浅谈节流装置的流量测量原理

    一．节流装置的流量测量原理

 

    节流现象及其原理：

 

    流体在有节流装置的管道中流动时，在节流装置前后的管璧处，流体的静压产生差异的现象称为节流现象，如图3—2所示

 

    图3—2流体流经节流装置时的节流现象

 

    现在，我们对流体流经节流装置前后的变化情况作进一步分析。

 

    连续流动着的流体，在遇到安插在管道内的节流装置时，由于节流装置的截面积比管道的截面积小，形成流体流通面积的突然缩小，在压力作用下，流体的流速增大，挤过节流孔，形成流速的扩大而降低。与此同时，在节流装置前后的管壁处的流体静压力就产生了差异,形成静压力差△p(△p=P1-P2)，如图3-3所示。并且p1>p2，

 

    图3—3孔扳附近流束及压力分布情况

 

    此即为节流现象,从图中可以看出，节流装置的作用在于造成流束的局部收缩从而产生的压差.并且,流过的流量愈大在节流装置前后所产生的压差也愈大，因此可以通过测量压差来衡量流体流量的大小。由于节流装置造成流束的收缩，同时流体又是保持连续流动的状态,因此在流束截面积最小处的流速达到最大，在流速截面积最小处，流体的静压力最低。

 

    同理，在孔板出口端面处，由于流速已比原来增大，因此静压力仍旧比原来的为低(即图中P2

 

    二.标准节流装置

 

    标准节流装置有孔板（下图左）,喷嘴和文丘里管（下图右）等,其中又以孔板应用最广。

 

    我们把应用最广泛的节流装置-----孔板作一简单的介绍。

 

    孔板的结构

 

    标准孔扳是一块圆形的中间开孔的金属扳，开孔边缘非常尖锐，而且与管道轴线是同心的，用于不同管道内径的标准孔板，其结构形式基本是几何相似的，如图3-4所示，标准孔扳是旋转对称的，上游侧孔板端面的任意两点间连线应垂直于轴线。

 

    孔板的开孔，在流束进入的一面做成圆柱形，而在流束排出的一面则沿着圆锥形扩散，锥面的斜角为F。当孔板的厚度E>0.02D(D为管道内径)时，F应在3D一45о之间(通常做成45о的为多)，孔扳的厚度E一般要求在3—10mm范围之内。孔板的机械加工精度要求比较高。

 

    图3—4标准孔扳

 

    孔板使用条件的规定

 

    (1)．被测介质应充满全部管道截面连续地流动。

 

    (2)．管道内的流束(流动状态)应该是稳定的。

 

    (3)．被测介质在通过孔板时应不发生相变(例如：液体不发生蒸发，溶解在液体中的气体应不会释放出来)，同时是单相存在的。对于成份复杂的介质，只有其性质与单一成分的介质类似时才能使用。

 

    (4)，测量气体(蒸汽)流量时所析出的冷凝液或灰尘，或测量液体流量时所析出的气体或沉淀物，既不得聚积在管道中的孔板附近，也不得聚积在连接管内。

 

    (5)．在测量能引起孔板堵塞的介质流量时，心须进行定期清洗。

 

    (6)．在离开孔板前后两端面2D的管道内表面上，没有任何凸出物和肉眼可见的粗糙与不平的现象。对于标准喷嘴。标准文丘里喷嘴和标准文丘里管，这些条件均适用。

 

    节流装置孔板因为制造工艺简单，安装方便，成本低。因此被广泛的应用，但在使用时特别要注意，尤其是用于测量腐蚀性介质及含有灰尘的介质有流量时，要经常观察测量结果是否准确，防止由于腐蚀和堵塞取压口而造成的测量误差过大，或根本不能测量的现象发生，每年大检修应进行孔扳的清洗工作，发现腐蚀严重时应立即更换新的孔板。