摘(zhai)要:孔闆流量計 廣(guǎng)泛用于測量液體(ti)或氣體的流量,本(ben)文對選用孔闆流(liú)量計中的一些複(fu)雜的計算過程作(zuo)了一些合理的簡(jiǎn)化,同時提供了程(chéng)序算法。
　　孔闆流量(liàng)計構造簡單、制造(zào)方便。因此,盡管其(qi)能量損失較大,工(gong)業上及實驗室中(zhong)仍被廣泛用于測(ce)量液體或氣體的(de)流量。
當流量已定(dìng),要求選擇合适的(de)孔闆流量計,或孔(kong)闆流量計已定,要(yào)求核算給定條件(jian)下的經濟技術指(zhǐ)标時,雖然給定的(de)條件不同,但問題(ti)的焦點卻完全一(yī)緻,即需要根據流(liú)量确定孔闆流量(liang)計的孔流系數或(huò)根據孔闆流量計(jì)的銳孔截面與管(guan)道截面之比核算(suàn)孔流系數。确定孔(kǒng)闆流量計的孔流(liú)系數實際上是一(yī)複雜的非線性函(han)數及方程組的求(qiu)解過程,随着計算(suan)機的廣泛應用,給(gěi)此類求解過程帶(dai)來了便利。本文闡(chan)述了選用孔闆流(liú)量計時計算中的(de)一些合理的簡化(huà)過程,同時提供了(le)程序算法。
1标準孔(kǒng)闆流量系數C0與Re、A0/A1的(de)關系
　　根據孔闆流(liú)量計測壓方式、結(jie)構尺寸及加工狀(zhuang)況等均已規定的(de)标準孔闆,其流量(liàng)系數C0可寫成以下(xia)函數關系:
C0= F(Re,A0/A1) (2)
式中Re= d1u1ρ/μ,即(ji)爲以圓管管徑d1計(ji)算的雷諾數,A0/A1爲孔(kǒng)闆銳孔截面A0與圓(yuan)管截面A1之比值。
　　由(yóu)實驗獲得的标準(zhǔn)孔闆流量系數C0與(yu)Re、A0/A1的關系[1]可知,當Re增(zēng)大至一定值後C0不(bú)再随Re變化,即當Re≥ Rec時(shi),(2)式可寫成:
C0= F'(A0/A1) (3)
　　Rec稱臨界(jie)雷諾數,不同A0/A1的各(ge)标準孔闆其C0、Rec列于(yú)表1中,根據(1)式,流量(liang)計測定流量時必(bì)須有确定的C0,故由(you)Rec來确定其能準确(què)測出的最小流量(liàng)Vmin。

2孔闆流量計的阻(zǔ)力損失與測量範(fàn)圍
　　孔闆流量計的(de)能量損失較大,流(liu)體在流道收縮中(zhong)和在孔闆前後的(de)突然縮小與突然(ran)擴大中均會造成(chéng)阻力損失。孔闆流(liú)量計的阻力損失(shi)hf可寫成:
hf=ζu02/2=ζC02gR(ρi-ρ)/ρ (4)
　　式(4)中的ζ爲(wei)局部阻力系數,其(qí)值一般取0.8,式中R值(zhi)爲U形壓差計的讀(du)數,其表明孔闆銳(rui)孔截面(A0)越小,銳孔(kong)流速u0越大,讀數R值(zhí)越大,則阻力損失(shi)hf随之增大。由于流(liú)量V與銳孔流速u0成(chéng)正比,故R∝V2。由此可見(jian),流量的微小變化(huà)将導緻讀數R的較(jiao)大變化,而R值受U形(xíng)壓差計的長度的(de)制約,R有一最大值(zhi)Rmax;由于視差原因,R越(yuè)小,孔闆流量計的(de)相對誤差越大,故(gù)在允許誤差下,R有(yǒu)一最小值Rmin。

　　若要擴大孔闆(pan)流量計的測量範(fan)圍,勢必要使Rmax增大(dà),而Rmax的大小則完全(quan)與U形壓差計的長(zhǎng)度有關,況且孔闆(pǎn)流量計測量範圍(wei)增大,其阻力損失(shī)驟增,經濟上很不(bú)合算。
　　因此,孔闆流(liu)量計在測定流量(liàng)時有一允許測量(liang)範圍,此範圍又受(shòu)R值Rmin與Rmax的影響。在确(què)定的孔闆流量計(jì)情況下(即A0/A1一定),由(you)R值的範圍可以确(que)定流量V的範圍Vmax與(yu)Vmin:

3孔闆流量計的選(xuan)用
　　當所測定的流(liú)量範圍被确定以(yi)後,從經濟的角度(dù)出發,應選擇合适(shì)的流量計,其給定(dìng)的條件通常有以(yi)下内容:
測定流量(liàng)範圍:Vmin∽ Vmax
輸送管道管(guǎn)徑:d1
輸送流體物性(xìng):密度μ;粘度ρ
壓差計(ji)的數據:介質密度(dù)ρi;讀數允許相對誤(wu)差α;讀數允許絕對(duì)誤差δ;最大刻度R。
根(gen)據讀數允許相對(duì)誤差和讀數允許(xǔ)絕對誤差可以計(jì)算适合流量範圍(wei)的最小雷諾數:
Remin= 4ρVmin/πd0μ (9)
　　用(yong)所求出的Remin值看作(zuò)臨界雷諾數Rec與表(biǎo)(1)對照,選取最爲接(jiē)近的标準孔闆流(liu)量計,以其對應的(de)C0,A0/A1代入(5)至(8)式計算,若(ruò)孔闆流量計阻力(li)損失太大(Rmax> R)或讀數(shu)相對誤差不符合(hé)要求(δ/Rmin>α),都需要重新(xin)選擇孔闆(即使A0/A1= A0/A1+ 0.1),計(jì)算步驟或算法如(ru)圖1所示,如此反複(fu)進行,可以十分快(kuài)捷地選擇到最爲(wèi)适宜的孔闆。
　　當管(guǎn)路上已經裝有标(biāo)準孔闆流量計時(shi),需要計算孔闆流(liu)量計允許的流量(liàng)範圍及校核Re值,有(yǒu)時符合讀數允許(xu)相對誤差的U形壓(yā)差計最小刻度所(suo)對應的流量下管(guan)内流體的Re值達不(bu)到标準孔闆流量(liang)計的臨界雷諾值(zhí)(即Remin< Rec)時,其Vmin則用下式(shi)計算:
Vmin= 0.7854Recd0/ρ (10)
當流量計被(bèi)确定以後,往往需(xū)要得知流量與壓(ya)差的關系,算法的(de)最後給出了對應(ying)的輸出過程。
4結束(shu)語
　　用計算機來選(xuǎn)擇孔闆流量計,準(zhǔn)确而又快捷,同時(shi)又避免了人爲的(de)經驗判斷以及試(shì)差計算的麻煩。流(liú)量計的合理選用(yòng),方便實驗操作,同(tóng)時對減小實驗數(shu)據的誤差具有重(zhong)要意義。本文提出(chu)了選用孔闆流量(liang)計的計算步驟與(yu)算法,并對某些計(ji)算過程如查圖等(děng)作了必要的簡化(huà),算法的最後還給(gei)出了選用孔闆流(liú)量計後流量與壓(yā)差的關系,供應用(yòng)時參考。

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