開封市中儀流量儀表有限公司
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閱讀：414發(fā)布時間：2022-1-2
流體在封閉管道中流動時，其速度分布會明顯影響差壓流量計、超聲流量計等。這種速度分布同雷諾數(shù)ReD之間有對應(yīng)的關(guān)系，因此研究者將這種影響轉(zhuǎn)化為同類諾數(shù)之間的關(guān)系，并用函數(shù)式或圖表予以描述。例如超聲流量計有自帶微處理器，能對雷諾數(shù)的影響作自動校正，以提高低流速時的測量精確度，如本書的圖3.41所示。本節(jié)主要對使用廣泛的孔板流量計和渦街流量計作較深入的討論。
8.1.1孔板流量計流出系數(shù)同雷諾數(shù)的關(guān)系
在本書的第3.1節(jié)中，式（3.1）給出孔板流量計 流量值同各個自變量的關(guān)系，其中流出系數(shù)C就同管道雷諾數(shù)有關(guān)。其實C并不是一個常數(shù)，而是隨雷諾數(shù)ReD變化的一個變量。一副孔板制作完成并經(jīng)檢驗合格后，其直徑比 
即為常數(shù)，其流出系數(shù)同雷諾數(shù)的關(guān)系可用一條C＝ 
關(guān)系曲線來表示，如圖8.1所示。
在傳統(tǒng)的孔板流量計中，由于數(shù)據(jù)處理功能不強，要將C當作變量來處理，是極其困難的，為了使實際使用流量范圍內(nèi)的系數(shù)變化盡可能小，在規(guī)定的范圍內(nèi)，常常采用下面的措施。
a. 將差壓上限 
盡可能取大一些，從而使 
小一些。
b. 縮小管徑，提高流速，從而使節(jié)流裝置在較高雷諾數(shù)條件下使用。
c. 限制流量計的使用下限（結(jié)合差壓計精確度的約束條件，傳統(tǒng)的共識是測量下限不低于30％FS），因為流量越小，C與常用流出系數(shù)C 
的差異越大。在文獻[1]中，由于C和C 
之間的偏差規(guī)定為≤0.5％[2],這樣就產(chǎn)生了老版本節(jié)流裝置設(shè)計手冊中的 
）界限雷諾數(shù)圖[1]。
隨著微電子技術(shù)和傳感器技術(shù)的發(fā)展以及計算機技術(shù)對儀表的滲透，差壓式流量測量技術(shù)獲得了一次飛躍，其顯著的標志是差壓變送器精確度大大提高，從以前的1.5級提高到現(xiàn)在的0.1級甚至0.075級；其次是流量二次表實現(xiàn)智能化，數(shù)據(jù)處理能力和精確度獲得了極大的提高，這些都為孔板流量計的測量低端的精確度的提高創(chuàng)造了充分的條件，在GB/T2624－1993中給出了孔板流出系數(shù)隨雷諾數(shù)變化的關(guān)系式（以角接取壓為例）[2]，如式（7.27）所示。
應(yīng)用這一公式實現(xiàn)雷諾數(shù)變化對流量測量影響的修正常用兩種方法，一種是C的在線計算法，另一種是C的離線計算法。
（1）C的在線計算法 這一方法是利用流量二次表內(nèi)單片機的高速計算能力，用迭代法精確計算當前的流出系數(shù)并進一步計算流量值。采用迭代法是因為C是ReD的函數(shù)，而ReD是質(zhì)量流量qm的函數(shù)，而qm又是C的函數(shù)。其計算程序框圖如圖8.2所示。其中Cd為孔板計算書中的C值。
計算C的部分,其實， 
甚至d都是變量，都由相應(yīng)的計算子程序計算得到。
（2）C的離線計算修正法[3] C的離線計算通常是在整個流量測量范圍內(nèi)選10個或16個（由流量二次表中折線校正坐標系取的點數(shù)定）典型測量點qi，并計算出各點的雷諾數(shù)，然后按式（7.27）計算各點的流出系數(shù)，最后按下式計算出各點的C修正系數(shù) 
。
（8.1）
式中 
——各典型的測量點流出系數(shù)；
——孔板計算書中的流量系數(shù)。
（3）C的離線計算修正法舉例[3]
①已知條件
被測流體名稱：飽和水蒸氣；
質(zhì)量流量： 
；
最小質(zhì)量流量： 
；
工作壓力： 
5 
（表面值）；
工作溫度： 
170℃；
工作狀態(tài)下被測流體相對濕度： 
；
工作狀態(tài)下被測流體密度： 
3；
工作狀態(tài)下被測流體黏度： 
－6 
· 
；
工作狀態(tài)下被測流體等熵指數(shù)： 
；
當?shù)厝昶骄髿鈮海?
；
20℃情況下管道內(nèi)徑： 
；
管道材質(zhì)：20＃鋼；
差壓計差壓上限： 
；
節(jié)流裝置的取壓方式：角接取壓；
管道材質(zhì)的線膨脹系數(shù)： 
－6℃－1；
孔板材質(zhì)的線膨脹系數(shù)： 
－6℃－1；
② 求孔板開孔直徑d
a. 求工作狀態(tài)下管道內(nèi)徑
150 
=150.28 
b.求流量條件下雷諾數(shù)
ReD= 
（8.2）
ReD 
＝990433.1791
c.求A2值
＝ 
＝0.17178852
d.設(shè) 
=0.6060, 
e.據(jù) 
0.25
（8.3） 
0.75
+0.0900L1 
－1－0.0337 
2 
3n 
(8.4)
式中 L1——上游取壓口相對間距，L1= 
;
——下游取壓口相對間距， 
；
——分別為上游、下游取壓口間距。
因為采用角接取壓，所以上式中 
從 起判別精確度，判別公式 
，判別條件 
－10。
用迭代法求 
和 
（ 
… 
。
在精確度足夠后，得到
f.求d
g.求 
＝ 
③求各典型測量點流出系數(shù)的修正系數(shù) 
。
a. 按式（8.2）計算各典型測量點雷諾數(shù)；
b.用前面計算得到的 
值和各典型測量點雷諾數(shù)，分別代入式（8.4），得到各點C，并按式（8.1）計算 
；
以上計算結(jié)果列于表8.1。
表8.1 C及 
數(shù)據(jù)表 
| ％ |
| C |
| ％ |
| C |
|
| 10 20 30 40 50 | 99043 198087 297130 396173 495217 | 0.606290000 0.604938330 0.604418288 0.604134393 0.603952714 | 1.00452 1.00230 1.00144 1.00097 1.00067 | 60 70 80 90 100 | 594260 693303 792347 891390 990433 | 0.603825261 0.603730296 0.603656455 0.603597187 0.603548430 | 1.00046 1.00030 1.00018 1.00008 1.00000 |
對于一幅已有的節(jié)流裝置，其計算書中已列出計算 
的必要數(shù)據(jù)，則可省去上述第②步，直接從第③步計算
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