摘要(yào):孔闆流(liú)量計 廣(guǎng)泛用于(yu)測量液(yè)體或氣(qi)體的流(liu)量,本文(wén)對選用(yòng)孔闆流(liú)量計中(zhōng)的一些(xie)複雜的(de)計算過(guo)程作了(le)一些合(he)理的簡(jiǎn)化,同時(shí)提供了(le)程序算(suan)法。
　　孔闆(pan)流量計(ji)構造簡(jian)單、制造(zao)方便。因(yīn)此,盡管(guan)其能量(liàng)損失較(jiào)大,工業(yè)上及實(shí)驗室中(zhōng)仍被廣(guang)泛用于(yú)測量液(ye)體或氣(qì)體的流(liú)量。
當流(liu)量已定(dìng),要求選(xuǎn)擇合适(shì)的孔闆(pǎn)流量計(jì),或孔闆(pǎn)流量計(jì)已定,要(yao)求核算(suan)給定條(tiao)件下的(de)經濟技(ji)術指标(biāo)時,雖然(rán)給定的(de)條件不(bu)同,但問(wen)題的焦(jiao)點卻完(wán)全一緻(zhì),即需要(yao)根據流(liú)量确定(dìng)孔闆流(liú)量計的(de)孔流系(xì)數或根(gēn)據孔闆(pǎn)流量計(ji)的銳孔(kǒng)截面與(yǔ)管道截(jié)面之比(bi)核算孔(kǒng)流系數(shù)。确定孔(kong)闆流量(liàng)計的孔(kǒng)流系數(shu)實際上(shang)是一複(fú)雜的非(fei)線性函(hán)數及方(fāng)程組的(de)求解過(guò)程,随着(zhe)計算機(jī)的廣泛(fàn)應用,給(gei)此類求(qiú)解過程(cheng)帶來了(le)便利。本(ben)文闡述(shù)了選用(yòng)孔闆流(liu)量計時(shi)計算中(zhōng)的一些(xie)合理的(de)簡化過(guo)程,同時(shí)提供了(le)程序算(suan)法。
1标準(zhun)孔闆流(liu)量系數(shù)C0與Re、A0/A1的關(guān)系
　　根據(jù)孔闆流(liú)量計測(ce)壓方式(shì)、結構尺(chi)寸及加(jiā)工狀況(kuàng)等均已(yǐ)規定的(de)标準孔(kong)闆,其流(liú)量系數(shu)C0可寫成(chéng)以下函(hán)數關系(xì):
C0= F(Re,A0/A1) (2)
式中Re= d1u1ρ/μ,即(jí)爲以圓(yuan)管管徑(jing)d1計算的(de)雷諾數(shu),A0/A1爲孔闆(pan)銳孔截(jie)面A0與圓(yuan)管截面(mian)A1之比值(zhí)。
　　由實驗(yàn)獲得的(de)标準孔(kong)闆流量(liang)系數C0與(yǔ)Re、A0/A1的關系(xì)[1]可知,當(dang)Re增大至(zhi)一定值(zhi)後C0不再(zài)随Re變化(huà),即當Re≥ Rec時(shi),(2)式可寫(xiě)成:
C0= F'(A0/A1) (3)
　　Rec稱臨(lin)界雷諾(nuo)數,不同(tóng)A0/A1的各标(biāo)準孔闆(pan)其C0、Rec列于(yú)表1中,根(gēn)據(1)式,流(liu)量計測(cè)定流量(liàng)時必須(xū)有确定(dìng)的C0,故由(yóu)Rec來确定(dìng)其能準(zhun)确測出(chu)的最小(xiǎo)流量Vmin。

2孔(kong)闆流量(liang)計的阻(zu)力損失(shī)與測量(liang)範圍
　　孔(kong)闆流量(liàng)計的能(néng)量損失(shi)較大,流(liu)體在流(liu)道收縮(suo)中和在(zai)孔闆前(qian)後的突(tu)然縮小(xiao)與突然(ran)擴大中(zhong)均會造(zào)成阻力(li)損失。孔(kong)闆流量(liang)計的阻(zǔ)力損失(shī)hf可寫成(chéng):
hf=ζu02/2=ζC02gR(ρi-ρ)/ρ (4)
　　式(4)中的(de)ζ爲局部(bù)阻力系(xi)數,其值(zhi)一般取(qǔ)0.8,式中R值(zhi)爲U形壓(yā)差計的(de)讀數,其(qi)表明孔(kǒng)闆銳孔(kong)截面(A0)越(yue)小,銳孔(kǒng)流速u0越(yue)大,讀數(shù)R值越大(da),則阻力(lì)損失hf随(sui)之增大(dà)。由于流(liu)量V與銳(rui)孔流速(su)u0成正比(bi),故R∝V2。由此(cǐ)可見,流(liú)量的微(wēi)小變化(huà)将導緻(zhi)讀數R的(de)較大變(bian)化,而R值(zhí)受U形壓(yā)差計的(de)長度的(de)制約,R有(yǒu)一最大(dà)值Rmax;由于(yú)視差原(yuán)因,R越小(xiǎo),孔闆流(liu)量計的(de)相對誤(wù)差越大(da),故在允(yun)許誤差(chà)下,R有一(yī)最小值(zhi)Rmin。

　　若(ruo)要擴大(da)孔闆流(liú)量計的(de)測量範(fan)圍,勢必(bì)要使Rmax增(zeng)大,而Rmax的(de)大小則(zé)完全與(yu)U形壓差(cha)計的長(zhǎng)度有關(guan),況且孔(kong)闆流量(liang)計測量(liàng)範圍增(zēng)大,其阻(zu)力損失(shī)驟增,經(jing)濟上很(hen)不合算(suàn)。
　　因此,孔(kong)闆流量(liang)計在測(ce)定流量(liàng)時有一(yī)允許測(cè)量範圍(wei),此範圍(wei)又受R值(zhi)Rmin與Rmax的影(yǐng)響。在确(que)定的孔(kong)闆流量(liàng)計情況(kuàng)下(即A0/A1一(yi)定),由R值(zhí)的範圍(wéi)可以确(que)定流量(liang)V的範圍(wei)Vmax與Vmin:

3孔闆(pǎn)流量計(ji)的選用(yong)
　　當所測(cè)定的流(liú)量範圍(wei)被确定(ding)以後,從(cong)經濟的(de)角度出(chū)發,應選(xuǎn)擇合适(shì)的流量(liàng)計,其給(gěi)定的條(tiáo)件通常(cháng)有以下(xia)内容:
測(cè)定流量(liàng)範圍:Vmin∽ Vmax
輸(shu)送管道(dào)管徑:d1
輸(shū)送流體(ti)物性:密(mi)度μ;粘度(du)ρ
壓差計(ji)的數據(jù):介質密(mi)度ρi;讀數(shu)允許相(xiang)對誤差(chà)α;讀數允(yun)許絕對(duì)誤差δ;最(zuì)大刻度(dù)R。
根據讀(du)數允許(xu)相對誤(wu)差和讀(du)數允許(xǔ)絕對誤(wù)差可以(yǐ)計算适(shì)合流量(liàng)範圍的(de)最小雷(lei)諾數:
Remin= 4ρVmin/πd0μ (9)
　　用(yòng)所求出(chū)的Remin值看(kan)作臨界(jie)雷諾數(shu)Rec與表(1)對(dui)照,選取(qǔ)最爲接(jiē)近的标(biāo)準孔闆(pǎn)流量計(jì),以其對(dui)應的C0,A0/A1代(dai)入(5)至(8)式(shì)計算,若(ruo)孔闆流(liu)量計阻(zǔ)力損失(shi)太大(Rmax> R)或(huo)讀數相(xiang)對誤差(chà)不符合(hé)要求(δ/Rmin>α),都(dōu)需要重(zhòng)新選擇(ze)孔闆(即(ji)使A0/A1= A0/A1+ 0.1),計算(suan)步驟或(huò)算法如(ru)圖1所示(shi),如此反(fan)複進行(háng),可以十(shí)分快捷(jié)地選擇(zé)到最爲(wei)适宜的(de)孔闆。
　　當(dang)管路上(shàng)已經裝(zhuāng)有标準(zhun)孔闆流(liú)量計時(shi),需要計(jì)算孔闆(pan)流量計(ji)允許的(de)流量範(fan)圍及校(xiào)核Re值,有(yǒu)時符合(hé)讀數允(yun)許相對(duì)誤差的(de)U形壓差(chà)計最小(xiao)刻度所(suo)對應的(de)流量下(xià)管内流(liú)體的Re值(zhí)達不到(dào)标準孔(kong)闆流量(liang)計的臨(lin)界雷諾(nuo)值(即Remin< Rec)時(shi),其Vmin則用(yong)下式計(jì)算:
Vmin= 0.7854Recd0/ρ (10)
當流(liu)量計被(bei)确定以(yǐ)後,往往(wǎng)需要得(de)知流量(liang)與壓差(cha)的關系(xi),算法的(de)最後給(gei)出了對(duì)應的輸(shu)出過程(chéng)。
4結束語(yǔ)
　　用計算(suan)機來選(xuǎn)擇孔闆(pǎn)流量計(jì),準确而(er)又快捷(jie),同時又(yòu)避免了(le)人爲的(de)經驗判(pàn)斷以及(jí)試差計(jì)算的麻(má)煩。流量(liang)計的合(he)理選用(yong),方便實(shi)驗操作(zuò),同時對(dui)減小實(shí)驗數據(ju)的誤差(chà)具有重(zhòng)要意義(yì)。本文提(ti)出了選(xuan)用孔闆(pǎn)流量計(jì)的計算(suan)步驟與(yǔ)算法,并(bìng)對某些(xiē)計算過(guo)程如查(chá)圖等作(zuo)了必要(yào)的簡化(hua),算法的(de)最後還(hai)給出了(le)選用孔(kǒng)闆流量(liàng)計後流(liú)量與壓(yā)差的關(guan)系,供應(yīng)用時參(can)考。

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