孔闆(pan)節流式(shi)流量計(ji)研究 發(fa)布時間(jian):2025-11-26
1前言 在(zai)實際的(de)生産過(guo)程中,爲(wei)了有效(xiao)地進行(hang)操作、控(kong)制和監(jian)☁️督,常常(chang)⛷️需要檢(jian)測各種(zhong)流體的(de)流量。流(liu)量檢測(ce)🥵儀表🔆是(shi)發✊展生(sheng)産,節約(yue)能源,改(gai)進産品(pin)質量,提(ti)高經濟(ji)效益🚶和(he)管理📞水(shui)平的重(zhong)要工具(ju),同時也(ye)是工業(ye)自☔動化(hua)儀表和(he)裝置中(zhong)的重要(yao)儀表之(zhi)一。 在流(liu)量檢測(ce)中有體(ti)積流量(liang)和質量(liang)流量兩(liang)種方式(shi)進☔行測(ce)量。質量(liang)流量常(chang)常需要(yao)被測物(wu)的密度(du)來進行(hang)檢測,而(er)☎️被測物(wu)中含有(you)🙇🏻一定的(de)雜質導(dao)緻測量(liang)的正确(que)。所以在(zai)這種情(qing)況下體(ti)積流量(liang)的優勢(shi)就體現(xian)出來了(le)。 在體積(ji)流量中(zhong)有一種(zhong)測量裝(zhuang)置———差壓(ya)式流量(liang)計受歡(huan)迎。差壓(ya)式流量(liang)計具有(you)結構簡(jian)單、價格(ge)合理、使(shi)用方🧑🏽🤝🧑🏻便(bian)的優勢(shi),成爲目(mu)前工業(ye)生産中(zhong)應用的(de)一種流(liu)量計。 2流(liu)量計的(de)分析及(ji)改進 2.1差(cha)壓式流(liu)量計 差(cha)壓式流(liu)量計是(shi)基于流(liu)體的節(jie)流原理(li)。它是利(li)用流🔆體(ti)流經節(jie)流裝置(zhi)時産生(sheng)的壓力(li)差來進(jin)行計算(suan)測出流(liu)量的。在(zai)流通管(guan)道上設(she)置一個(ge)流動阻(zu)力件👌,當(dang)流體流(liu)經阻力(li)件時将(jiang)産生🎯壓(ya)力差,而(er)這個壓(ya)力差與(yu)流體流(liu)量之間(jian)有确定(ding)的一個(ge)數值關(guan)系,通過(guo)測量出(chu)這個✉️壓(ya)力差就(jiu)可以求(qiu)得流體(ti)流量。 産(chan)生差壓(ya)的裝置(zhi)有許多(duo)種,包括(kuo)節流裝(zhuang)置、動壓(ya)管、均🈲速(su)管✨、彎管(guan)等。在節(jie)流裝置(zhi)中常用(yong)的:孔闆(pan)流量計(ji)、噴嘴、文(wen)丘利管(guan)等。這裏(li)主要分(fen)析闆孔(kong)型節流(liu)裝置和(he)運用。 2.2節(jie)流式流(liu)量計 孔(kong)闆節流(liu)式流量(liang)計可用(yong)于測量(liang)液體、氣(qi)體或蒸(zheng)汽的流(liu)量。此流(liu)量計是(shi)應用成(cheng)熟的差(cha)壓式流(liu)量計,至(zhi)今在流(liu)量儀表(biao)中占有(you)重要的(de)地位。 節(jie)流式流(liu)量計中(zhong)産生差(cha)壓的裝(zhuang)置稱節(jie)流裝置(zhi),其主✏️體(ti)是一個(ge)局部收(shou)縮阻力(li)件,稱爲(wei)節流元(yuan)件。通過(guo)節流元(yuan)件改變(bian)流體流(liu)通截面(mian),從而在(zai)節流元(yuan)件前後(hou)形成壓(ya)力差🆚。節(jie)流裝置(zhi)分爲标(biao)準節流(liu)裝置和(he)非标準(zhun)節流裝(zhuang)置,标準(zhun)節流裝(zhuang)置的研(yan)究最爲(wei)充分,裝(zhuang)♈置型式(shi)已經🐇标(biao)準化和(he)通用化(hua),隻需要(yao)根據有(you)關标準(zhun)進行設(she)計計🙇♀️算(suan),嚴格按(an)照加💰工(gong)要求和(he)安裝✏️要(yao)求,這樣(yang)的節流(liu)裝置不(bu)需要經(jing)過單獨(du)标定就(jiu)可以使(shi)用。而非(fei)标準節(jie)流裝🐕置(zhi)用以解(jie)決髒污(wu)和高黏(nian)度流體(ti)的流量(liang)⁉️測量問(wen)題,尚缺(que)乏足夠(gou)的實驗(yan)數據,因(yin)此沒有(you)标準化(hua)。 節流式(shi)流量計(ji)的特點(dian)是結構(gou)簡單,無(wu)可動部(bu)件;可靠(kao)性♌較高(gao);複現性(xing)能好;适(shi)應性較(jiao)廣,它适(shi)用于各(ge)種工況(kuang)下的♍單(dan)相流體(ti),适用的(de)管道直(zhi)徑範圍(wei)寬,可以(yi)配用通(tong)用差壓(ya)計;節流(liu)裝置已(yi)有标準(zhun)化型式(shi)。其主要(yao)缺點是(shi)安裝要(yao)求🥵嚴格(ge);流量計(ji)前後要(yao)求較長(zhang)的🏃🏻♂️直管(guan)段;測量(liang)範圍窄(zhai),一般範(fan)圍度爲(wei)3∶1;壓力損(sun)失較大(da);對于較(jiao)小直徑(jing)管道測(ce)量比較(jiao)困難,精(jing)度不夠(gou)高。 2.3節流(liu)原理與(yu)流量方(fang)程 首先(xian)介紹流(liu)量計算(suan)方程中(zhong)需要用(yong)到的參(can)數及其(qi)🔞意義: ρ—流(liu)體密度(du); D、A1—管道直(zhi)徑和截(jie)面積; d2、A2—流(liu)束最細(xi)處(即截(jie)面B處)流(liu)束直徑(jing)和截面(mian)積; d、A0—孔闆(pan)開孔直(zhi)徑和開(kai)孔截面(mian)積; P1、P2—孔闆(pan)前後固(gu)定位置(zhi)處靜壓(ya)力。
管(guan)道中流(liu)動的流(liu)體具有(you)一定的(de)能量,即(ji)靜壓能(neng)和動能(neng),并且這(zhe)兩種能(neng)量可以(yi)相互轉(zhuan)化。可以(yi)明顯看(kan)♋出孔🎯闆(pan)前後流(liu)體的速(su)度🐉和靜(jing)壓力的(de)變化情(qing)況。流🙇♀️體(ti)在截面(mian)A以前,靜(jing)壓力爲(wei)P11,流速爲(wei)υ1,當流體(ti)靠近孔(kong)闆時,管(guan)壁處🧑🏾🤝🧑🏼的(de)流體此(ci)時受到(dao)的阻擋(dang)最大,使(shi)得部分(fen)動能轉(zhuan)換爲🌂了(le)靜壓能(neng),導緻靜(jing)壓力升(sheng)高,産生(sheng)靠近♻️管(guan)壁流體(ti)與管道(dao)中心流(liu)體間的(de)徑向壓(ya)差,從而(er)使得靠(kao)近管👄壁(bi)流體的(de)流向與(yu)管道軸(zhou)❗線相傾(qing)斜,形成(cheng)了流速(su)收縮運(yun)動。由于(yu)慣性的(de)作用,流(liu)束最細(xi)處在孔(kong)闆後的(de)截面B處(chu),此時流(liu)速υ2最大(da),而靜壓(ya)力P22最小(xiao),之㊙️後流(liu)束漸漸(jian)擴大,到(dao)截面💁C處(chu)完全複(fu)原,流速(su)υ3=υ1. 由于節(jie)流裝置(zhi)的存在(zai),流體形(xing)成的局(ju)部渦流(liu)和克服(fu)摩擦🥵力(li),消耗部(bu)分能量(liang),所以流(liu)體的靜(jing)壓力不(bu)能🙇♀️恢複(fu)♈到原來(lai)的數值(zhi)P11,壓力損(sun)失值爲(wei)δP=P11-P3. 流量方(fang)程的推(tui)導: 由于(yu)最小流(liu)束截面(mian)B的位置(zhi)是不固(gu)定的,會(hui)随流體(ti)性質🚶♀️和(he)直徑比(bi)β=d/D變化而(er)變化,因(yin)此不可(ke)能取得(de)最小截(jie)面壓力(li),而隻🆚能(neng)取出固(gu)定取壓(ya)位置處(chu)的壓力(li)差ΔP=P1-P2,又因(yin)爲😄d2,A2無法(fa)測量,故(gu)用節流(liu)元件開(kai)孔📞直徑(jing)d和開孔(kong)面積A0代(dai)替。 節流(liu)元件的(de)型式、取(qu)壓方式(shi)、節流裝(zhuang)置開孔(kong)直徑、管(guan)道直徑(jing)和流體(ti)的流動(dong)狀态都(dou)會影響(xiang)α。 2.4改善措(cuo)施與應(ying)用領域(yu) 由于差(cha)壓式流(liu)量計具(ju)有結構(gou)簡單、價(jia)格合理(li)、使用方(fang)🔞便的🈲優(you)點☎️,許多(duo)人都喜(xi)歡使用(yong)。但是在(zai)現場實(shi)際應用(yong)中,往往(wang)有較大(da)的測量(liang)誤差,這(zhe)是由于(yu)選型、設(she)計計算(suan)、加工制(zhi)造和維(wei)護不當(dang)🏃♀️造成的(de)。針對這(zhe)些狀況(kuang)給出了(le)一些改(gai)善💜措施(shi),提高💃🏻測(ce)量正确(que)度。 2.4.1使用(yong)标準孔(kong)闆 标準(zhun)孔闆的(de)β=d/D在0.2~0.75左右(you)。爲了方(fang)便計算(suan)可取0.5。但(dan)是由于(yu)标🚩準孔(kong)🧑🏾🤝🧑🏼闆測量(liang)精度低(di),壓力損(sun)失大,隻(zhi)用于清(qing)潔流體(ti)。 2.4.2節流裝(zhuang)置的設(she)計和計(ji)算。 (1)已知(zhi)管内直(zhi)徑和現(xian)場布置(zhi)情況,并(bing)且已知(zhi)流體的(de)性🌐質和(he)工作參(can)數,給出(chu)流量測(ce)量範圍(wei),要求設(she)計标準(zhun)節🌏流裝(zhuang)🈲置。這種(zhong)情況下(xia)的設計(ji)隻要将(jiang)自己選(xuan)擇的節(jie)流型式(shi),測量範(fan)圍還有(you)節流元(yuan)件的開(kai)孔尺寸(cun)等交給(gei)廠家。廠(chang)家有🏃♀️完(wan)整的手(shou)冊和軟(ruan)件,可以(yi)按照用(yong)戶的要(yao)求提供(gong)。 (2)已知管(guan)道内徑(jing)和節流(liu)元件開(kai)孔尺寸(cun)、取壓方(fang)式、被測(ce)🏃♀️流體參(can)數等必(bi)要條件(jian)。要求根(gen)據所測(ce)得的差(cha)壓值計(ji)算流量(liang)。這💞一般(ban)✏️是實驗(yan)的工作(zuo)需要,爲(wei)了更加(jia)✉️正确地(di)求得流(liu)量,此時(shi)需要我(wo)✌️們同時(shi)正确地(di)測量流(liu)體的溫(wen)度、壓力(li)參數。 3結(jie)論 在實(shi)際生活(huo)中差壓(ya)式流量(liang)計的優(you)點明顯(xian),現在市(shi)場上所(suo)🔞使用的(de)流量檢(jian)測裝置(zhi)大部分(fen)都是差(cha)壓式流(liu)量計。孔(kong)闆節🌂流(liu)式流量(liang)計作爲(wei)其中的(de)代表應(ying)用廣泛(fan)。在長期(qi)的使用(yong)中手冊(ce)數🔴據資(zi)料齊全(quan),對我們(men)而言是(shi)十分有(you)利的。我(wo)們隻要(yao)按照标(biao)準來确(que)定自己(ji)的參數(shu)大小。按(an)照計算(suan)方便和(he)加工容(rong)易的考(kao)慮。 開孔(kong)尺寸、工(gong)作參數(shu)等要求(qiu)。按照這(zhe)種方法(fa),用戶可(ke)以自己(ji)簡單🤞準(zhun)确計算(suan)出自己(ji)生産中(zhong)所需的(de)測量🌂裝(zhuang)置;而在(zai)實驗🚶♀️工(gong)作中,要(yao)求數據(ju)的更加(jia)正确和(he)嚴謹,往(wang)往🎯一個(ge)數據會(hui)保留到(dao)小🈲數點(dian)後面幾(ji)位,這樣(yang)💜在計算(suan)時如果(guo)出現平(ping)方開根(gen)号現象(xiang)會使得(de)結果更(geng)加複雜(za),導緻制(zhi)作加工(gong)難度的(de)上升🏒。如(ru)果合理(li)取值後(hou)計算結(jie)果十分(fen)方便,對(dui)于計算(suan)加工都(dou)是有幫(bang)助的。這(zhe)樣對于(yu)裝置可(ke)以更加(jia)合理,生(sheng)産力有(you)了更大(da)的提高(gao)。 相信在(zai)未來孔(kong)闆節流(liu)式流量(liang)計會有(you)更大的(de)發展和(he)改善,會(hui)有一批(pi)節流式(shi)流量計(ji)的出現(xian)投入到(dao)更廣更(geng)深的市(shi)場運用(yong)㊙️中去。
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