分流裝置的流體流量與差壓關(guān)系的研究

1回流的數(shù)量流量在單位時(shí)間內(nèi)通過管道或設(shè)備的水平段的數(shù)量稱為流量。流過的數(shù)量按體積計(jì)算的稱為體積流量,用符合表示;按質(zhì)量計(jì)算的稱為質(zhì)量流量,用符號(hào)表示。2流體的流場(chǎng)流體必須充滿管,并必須連續(xù)流動(dòng);流體必須是單相的,在物理學(xué)和熱力學(xué)上是均勻的;流體流經(jīng)節(jié)流裝置不發(fā)生相變,流速穩(wěn)定;流體在流經(jīng)節(jié)流裝置前,其流速必須與管道軸線平行,不能有旋轉(zhuǎn)流。3調(diào)整流場(chǎng)分布測(cè)量流經(jīng)管道內(nèi)的流體流量時(shí),必須考慮其流動(dòng)狀態(tài)、流動(dòng)分布等,因?yàn)榱黧w在管道內(nèi)的流動(dòng)分為層流和紊流兩種狀態(tài),層流狀態(tài)只限于流量小的時(shí)候呈現(xiàn),當(dāng)流量變大時(shí)就會(huì)產(chǎn)生紊流,并且兩者在管道內(nèi)的流速分布狀態(tài)是不一樣的,流體由于有粘性,因此流過管道時(shí)與管壁接觸部分粘著內(nèi)壁,摩擦阻力大,所以,即使在統(tǒng)一管道截面上,管道內(nèi)流體的流速因其流經(jīng)的位置不同而出現(xiàn)不同的流速,即越是接近管內(nèi)壁的流體,流速就越慢,流經(jīng)管道中心部分的流體,流速最快。所以在安裝節(jié)流裝置時(shí),流速分布都是在一定的直管段條件下才適用,尤其是在流速快的紊流情況下,要流經(jīng)足夠長(zhǎng)的主管段才會(huì)出現(xiàn),所以在安裝配管時(shí),不可避免地要在管路上安裝閥門和彎管段(彎頭),于是,在其下游側(cè)管道內(nèi)的流速分布就發(fā)生混亂,例如在彎管處會(huì)產(chǎn)生二次流,即其下游的流動(dòng)要產(chǎn)生偏流;空間雙彎管的流動(dòng)則會(huì)產(chǎn)生旋流。所以,測(cè)量流量時(shí),如果不調(diào)整管道內(nèi)的流速分布就不能進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量。調(diào)整流速分布的方法,一般是在節(jié)流裝置上游側(cè)安裝充分長(zhǎng)的直管段。如不能有足夠長(zhǎng)的直管段時(shí),要在彎管和閥門后或節(jié)流裝置上游側(cè)安裝整流裝置。不過,由于整流器等會(huì)產(chǎn)生一定的阻力的損失,在冶金工廠低壓管道上,一般都不使用。3.1連續(xù)方程質(zhì)量固定規(guī)律流體通過任一流通截面的流量相等。此外還說明當(dāng)流量一定時(shí),流速和流通截面積成反比。當(dāng)流體為不可壓縮的,密度ρ為常數(shù),即:3.2節(jié)流裝置的壓力和密度測(cè)量伯努利方程是理想流體定常流動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程,意為流體在忽略粘性損失的流動(dòng)中,流線上任意兩點(diǎn)的壓力勢(shì)能、動(dòng)能與位勢(shì)能之和保持不變。根據(jù)式(1)和式(2)推導(dǎo)出:式中:qm——質(zhì)量流量值,kg/sB——直徑比(d/D)d——節(jié)流孔直徑,mD——管道內(nèi)徑,mρ1——節(jié)流裝置前流體的密度,kg/m3?p——節(jié)流裝置前、后的壓力差,Pa通過以上公式可以得到,節(jié)流裝置測(cè)得差壓值,進(jìn)而測(cè)得流體的質(zhì)量流量和體積流量。對(duì)于不可壓縮的流體,密度1ρ為恒定值,對(duì)于可壓縮的流體,密度受壓力和溫度影響較大,因此在測(cè)量流體流量時(shí),要充分考慮到溫壓補(bǔ)償對(duì)流量參數(shù)的影響。4流量計(jì)測(cè)量方法及選用流量計(jì)要根據(jù)生產(chǎn)運(yùn)行要求的需要,從被測(cè)流體的特性及流動(dòng)情況的實(shí)際出發(fā),綜合考慮測(cè)量的安全性、準(zhǔn)確性和經(jīng)濟(jì)性,合理選擇取壓裝置的方式和測(cè)量?jī)x表的形式及規(guī)格。安全可靠性上首先要保證測(cè)量方式可靠,即在運(yùn)行中不會(huì)因機(jī)械強(qiáng)度或電氣回路故障引起事故;其次測(cè)量?jī)x表無(wú)論在正常生產(chǎn)或故障情況下都不致影響生產(chǎn)系統(tǒng)的安全。因此,一般優(yōu)先選用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置,而不選插入式流量計(jì)等非標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速裝置以及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低的靶式、渦輪流量計(jì)等。環(huán)境條件對(duì)流量計(jì)選型也起到了至關(guān)重要的作用,易燃易爆場(chǎng)合應(yīng)選用防爆型儀表;為保證流量計(jì)使用壽命及準(zhǔn)確性,選型時(shí)還要注意儀表的防振要求;選型時(shí)還要充分考慮被測(cè)介質(zhì)的物理、化學(xué)特性。儀表的耐壓程度應(yīng)稍大于被測(cè)介質(zhì)的工作壓力,一般選取1.25倍,以保證不發(fā)生泄漏或意外。量程范圍(最大流量、最小流量、常用流量)的選擇,主要是量程上限的選擇。過小易過載,損壞儀表;過大有礙于測(cè)量的準(zhǔn)確性。一般可選為實(shí)際運(yùn)行中最大流量的1.2~1.3倍。安裝在管道上長(zhǎng)期運(yùn)行的接觸式儀表,還應(yīng)考慮流量測(cè)量元件帶來(lái)的能量損失。一般情況下,在同一生產(chǎn)管道中不應(yīng)選用多個(gè)壓損較大的測(cè)量元件,如節(jié)流元件等。目前節(jié)流裝置是一類歷史悠久、技術(shù)成熟完善的流量?jī)x表。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、工作可靠、成本低、設(shè)計(jì)加工標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)也決定了節(jié)流裝置是工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的流量測(cè)量?jī)x表,特別適合大流量測(cè)量。這類流量計(jì)的缺點(diǎn)是壓損較大、精度不高、對(duì)被測(cè)介質(zhì)特性比較敏感、屬非通用儀表。因此,盡管節(jié)流裝置發(fā)展較早,但隨著其他各種形式的流量?jī)x表的不斷完善和開發(fā),工業(yè)發(fā)展對(duì)流量計(jì)測(cè)量要求的不斷提高,節(jié)流裝置在工業(yè)測(cè)量中的地位正在逐漸地被先進(jìn)的、高精度的、便利的其他流量?jī)x表所取代。5合理設(shè)計(jì)測(cè)點(diǎn)旁通過流體特性和流量公式闡明了不同工況條件下所適用的節(jié)流裝置類型及選型應(yīng)注意的事項(xiàng)。對(duì)于不可壓縮的流體,例如水,在測(cè)量流量時(shí)是不需要考慮溫壓補(bǔ)