差压流量计流速分析 返回列表页

根据节流元件前后的压差测量流量的流量计称为差压流量计，主要由节流装置及差压计两部分组成。图1-27表示的是常见的使用孔板作为节流元件的例子，在管道中插人一片中心开孔的圆盘，当流体经过这一孔板时，流束截面缩小，流动速度加快，压力下降。依据伯努利方程，在水平管道上，孔板前面稳定流动段I一I截面上的流体压力P1'、平均流速v1，与流束收缩到小截面的Ⅱ一Ⅱ处的压力P2'、平均流速v2间必存在如下关系

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式（1-7）是能量守恒定律的一种表示形式。它说明当流体流过节流元件时，随着流速的增加，压力必然降低。在流束的截面积收缩到小处，由于流速达到大值，压力降至低点，实践证明，孔板前后的流体压力变化如图1-27中曲线P所示，其中虚线表示管道中心处的压力，实线表示管壁附近的压力。在靠近孔板的前面管壁处，由于流动被突然阻挡，动能转化为压力位能，使局部压力P1增高超过压力P'1。

由流体流动的连续性方程可知，流过管道的流体体积流量为

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    上面的分析说明，在管道中设置节流元件可造成局部的流速差异，得到比较显著的压差。在一定的条件下，流体的流量与节流元件前后的压差平方根成正比。因此，可使用差压变送器测量这一差压，经开方运算后得到流量信号。由于这种变送器需要量较大，单元组合仪表中生产了专门的品种，将开方器和差压变送器结合成一体，称为差压流量变送器，可直接和节流装置配合，输人差压信号，输出流量信号。

    需要指出，上述的流量关系式在形式上虽然比较简单，但流量系数α的确定却十分麻烦。由α的定义可知，它与μ、ψ、m、ξ等有关。大量的实验表明，只有在流体接近于充分湍流时，α才是与流动状态无关的常数。流体力学中常用雷诺数（Re）反映湍流的程度，Re = vDρ/η（这里v为流速，D为管道内径，ρ为流体密度，η为流体动力勃度），这是一个无因次量。流量系数α只在雷诺数大于某一界限值（约为105数量级）时才保持常数。

    不难理解，流量系数的大小与节流装置的形式、孔口对管道的面积比m及取压方式密切有关。目前常用的标准化节流元件除孔板外，还有压力损失较小的均速管、喷嘴和文丘利管等;取压方式除图1-30所表示的，在孔板前后端面处取压的“角接取压法”外，还有在孔板前后各一英寸处的管壁上取压等方法。在这些不同的情况下流量系数都是不同的。此外，管壁的粗糙度、孔板边缘的尖锐度、流体的黏度、温度及可压缩性都影响这一系数的数值。由于差压流量计已有很长的使用历史，对一些标准的节流装置曾进行过大量的实验研究，已经有一套十分完整的数据资料。使用这种流量计时只要查阅有关手册，按照规定的标准，设计、制造和安装节流装置，便可根据计算得到的流量系数直接投人使用，不需再用实验方法单独标定量程。

    差压流量计在使用中必须保证节流元件前后有足够长的直管段，一般要求前面有7—10倍直径，后面有3—5倍直径的直管段。差压流量计在较好的情况下测量精度为±0.5%—1%，由于雷诺数及流体温度、黏度、密度等的变化，以及孔板边缘的腐蚀磨损，精度常低于±2%。

    尽管差压流量计精度较差，但它结构简单，制造方便，目前还是使用很普遍的一种流量计。

本文来自：差压变送器 

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