———差(cha)壓式流量計(jì)受歡迎。差壓(yā)式流量計具(jù)有結構簡單(dan)、價格合理、使(shǐ)用方便的優(you)勢,成爲目前(qián)工業生産中(zhōng)應用的一種(zhong)流量計。
2流量(liang)計的分析及(jí)改進
2.1差壓式(shì)流量計
差壓(ya)式流量計是(shi)基于流體的(de)節流原理。它(tā)是利用流體(tǐ)✂️流經節流裝(zhuāng)置時産生的(de)壓力差來進(jin)行計算測出(chu)流量💃的。在流(liu)通❗管道上設(shè)置一個流動(dòng)阻力件,當流(liu)體流經阻力(lì)件時将産生(sheng)壓力差,而這(zhe)個壓力差與(yu)流體🈲流量之(zhī)間有确定的(de)一個數值關(guān)系,通過測量(liang)出這個壓力(li)差就可🐇以求(qiú)得流體流量(liang)。
産生差壓的(de)裝置有許多(duo)種,包括節流(liú)裝置、動壓管(guǎn)、均速🥵管、彎管(guǎn)等。在節流裝(zhuāng)置中常用的(de):孔闆流量計(ji)、噴嘴、文丘利(lì)管等。這裏主(zhǔ)要分析闆孔(kǒng)型節流裝置(zhi)和運㊙️用。
2.2節流(liu)式流量計
孔(kong)闆節流式流(liú)量計可用于(yu)測量液體、氣(qi)體或蒸汽的(de)流量。此流量(liang)計是🥵應✍️用成(cheng)熟🍓的差壓式(shì)流量計,至今(jin)在流量儀表(biǎo)中占有重要(yào)的地位。
節流(liu)式流量計中(zhōng)産生差壓的(de)裝置稱節流(liú)裝置,其主體(ti)是一🍓個局部(bu)收縮阻力件(jiàn),稱爲節流元(yuán)件。通過節流(liu)元件改變流(liú)體流通截面(miàn),從而在節流(liu)元件前後形(xíng)成壓力差。節(jiē)流裝置分爲(wèi)标準節流裝(zhuāng)置和非标準(zhun)節流🔱裝置,标(biao)準節流裝置(zhi)的研究最爲(wei)充分,裝置型(xíng)式已經♉标準(zhun)化和通用化(huà),隻需要☀️根據(ju)有關标準進(jìn)行設計計🐪算(suan),嚴格按照加(jia)工要求和安(an)裝💯要求,這樣(yàng)的節流裝置(zhì)不需要經過(guo)單獨标定就(jiu)可以使用。而(ér)非标準節流(liú)裝置用以解(jiě)決髒污和高(gāo)黏度流體的(de)流量測量問(wen)題,尚缺乏足(zu)🚶♀️夠的實驗數(shù)據,因此沒有(yǒu)标準化。
節流(liú)式流量計的(de)特點是結構(gòu)簡單,無可動(dòng)部件;可🙇♀️靠💞性(xing)較高🛀;複現性(xìng)能好;适應性(xing)較廣,它适用(yòng)于各種工況(kuàng)下的單相流(liu)體,适用🏃🏻的管(guan)道直徑範圍(wéi)寬,可以配用(yòng)通用差壓💰計(ji);節流裝置已(yi)有标準化型(xíng)式。其主🔞要缺(que)點是🍓安裝要(yào)求嚴格;流量(liang)計前後要求(qiu)較長的直管(guǎn)段;測量範圍(wéi)窄,一般範圍(wei)度爲3∶1;壓力損(sǔn)失較大;對于(yu)較小直徑管(guǎn)道測量比較(jiao)✌️困難,精度不(bú)夠🍓高。
2.3節流原(yuán)理與流量方(fāng)程
首先介紹(shào)流量計算方(fāng)程中需要用(yong)到的參數及(jí)其意義:
ρ—流體(ti)密度;
D、A1—管道直(zhi)徑和截面積(ji);
d2、A2—流束最細處(chù)(即截面B處)流(liú)束直徑和截(jié)面積;
d、A0—孔闆開(kāi)孔直徑和開(kai)孔截面積;
P1、P2—孔(kǒng)闆前後固定(ding)位置處靜壓(yā)力。
管(guǎn)道中流動的(de)流體具有一(yi)定的能量,即(ji)靜壓能和💃🏻動(dòng)能,并且這兩(liǎng)種能量可以(yi)相互轉化。可(ke)以明顯看出(chu)孔闆前㊙️後流(liú)體的速度和(he)靜壓力的變(bian)化情況。流體(tǐ)在截🔴面A以前(qian),靜壓力爲P11,流(liú)速爲υ1,當流體(ti)靠近孔闆🏃🏻♂️時(shi),管壁處🏃♂️的流(liú)體此時受到(dao)的阻擋最大(dà)💃,使得部分動(dong)能轉換爲🚶♀️了(le)靜壓能,導緻(zhì)靜壓力升高(gāo),産生靠近管(guǎn)壁流體與管(guǎn)道中心流體(tǐ)間的徑向壓(ya)差,從而使得(de)靠近管壁流(liú)體的流向與(yǔ)管道軸線相(xiang)傾斜,形成了(le)♈流速收縮運(yun)動。由于慣性(xing)的作用,流🔞束(shù)最細處在孔(kǒng)闆後的截面(miàn)B處,此時流速(su)υ2最大,而靜壓(yā)力P22最小,之🐉後(hou)流束漸漸擴(kuò)大,到截面C處(chù)完全複原,流(liú)速υ3=υ1.
由于節流(liu)裝置的存在(zài),流體形成的(de)局部渦流和(hé)克☎️服摩🚶擦力(lì),消⛱️耗部分能(neng)量,所以流體(tǐ)的靜壓力不(bu)能恢複🧡到原(yuán)來的數值P11,壓(yā)力損失值爲(wèi)δP=P11-P3.
流量方程的(de)推導:
由于最(zuì)小流束截面(miàn)B的位置是不(bú)固定的,會随(sui)流體性質和(he)直徑比β=d/D變化(huà)而變化,因此(cǐ)不可能取得(dé)最小截面壓(yā)力,而隻能取(qu)出固定取壓(ya)位置處的壓(ya)力差ΔP=P1-P2,又因爲(wei)🏃🏻♂️d2,A2無法測量,故(gu)用🔞節流元件(jiàn)開孔直徑d和(he)開孔面積A0代(dai)替。
節流元件(jian)的型式、取壓(yā)方式、節流裝(zhuāng)置開孔直徑(jing)、管道直徑和(he)流體的流動(dòng)狀态都會影(ying)響α。
2.4改善措施(shī)與應用領域(yù)
由于差壓式(shì)流量計具有(you)結構簡單、價(jià)格合理、使用(yong)方便的優點(diǎn)🌂,許多人都喜(xi)歡使用。但是(shì)在現場實際(ji)應用中,往往(wang)有較大的測(cè)量誤差,這是(shi)由于選型、設(she)🙇♀️計計算、加工(gong)制造和維護(hu)不當造成的(de)。針對這些狀(zhuang)況給出了一(yi)些改善措施(shi),提高測量正(zheng)确⭐度。
2.4.1使用标(biāo)準孔闆
标準(zhǔn)孔闆的β=d/D在0.2~0.75左(zuo)右。爲了方便(bian)計算可取0.5。但(dan)是由于标準(zhǔn)孔闆測量精(jīng)度低,壓力損(sun)失大,隻用于(yu)清潔流✔️體。
2.4.2節(jie)流裝置的設(she)計和計算。
(1)已(yǐ)知管内直徑(jìng)和現場布置(zhì)情況,并且已(yi)知流體的🔴性(xing)質和工作參(can)數,給出流量(liang)測量範圍,要(yao)求設計标準(zhun)節流裝置。這(zhe)種情況下的(de)設計隻要将(jiang)自己選擇的(de)節流型式,測(ce)量範圍還有(yǒu)節🈚流元件的(de)開孔尺寸等(deng)交給廠🈲家。廠(chang)家有完整的(de)手冊和軟件(jiàn),可以按照用(yòng)戶的要求提(tí)供。
(2)已知管道(dao)内徑和節流(liú)元件開孔尺(chi)寸、取壓方式(shi)、被測流體參(can)🛀🏻數等必要條(tiáo)件。要求根據(ju)所測得的差(chà)壓值計算流(liu)量。這一般🌂是(shì)實🌂驗的工作(zuo)需要,爲了更(geng)加正确地😍求(qiu)得流量,此時(shi)需要我們同(tong)時正确地測(ce)量流體的溫(wēn)💁度、壓力參數(shu)。
3結論
在實際(ji)生活中差壓(ya)式流量計的(de)優點明顯,現(xiàn)在市場上所(suo)🥵使用🌈的流量(liang)檢測裝置大(da)部分都是差(chà)壓式流量計(ji)。孔闆節流式(shì)☎️流量計作爲(wei)其中的代表(biao)應用廣泛。在(zài)長期的使用(yong)中手冊數🚶♀️據(ju)資料齊全,對(duì)我們而言是(shì)十㊙️分有利的(de)。我們隻要按(an)照标準來确(què)定自己的參(can)數大🐉小。按照(zhào)計算⁉️方便和(hé)加工容易的(de)考慮。
開孔尺(chǐ)寸、工作參數(shù)等要求。按照(zhao)這種方法,用(yong)戶可以自己(ji)簡單✂️準确計(jì)算出自己生(shēng)産中所需的(de)測量裝置;而(er)在💘實驗工作(zuò)中,要💯求數據(jù)的更加正确(que)和嚴謹,往往(wǎng)一個數據會(huì)保留到小數(shu)點後面幾位(wèi),這樣在計算(suàn)時如果出現(xiàn)📞平方開根号(hao)現象會使得(dé)結果🍉更加複(fú)雜,導緻制作(zuò)加工難度的(de)上升。如果合(he)理取值後計(jì)算結果十分(fen)方便,對于計(jì)算加工都是(shi)有幫助的。這(zhe)樣對于裝置(zhì)可以🔴更加合(hé)理,生産力有(yǒu)了更⛷️大💋的提(ti)高。
相信在未(wei)來孔闆節流(liu)式流量計會(hui)有更大的發(fā)展和改善,會(huì)有一批節流(liú)式流量計的(de)出現投入到(dào)更廣更深的(de)市場運用中(zhong)去。
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