1前言
在實(shi)際的生産(chan)過程中,爲(wei)了有效地(di)進行操作(zuo)、控制和監(jian)督,常常需(xu)要檢測各(ge)種流體的(de)流量。流量(liang)檢測儀表(biao)是發展生(sheng)🍓産,節約能(neng)源,改進産(chan)品質量,提(ti)高經濟效(xiao)益和管理(li)😘水平的重(zhong)要工具,同(tong)時也是工(gong)業自動化(hua)儀表和裝(zhuang)置中♋的重(zhong)要儀表之(zhi)一。
在流量(liang)檢測中有(you)體積流量(liang)和質量流(liu)量兩種方(fang)式進行測(ce)量🌈。質量流(liu)量常常需(xu)要被測物(wu)的密度來(lai)進行檢☁️測(ce),而🆚被測物(wu)中含有一(yi)定的雜質(zhi)導緻測量(liang)的正确。所(suo)☔以在這👌種(zhong)情況下體(ti)積流量的(de)優勢就體(ti)現出來了(le)。
在體積流(liu)量中有一(yi)種測量裝(zhuang)置———差壓式(shi)流量計受(shou)歡迎。差壓(ya)式流量計(ji)具有結構(gou)簡單、價格(ge)合理、使用(yong)方便的優(you)勢,成爲目(mu)前工業生(sheng)産中應用(yong)的一種流(liu)量計。
2流量(liang)計的分析(xi)及改進
2.1差(cha)壓式流量(liang)計
差壓式(shi)流量計是(shi)基于流體(ti)的節流原(yuan)理。它是利(li)用☀️流體流(liu)經節📱流裝(zhuang)置時産生(sheng)的壓力差(cha)來進行計(ji)算測出流(liu)量的。在流(liu)通管道上(shang)設置一個(ge)流動阻力(li)件,當流體(ti)流經阻力(li)件時🌂将産(chan)生壓力差(cha)☁️,而這個壓(ya)力差與流(liu)體流量之(zhi)間😍有确定(ding)的一個數(shu)值關系,通(tong)過👈測量出(chu)這個壓力(li)差就可以(yi)求得流體(ti)流量。
産生(sheng)差壓的裝(zhuang)置有許多(duo)種,包括節(jie)流裝置、動(dong)壓管、均速(su)管、彎👉管等(deng)。在節流裝(zhuang)置中常用(yong)的:孔闆流(liu)量計、噴嘴(zui)、文丘利管(guan)等。這裏主(zhu)要分析闆(pan)孔型節流(liu)裝置和運(yun)用。
2.2節流式(shi)流量計
孔(kong)闆節流式(shi)流量計可(ke)用于測量(liang)液體、氣體(ti)或蒸汽的(de)流量。此流(liu)量計是應(ying)用成🆚熟的(de)🈲差壓式流(liu)量計,至今(jin)在流量儀(yi)表中占有(you)重要的地(di)位。
節流式(shi)流量計中(zhong)産生差壓(ya)的裝置稱(cheng)節流裝置(zhi),其主體是(shi)一個局部(bu)收縮阻力(li)件,稱爲節(jie)流元件。通(tong)過節流元(yuan)件改變流(liu)體流通🚶截(jie)面,從而在(zai)節流元件(jian)前後形成(cheng)壓力差。節(jie)流裝置分(fen)爲标準節(jie)流裝置和(he)非标準節(jie)流裝置,标(biao)準節流裝(zhuang)置的研究(jiu)最爲充分(fen),裝置型式(shi)已經标準(zhun)化和通用(yong)化,隻需要(yao)根據有關(guan)标準進行(hang)設計計算(suan),嚴格按照(zhao)加工要求(qiu)和安裝要(yao)求❄️,這樣的(de)節流裝置(zhi)不需要經(jing)過單獨标(biao)定就可以(yi)使用。而非(fei)标準節流(liu)裝置用以(yi)解決髒污(wu)和高黏度(du)流體的流(liu)量測量問(wen)題,尚缺乏(fa)足夠的實(shi)驗數據,因(yin)此🛀🏻沒有标(biao)準化。
節流(liu)式流量計(ji)的特點是(shi)結構簡單(dan),無可動部(bu)件;可靠👣性(xing)較高;複🤞現(xian)性能好;适(shi)應性較廣(guang),它适用于(yu)各種工況(kuang)下的單相(xiang)流體,适用(yong)的管道直(zhi)徑範圍寬(kuan),可以配用(yong)通用差壓(ya)計;節流⭐裝(zhuang)置已有标(biao)準化型式(shi)。其主🌈要缺(que)點是安裝(zhuang)要求嚴格(ge);流量計前(qian)後要✨求較(jiao)長的直管(guan)段;測量範(fan)圍窄,一般(ban)範圍度爲(wei)3∶1;壓🐉力損失(shi)較大;對于(yu)較小直徑(jing)管道測量(liang)比較困難(nan),精度不夠(gou)高。
2.3節流原(yuan)理與流量(liang)方程
首先(xian)介紹流量(liang)計算方程(cheng)中需要用(yong)到的參數(shu)及其意義(yi):
ρ—流體密度(du);
D、A1—管道直徑(jing)和截面積(ji);
d2、A2—流束最細(xi)處(即截面(mian)B處)流束直(zhi)徑和截面(mian)積;
d、A0—孔闆開(kai)孔直徑和(he)開孔截面(mian)積;
P1、P2—孔闆前(qian)後固定位(wei)置處靜壓(ya)力。
管道(dao)中流動的(de)流體具有(you)一定的能(neng)量,即靜壓(ya)能和動能(neng),并且這兩(liang)種能量可(ke)以相互轉(zhuan)化。可以明(ming)顯看出孔(kong)💁闆前🈲後流(liu)體的速度(du)和靜壓力(li)的變化情(qing)況。流體在(zai)截面A以前(qian)👉,靜壓力🥵爲(wei)P11,流速爲υ1,當(dang)流體靠近(jin)孔闆時,管(guan)壁處的流(liu)體此時受(shou)到的✔️阻擋(dang)最大㊙️,使得(de)部分動能(neng)轉換爲了(le)靜壓能,導(dao)緻靜壓力(li)升高,産生(sheng)靠近🎯管壁(bi)流體與管(guan)道中心流(liu)體間的徑(jing)向壓差,從(cong)而使得靠(kao)近管壁流(liu)體的流向(xiang)與管道軸(zhou)線相傾斜(xie),形成了流(liu)速收縮運(yun)動。由于慣(guan)性的作用(yong),流束最細(xi)處在孔闆(pan)後的截面(mian)B處,此時流(liu)速υ2最大,而(er)靜壓力P22最(zui)💋小,之後流(liu)束漸漸擴(kuo)大🐇,到截面(mian)C處完全複(fu)原,流速υ3=υ1.
由(you)于節流裝(zhuang)置的存在(zai),流體形成(cheng)的局部渦(wo)流和克服(fu)摩擦力,消(xiao)耗部分能(neng)量,所以流(liu)體的靜壓(ya)力不能恢(hui)複到原來(lai)的數值P11,壓(ya)力損失值(zhi)爲δP=P11-P3.
流量方(fang)程的推導(dao):
由于最小(xiao)流束截面(mian)B的位置是(shi)不固定的(de),會随流體(ti)👨❤️👨性🌈質📐和直(zhi)徑比β=d/D變化(hua)而變化,因(yin)此不可能(neng)取得最小(xiao)截面壓力(li),而隻能取(qu)出固定取(qu)壓位置處(chu)的壓力差(cha)ΔP=P1-P2,又因爲d2,A2無(wu)法測量,故(gu)用節流元(yuan)🛀🏻件開孔直(zhi)徑d和開孔(kong)面積A0代替(ti)。
節流元件(jian)的型式、取(qu)壓方式、節(jie)流裝置開(kai)孔直徑、管(guan)道直徑和(he)👉流體的流(liu)動狀态都(dou)會影響α。
2.4改(gai)善措施與(yu)應用領域(yu)
由于差壓(ya)式流量計(ji)具有結構(gou)簡單、價格(ge)合理、使用(yong)方💞便的優(you)點,許多人(ren)都喜歡使(shi)用。但是在(zai)現場實際(ji)應用中,往(wang)往有較大(da)的測量誤(wu)差,這是由(you)于選型、設(she)㊙️計計算、加(jia)工制造和(he)維護不當(dang)造成的☀️。針(zhen)對這些狀(zhuang)⚽況給出了(le)一些改善(shan)⁉️措施,提高(gao)測量正确(que)度。
2.4.1使用标(biao)準孔闆
标(biao)準孔闆的(de)β=d/D在0.2~0.75左右。爲(wei)了方便計(ji)算可取0.5。但(dan)是由于标(biao)準孔闆測(ce)量精度低(di),壓力損失(shi)大,隻用于(yu)清潔流體(ti)。
2.4.2節流裝置(zhi)的設計和(he)計算。
(1)已知(zhi)管内直徑(jing)和現場布(bu)置情況,并(bing)且已知流(liu)體的性質(zhi)和工作參(can)數,給出流(liu)量測量範(fan)圍,要求設(she)計标🔴準節(jie)流裝🐉置。這(zhe)種情況下(xia)的設計隻(zhi)要将自己(ji)選擇的節(jie)流型式,測(ce)量範圍還(hai)有節流元(yuan)件的開孔(kong)尺寸等交(jiao)給廠家。廠(chang)家有完整(zheng)的手冊和(he)軟件✔️,可以(yi)按照🐇用戶(hu)的要求提(ti)供。
(2)已知管(guan)道内徑和(he)節流元件(jian)開孔尺寸(cun)、取壓方式(shi)、被測流體(ti)參數等必(bi)要條件。要(yao)求根據所(suo)測得的差(cha)壓值計算(suan)流量。這♊一(yi)般是實驗(yan)的工作需(xu)要,爲了更(geng)加正确地(di)求得流🙇🏻量(liang),此時需要(yao)我們同時(shi)正确地測(ce)量流體的(de)溫度、壓力(li)參數。
3結論(lun)
在實際生(sheng)活中差壓(ya)式流量計(ji)的優點明(ming)顯,現在市(shi)場上☎️所🌈使(shi)💁用的流量(liang)檢測裝置(zhi)大部分都(dou)是差壓式(shi)流量計。孔(kong)㊙️闆節流式(shi)❄️流量計作(zuo)爲其中的(de)代表應用(yong)廣泛。在長(zhang)期的使用(yong)中手冊數(shu)據資料🌈齊(qi)全,對我們(men)而言是十(shi)分有利的(de)。我們隻要(yao)按照标準(zhun)來确定自(zi)己的參數(shu)大小。按照(zhao)計算方便(bian)和加工🐕容(rong)易的考慮(lü)。
開孔尺寸(cun)、工作參數(shu)等要求。按(an)照這種方(fang)法,用戶可(ke)以💋自己簡(jian)💚單準确計(ji)算出自己(ji)生産中所(suo)需的測量(liang)裝置♌;而在(zai)🏃♂️實驗工作(zuo)中,要求數(shu)據的更加(jia)正确和嚴(yan)謹,往往一(yi)個數據會(hui)保留到小(xiao)數點後面(mian)幾位,這樣(yang)在計算時(shi)如果出現(xian)平方開根(gen)号現象會(hui)🔞使得結果(guo)更加複雜(za),導緻制作(zuo)加工難度(du)的上升㊙️。如(ru)果合理取(qu)值後計算(suan)結果十分(fen)方便,對于(yu)計算加工(gong)都是有幫(bang)助的。這樣(yang)對于裝置(zhi)可以更加(jia)合理,生産(chan)力有了更(geng)大💚的提高(gao)。
相信在未(wei)來孔闆節(jie)流式流量(liang)計會有更(geng)大的發展(zhan)和改☁️善,會(hui)有一批節(jie)流式流量(liang)計的出現(xian)投入到更(geng)廣更深的(de)市場運用(yong)中去。
以上(shang)内容來源(yuan)于網絡,如(ru)有侵權請(qing)聯系即删(shan)除!
|