孔板流量计计算公式

0 引言

孔板是典型的差压式流量计，它结构简单，制造方便，在柳钢炼铁厂使用广泛，主要用于测量氧气、氮气、空气、蒸汽及煤气等流体流量。由于孔板的流入截面是突然变小的，而流出截面是突然扩张的，流体的流动速度( 情况) 在孔板前后发生了很大的变化，从而且在孔板前后形成了差压，通过测量差压可以反映流体流量大小[1]。但是流量的计算是一个复杂的过程。炼铁厂以往仅仅是通过开方器对孔板前后差压进行开方，然后乘以设计最大流量从而获得实际流量值，如公式（1）所示。

（1）

其中Q ——体积流量，Nm3/h；

Q max——设计最大流量，Nm3/h；

ΔP ——实际差压，Pa；

ΔP设——设计最大差压，Pa。

其实这种方法并不能真实反映准确流量，特别是在压力、温度波动( 变化) 较大的时候，测量出来的流量和真实流量相差较大。所以，流量的计算还需要增加温度、压力补偿。在孔板通用公式中，增加压力、温度补偿的流量计算公式关键是对介质在工况下的密度进行处理，此外还需要孔板设计说明书上的流量系数、孔板开孔直径、膨胀系数、工况密度等参数，公式比较复杂；笔者经过大量的数据统计获得的简易公式则简单得多，只要有孔板的设计最大流量、设计差压和设计压力，即可准确获得实际流量值。

1 孔板流量计计算公式

1.1通用计算公式（2）

(2)

其中Q——体积流量，Nm3/h；

K——系数；

d——工况下节流件开孔直径，mm；

ε——膨胀系数；

α——流量系数；

ΔP——实际差压，Pa；

ρ——介质工况密度，kg/m3。

公式（2）中的介质工况密度ρ和温度、压力有关，根据克拉珀龙方程，有

（3）

P ——压力，单位Pa；

V ——体积，单位m3；

T ——绝对温度，K；

n ——物质的量；

R ——气体常数。

相同( 一定) 质量的气体在温度和压力发生变化时，有：

（4）

P1——某种状态下气体压强，Pa；

V1——某种状态下气体体积，m3；

T1——某种状态下气体绝对温度，K；

又： (5)

(5) 代入（4）式，由于m1=m, 化简得

(6)

所以有：

（7）

（7）式代入（2）式，有：

(8)

P1、T1、 1 一般选择某一已知值，如标况下氮气压力P1=101.15KPa，温度T1=273K，密度1=1.25kg/m3；或者根据流量计算书，令P1= 工况压力，T1= 工况温度，1= 工况密度。同时，K、d、ε、α也可在流量计算书上找到相应值，然后将这几个已知值代入（8）式，公式即可化简为：

(9)

其中K' 为常数。这样，从式（9）可以看出，流量的变化随压力、温度和孔板前后差压变化而变化。该公式涉及到很多参数，计算过程复杂，不利于检查。

1.2、简易计算公式

)

15.273()15.273()()(000++⨯++⨯∆∆⨯=t t P P P P P P Q Q M 标标 （10） 其中Q max ——设计最大流量，Nm3/h ；

Δ P ——实际差压，Pa ；

Δ P 0——设计差压，Pa ；

P 0——设计工作压力，Pa ；

P 标——标准大气压力，一般取0.101MPa ；

P ——实际工作压力，MPa ；

t ——实际工作温度，℃；

P 0——设计工作温度，℃。

该公式是通过将差压、压力、温度的实际值和设计值的比值来计算流量，公式简单明了，有利于记忆和检查。而且，在实际使用过程中，计量准确，和通用公式计算出来的结果相比较，误差很小。