标准孔板的设计计算

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1、标准孔板的设计计算标准孔板的设计计算徐咏冬徐咏冬 目录目录节流式流量计的基本原理 1标准孔板2设计计算3计算步骤方框图41.1.节流式流量计的基本原理节流式流量计的基本原理 节流式流量计的组成 1.节流装置：由节流元件和 取压装置组成，将被测流体 的流量转换成差压信号；节流件信号管路差压计2. 信号管路：将差压信号由 节流装置传送到能测量、转换 或显示差压信号的仪表上去。3. 测量差压信号的差压计、 差压变送器或显示仪表。1.1.节流式流量计的基本原理节流式流量计的基本原理节 流 元 件同心圆孔板偏心孔板圆缺孔板圆孔板孔板喷嘴文丘利管文丘利喷嘴1.1.节流式流量计的基本原理节流式流量计的基本原

2、理 节流元件：孔板文丘里管喷嘴虽然任意形状的具有开孔截面的阻流体都可以产生节 流现象，但只有那些能使差压和流量之间有比较稳定的 关系、并且重复性比较好的节流件才具有实用价值。常用的节流件有：同心圆孔板、偏心孔板、圆缺孔板、 1/4圆孔板、文丘里管、喷嘴、文丘利喷嘴等。1.1.节流式流量计的基本原理节流式流量计的基本原理 节流件静压力流速流通截面突然 缩小，使流束 产生局部收缩孔板节流原理如图所示：1.1.节流式流量计的基本原理节流式流量计的基本原理 实用流量公式：质量流量：体积流量：可见，流体的流量与压差的平方根成正比关系。2.2.标准孔板标准孔板认识孔板 标准孔板是一块金属薄板，中 间有与管

3、道轴线同心的圆形开孔。在上游侧，孔板开孔是直角入口 ，要求边缘非常尖锐，没有毛刺和 划痕，肉眼观察不到光的反射；在 出口处有一个向下游侧扩散的光滑 锥面，斜角为 。D-管道直径 d-开孔直径2.2.标准孔板标准孔板取压方式 角接取压：取压点在孔板前后端面处，图中的I-I 法兰取压：取压点在孔板前后端面的1英寸处，图中的II-II 径距取压：取压点在孔板前后端面的D和1/2D处，图中的IV-IV 理论取压法：图中的III-III取压位置不同 时，即使流过节流 件的流量是同一数 值，测得的差压也 是不同的2.2.标准孔板标准孔板标准孔板的安装 2.2.标准孔板标准孔板节流装置对管道的要求保证精 度

4、 1.上游有倍管径以上，下游有倍管径以上的平直测量管； 2. 与上下游阻力件之间应有足够的距离，图中的t0、t1、t2； 3.节流件上游至少 长度范围内，管道应是圆的。管道内径应该实测 ，不得用管道公称直径代替； 4.管道内表面至少在节流件上游 和下游 的范围内应清洁， 并满足有关粗糙度的规定。 3.3.设计计算设计计算标准节流装置的设计计算主要有两类命题：1. 已知节流件类型、取压方式、管道内径和节流件开 孔直径、被测流体参数，以及其他必要条件，要求根 据差压值计算出被测流体的流量值。这类命题是已有了标准节流装置，要求计算出 差压值所对应的流量值，属于管流计算。2. 已知管道内径、被测流体参

5、数、预计的流量测量范 围，以及其他必要条件，要求选择适当的压差上限， 并确定节流件的形式及开孔直径。这类命题属于新设计标准节流装置。下面介绍第二类命题的设计方法。3.3.设计计算设计计算1. 工艺要求 测量的精度尽可能高； 在测量范围内流量值和差压值有简单的对 应关系； 节流件前后所需的直管段尽可能短； 流经节流件的压力损失尽可能小。 以上四个要求之间存在有矛盾，在设计过程中要 根据具体情况，妥善解决这些矛盾。3.3.设计计算设计计算2. 设计中所需的原始数据 被测流体的名称、组分；e. 管道材质， 时的管道内径 ，管道内壁粗糙程度；d. 允许压力损失 ； b. 被测流体的流量，包括最大流量

6、（ ）， 常用流量 （ ）和最小流量 （ ）； c. 节流件上游取压孔处的工作压力（绝对压力） 、 工作温度 ； f. 节流件上游局部阻力情况，直管段距离； g. 要求采用的节流件类型。3.3.设计计算设计计算(1) 根据原始数据的最大流量，确定流量标尺刻度的上限值 。注意: 确定的数值应与系列数据一致。 国产差压式流量计标尺上限系列为（1、1.25、1.6、 2.5、3.2、4、5、6.3、8*10n），n为零或整数。工艺给出的最大流量不得超过流量标尺上限；工艺给出的常用流量最好指示在流量标尺的80%左右；工艺给出的最小流量最好指示在流量标尺的30%左右。3. 辅助计算 3.3.设计计算设计

7、计算(2) 根据管道材质和工作状态，在附表3中查出线膨胀系数 ， 求出工作状态下的管道内径D。(3) 计算工作状态下的绝对压力 、粘度 和密度 。(4) 根据工作状态下的最小流量和常用流量等参数，求出 相应的雷诺数。(5) 根据管道材质及内壁情况，查附表2，确定管道内壁的 绝对平均粗糙度 ，求出 值，检查 是否合格。 3.3.设计计算设计计算 3. 确定差压计上限 v差压上限、流量标尺上限和节流件开孔直径比 是节 流装置设计计算中三个相互关联的变量。 v差压上限取得大，意味着 可以取得小一些，其优点 是： 流出系数开始呈现平稳时的雷诺数低，有利于测量范围的扩大 ； 节流件上、下游所要求的直管段

8、较短； 有利于提高测量的灵敏度和准确度。其缺点是： 压力损失较大，增加了动力损耗； 测量气体或蒸汽时， 较大，不利于提高测量精度。3.3.设计计算设计计算选择合适的差压上限，可以根据现场情况分为以下几种：a. 对压力损失、直管段长度无特别规定取 ， ，然后按下式计算差压上限：并将计算结果圆整到较其大、但最接近的系列值上。如果被测流体为气体，必须验证是否满足 的要求。若不满足，则应取较大的 值，然后重新计算 ，直至要求被满足。 3.3.设计计算设计计算b.对允许的压力损失有特别规定对标准孔板，取： ，并将结果圆 整到较其小、但最接近的系列值上。如果被测流体为气体，也必须验证是否满足要 求 。若不

9、满足，则应取较小倍数的压 力损失作为差压上限值，直至满足要求。c.大量使用节流装置和差压显示仪表的情况根据被测流体的工作压力高低（高、中、低） 及允许的压力损失（大、中、小），选择差压的 上限，尽量减少所使用的差压种类，以减少仪表 的备品备件，也便于维护和管理。 3.3.设计计算设计计算5. 计算节流件的开孔直径 a. 计算常用差压 ：b. 求固定值 (3-2-79)：c. 根据节流件不同，将 代入表3-2-12 有关公式中， 求 。d. 进行迭代计算，求 。求 （3-2-40）计算 （3-2-34）计算 （3-2-90）判断误差 Yes结束迭代No3.3.设计计算设计计算e. 求 值。g. 求 和加工公差f. 验算流量3.3.设计计算设计计算h. 求压损i. 确定最小直管段长度 和 （表3-2-3、3-2-4）计算步骤方框图计算步骤方框图将计算步骤 绘成计算框图， 然后用适当的计 算机语言编程， 可实现自动设计 计算。 徐咏冬徐咏冬 谢谢您的专心谢谢您的专心