各种流量计工作原理结构图

第一节节流式流量检测

如果在管道中安置一个固定的阻力件，它的中间是一个比管道截面小的孔，当流体流过该阻力件的小孔时，由于流体流束的收缩而使流速加快、静压力降低，其结果是在阻力件前后产生一个较大的压力差。它与流量(流速)的大小有关，流量愈大，差压也愈大，因此只要测出差压就可以推算出流量。把流体流过阻力件流束的收缩造成压力变化的过程称节流过程，其中的阻力件称为节流件。

作为流量检测用的节流件有标准的和特殊的两种。标准节流件包括标准孔板、标准喷嘴和标准文丘里管，如图9.1所示。对于标准化的节流件，在设计计算时都有统一标准的规定要求和计算所需的有关数据、图及程序；可直接按照标准制造、安装和使用，不必进行标定。

标准节流装置9.1 图

圆缺喷特殊节流件也称非标准节流件，如双重孔板、偏心孔板、圆缺孔板、1/4嘴等，他们可以利用已有实验数据进行估算，但必须用实验方法单独标定。特殊节流件主要用于特殊；介质或特殊工况条件的流量检测。目前最常见的节流件是标准孔板，所以在以下的讨论中将主要以标

准孔板为例介绍节测式流量检测的原理、设计以及实现方法等。一、检测原理

设稳定流动的流体沿水平管流经节流件，如刚在节流件前后将产生压力和速度的变化，流在截面

1处流体未受节流件影响，所示。9.2，流体静压力为p，束充满管道，管道截面为A11?是经节，流体密度为平均流速为v2。截面11，A流件后流束收缩的最小截面，其截面积为2?。图，流体密度为，平均流速为压力为Pv222中的压力曲线用点划线代表管道中心处静9.2流体的静压力压力，实线代表管壁处静压力。充分地反映和流速在节流件前后的变化情况，流体向中心在节流件前，了能量形式的转换。．

9.2 流体流经节流件时压力和流速变化情况图处，流束截面收缩到最小，流速达到最大，静压力最低。然后流束扩加速，至截面2处。由于涡流区的存在，导致流体能量张，流速逐渐降低，静压力升高，直到截面3?。P不等于原先静压力p，而产生永久的压力损

失损失，因此在截面3处的静压力13p设流体为不可压缩的理想流体，在流经节流件时，流体不

对外作功，和外界没有热

处沿管中心的流线、2能交换，流体本身也没有温度变化，则根据伯努利方程，对于截面1 有以下能量关系：22ppvv10201020???（9-1）

??2221?????。由于流速分布的不均匀，因为是不可压缩流体，则2处平均流速与截面1、21管中心的流速有以下关系：vCv,v?v?C）

（ 9-222110120处流速分布不均匀的修正系数。1、2式中C，C为截面2112??v为能

量其损失的能量为，考虑到实际流体有粘性，在流动时必然会产生摩擦力，22损失系数。处的能量关系可写成：在考虑上述因素后，截面1、222?ppCC222102021v?v?v??）

（9-3 212??222根据流体的连续性方程，有??vAvA? 9-4）（2211?，(9-2)-A 。／A ，收缩系数联解式=A／。又设节流件的开孔面积为A 定义开口截面比m=A 0210）可得式（9-421??p?pv?9-5）（20210?2222??mC?C?12的位置随流速而变，而实际取压点的位置是固定的；另外实际取2因为流束最小截面

压是在管壁取的，所测得的压力是管壁处的静压力。考虑到上述因素，设实际取压点处取??p

和pp和p需引入一个取压系得的压力为时，用它代替式(9-5)中管轴中心的静压力，122010?数，并且取p?p2010??）（9-6

??p?p12??p???pp，并根据质量流量的定义，可写出质量流量与差压）的将上式代入（9-512关系：??A0????qvA2?p）9-7（2m22222??mC??C12?为令流量系数

???? 9-8）（2222??mCC??12于是流体的质量流量可简写为??p2q??A 9-9）（0m体积流量为2?p??Aq）（9-10 0?对于可压缩性

流体，考虑到气体流经节流件时，由于时间很短，流体介质与外界来不及

可压缩性流体的流量公式与不可压缩性这样，进行热交换，可认为其状态变化是等熵过程，流体的流量公式就有所不同。但是，为了方便起见，可以采用和不可压缩性流体相同的公??并规只是引入一个考虑到流体膨胀的校正系数称可膨胀性系数，式形式和流量系数，，?定节流件前的密度为，则可压缩性流体的流量与差压的关系为1???p2q??A1m0（9-11）

2??p?q?A0v?1?=1式中可膨胀性系数￡的取值为小于等于1，如果是不可压缩性流体，则。9-11）成为流量方程，也称流量公式。式（? C在实际应用时，流量系数来表示，它们之间的关系为：常用流出系数4???C?1）（9-12

d??，称为直径比。这样，流量方程也可写成：式中D

?AC0?p2q??1m4??1 9-13 ）（?AC20p??q v?4??11二、标准节流装置

后直管段。取压装置和符合要求的前、节流装置包括节流件、

节流件前后的测标准节流装置是指节流件和取压装置都标准化，量管道也符合有关规定。它是通过大量试验总结出来的，装置一经设计和加工完毕便可直接投入使用，无需进行单独标定。这意味着，在标准节流装置的设计、加工、安装和使用中必须严格按精量的量，以行保证流测进数程求术照规定的技要、规和据度。下面以标准孔板为例介绍标准节流装置的结构、特性和安装

等的技术要求及规程：标准孔板9.3 图

(1)标准节流件——孔板标准孔板是一块具有与管道轴线同心的圆形开孔的、两面平整且平行的金属薄板，其剖面图如图9.3所示。它的结构形式和要求如下(详见标准GB／T2624—93)：1)标准孔板的节流孔直径d是一个很重要的尺寸，在任何情况必须满足

d?12.5mm d0.20??0.75D同时，节流孔直径d值应取相互之间大致有相等角度的四个直径测量结果的平均值，并要求任一单测值与平均值之差不得超过直径平均值的士0.05％。节流孔应为圆筒形并垂直于上游端面A。

2)孔板上游端面A的平面度(即连接孔板表面上任意两点的直线与垂直于轴线的平面之间的斜度)应小于0.5％，在直径小于D且与节流孔同心的圆内，上游端面A-4的粗糙度必须小于或等于10d；孔板的下游端面B无需达到与上游端面A同样的要求，但应通过目视

进行检查。

3)节流孔厚度e应在O.005D与O.02D之间，在节流孔的任意点上测得的各个e值之间的差不得大于O.001D；孔板厚度E应在e与0.05D之间(当50mm≤D≤64mm时，E可以等于3.2mm)，在孔板的任意点上测得的各个E值之差不超过0.001D；如果E>e，孔板的下游侧应有一个扩散的圆锥表面，该表面的粗糙度应达到上游端面A的要求，圆锥面的斜角F为45土15。

4)上游边缘G应是尖锐的(即边缘半径不大于0.0004d)，无卷口、无毛边，无目测可见的任

何异常；下游边缘H和I的要求可低于

G，允许有些小缺陷。上游边缘用不采的节流件应准取压装置不同(2)标同形式的取压装置。对于标准孔板，我国国家规定，标准的取压方式有角接取压法、法兰取压法D D一取压法。和