差压测量流量.pdf

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1、差压测流量作者：谢一飞关键字：差压流量气体液体孔板皮托管文丘里管综述：流量测量技术是现代工业发展的一项重要测量技术，广泛应用于发电、化工、医药、食品、石油、造纸等行业，采用的技术有电磁流量计、科氏流量计、差压流量计、转子流量计、温差流量计等。其中差压流量计是最古老但是又不断发展的一种流量计，在蒸汽的测量中，差压流量计占80%；其它气体测量中，差压流量计占30%；液体测量中，差压流量计占15%。分行业来讲，差压流量计在火力发电厂中占60%，石油工业占50%，化学工业占30%。全球每年销售的流量仪表超过了280万台，差压流量计约

2、有50万台。一、气体特性的简述：相对于液体来说，气体的可压缩性给流量的测量带来点麻烦，1662年RobertBoyle就发现了气体的体积和压力成反比的特性：即在压力升高时，温度保持不变，等质量的气体体积会变小。1800年，J.Gay-Lussac发现气体的体积和温度成正比的特性：即在温度升高时，压力保持不变，等质量的气体体积会增大。在此基础上经过不断研究得出以下两个理想气体方程式：1．p⋅V=m⋅R⋅Tp⋅V其中p=压力m=V=体积R⋅Tm=质量R=气体常数T=温度2．p1⋅V1p2⋅V2=T1T2在理想气体状态下，气体常数

3、R是一个固定的值，但是实际情况中，由于气体的不同，以及同种气体温度、压力的不同，R的值会有些变化，下表（表1）是一些常见气体在不同温度压力下的气体常数相对于理想气体常数的偏差。表1100kPa500kPa1MPa2MPa4MPa空气20℃0.1%0.3%0.4%0.7%1.5%CO240℃0.4%2.2%4.4%9.1%73%Ar20℃0.1%0.4%0.7%1.6%5.5%NH330℃1.0%5.4%11.0%----NH370℃0.6%3.3%6.6%14.3%--乙烯20℃0.6%3.1%6.3%13.1%67%O22

4、0℃0.1%0.3%0.7%1.6%5.5%乙炔20℃0.7%4.0%9.2%17.3%--He15℃0.0%0.2%0.5%1.0%4.9%Cl215℃1.3%7.0%------3为了更准确和科学地测量气体的体积流量和质量流量，还必须区分清楚常态（Normal）体积（Nm）3和标准（Standard）体积（m）。1所谓常态体积指的是在0℃和绝压101.3kPa情况下气体的体积，而标准体积在不同的国家中定义有所差别，比如说在我国标准体积是指20℃和绝压101.3kPa情况下气体的体积，在德国标准体积是3指在15℃和绝压10

5、1.3kPa情况下气体的体积。1m气体在常态体积下和标准体积下的质量差别是很大的（表2）表233常态体积1Nm标准体积1m空气1.293kg1.22kgO21.428kg1.354kgCO21.976kg1.871kg333以空气为例，1Nm和1m标准体积在质量上相差了6%，使用常态体积（Nm）来作流量的测量更加符合计量的科学性。全球市场销售的情况也能反映出这点，带温度和压力补偿计算的气体体积流量计实际占有率从1980年的20%增加到了现在的70%。二、差压流量计测量流量原理如图1图1差压1．直径变小2．流速加快V23．一部

6、分静压Pstat转为动压Pdyn4．由此而产生的静压差压可以测出dP=Pstat1-Pstat22在已知有关参数的条件下，根据流动连续性原理和伯努利方程可以推导出差压与流量之间的关系而求得流量。其基本公式如下：c－流出系数，无量纲；d－工作条件下节流件的节流孔或喉部直径；D－工作条件下上游管道内径；qm－质量流量Kg/s；qv－体积流量m³/s；ß－直径比d/D；ρ－流体的密度Kg/m³。三、常见的差压流量计的型式及特点1．孔板（图2）是由机械加工获得的一块圆形穿孔的薄板。图2其优点是：1)有国际标准(ISO5167)和国家

7、标准(GB/T2624.1-2006)；2)适用管径从DN4到DN2000；3)能应用于几乎所有过程；4)易于维修和更换，不需要标定；5)能测量非常小的流量；6)广为人知，易于接受。缺点是：1)测量时，过程压力损失较大；2)容易被磨损，导致几何尺寸改变，误差变大；3)安装位置要求高，比较占空间。2．皮托管(图3)是空心金属管中间加隔膜，两侧各有均匀分布的取压孔。其优点是：1)对于过程压力损失很小；2)对磨损不敏感；图33)测量大直径管道投资小；4)可以测双向的流量；5)安装简单，便于更换；6)适用管径从DN40到DN1200

8、0缺点是：1)没有统一的标准；2)需要单独标定并给出因数K；3)测量小于300mm管道时成本较高。33．文丘里管和文丘里喷嘴(图4)图4的上图为文丘里喷嘴，下图为文丘里管，其优点是：1)有国际标准(ISO5167)和国家标准(GB/T2624-2006)；图42)过程压力损失小；3)过程中