孔板流量计与孔流系数

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孔板流量计安装示意图。请按照说明书示意图正确安装孔板流量计。
一、FKL型孔板流量计的主要结构是由进流体管路，取压嘴，密封圈，连接螺栓与螺母，法兰、孔板、密封垫、出流体管路等组成。孔板流量计又称为差压式流量计，是由一次检测件(节流件)和二次装置(差压变送器和流量显示仪)组成，广泛应用于气体、蒸汽和液体的流量测量。
二、特点：孔板流量计具有结构简单，维修方便，性能稳定，使用可靠等特点。孔板和孔板流量计是根据煤矿瓦斯抽放管路的特点，专为煤矿瓦斯抽放而设计的计算瓦斯抽放量的配套件。其结构简单，使用和计算极其方便，是测量瓦斯流量中经济的装置。
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实验二、孔板流量计的流量校正
一、实验目的 1、学会流量计流量校正(或标定)的方法 2、通过孔板流量计孔流系数的测定，了解孔流系数的变化规律 二、实验内容 1、测定孔板流量计的孔流系数 2、观察孔流系数与雷诺数的变化规律 3、测定孔板流量计的永久压强损失 三、实验原理 孔板流量计是压差式流量计，也称速度式流量计，它用测定流体压差的方法来确定流体的速度。可用流体流动规律(即伯努利方程)导出孔板流量计的计算模型。 即（1） 因孔口的大小已知，所以用孔口速度u0替代u2，并引入校正因子C，将（1）式转变为： （2） 对于不同压缩流体，，代入（2）式，整理得 令代入上式得： 当采用倒U型压差计测量压差时， 于是孔板流量计的流速为： 得孔板流量计流量的数学模型式为： （3） 式中:G--被测流体(水)的体积流量，m/s C0--孔流系数，无因次 A0--流量计最小流道截面积，m2 R--流量计上，下游两取压口处所连接的U型管压差计读数，m ρ--被测流体的密度Kg/m3 由管径d可计算出雷诺数 由于孔板流量计(局部阻力)引起的永久压强损失为： 或 问题引导： 工业上如何使用孔板流量计测流量？ 测孔流系数的压差R与测孔板流量计的永久压力损失ΔPf,理论上测压点应该相同，但实际上测出的永久压力损失不准，为什么？ 如何精确的测出并计算出孔板流量计的永久压强损失？ 四、实验装置 实验装置示意图如下：
(孔板流量计与孔流系数)

(孔板流量计与孔流系数)

·现场数显、信号远传兼容，模拟量和数字化双向通迅共存，方便系统组建和入网
□系列品种
按测量对象分类
按连接方式分类
□主要技术参数
·口径：DN25～DN1000（mm）
·精度：±1%FS
·量程比：标准1：13，扩展1：30
·工作压力：≤42.0MPa
·介质温度：-40oC～450oC
·介质粘度：≦30CP(相当于重油)
·β值：0.2～0.8
·连接方式：法兰或夹装式
·法兰标准：DN≤600mm,PN2.0～PN26,HG20616;PN32,HG20618;DN>600mm,PN2.0～PN15,HG20623.也可按用户提供的法兰标准制造。
·材质：主体、孔板、取压管、三阀组：不锈钢；直管段及连接法兰：碳钢或不锈钢
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节流式流量计校核装置 实验指导书
流量计校核 实验目的 熟悉孔板流量计、文丘里流量计的构造、性能及安装方法。 掌握流量计的标定方法之一——容量法。 测定孔板流量计、文丘里流量计的孔流系数与雷诺准数的关系。 基本原理 对非标准化的各种流量仪表在出厂前都必须进行流量标定，建立流量刻度标尺（如转子流量计）、给出孔流系数（如涡轮流量计）、给出校正曲线（如孔板流量计）。使用者在使用时，如工作介质、温度、压强等操作条件与原来标定时的条件不同，就需要根据现场情况，对流量计进行标定。 孔板、文丘里流量计的收缩口面积都是固定的，而流体通过收缩口的压力降则随流量大小而变，据此来测量流量，因此，称其为变压头流量计。而另一类流量计中，当流体通过时，压力降不变，但收缩口面积却随流量而改变，故称这类流量计为变截面流量计，此类的典型代表是转子流量计。 2.1孔板流量计的校核 孔板流量计是应用最广泛的节流式流量计之一，本实验采用自制的孔板流量计测定液体流量，用容量法进行标定，同时测定孔流系数与雷诺准数的关系。 孔板流量计是根据流体的动能和势能相互转化原理而设计的，流体通过锐孔时流速增加，造成孔板前后产生压强差，可以通过引压管在压差计或差压变送器上显示。其基本构造如图3-1所示。 若管路直径为d1，孔板锐孔直径为d0，流体流经孔板前后所形成的缩脉直径为d2，流体的密度为ρ，则根据柏努利方程，在界面1、2处有： （3-1） 或（3-2） 由于缩脉处位置随流速而变化，截面积又难以指导，而孔板孔径的面积是已知的，因此，用孔板孔径处流速来替代上式中的，又考虑这种替代带来的误差以及实际流体局部阻力造成的能量损失，故需用系数C加以校正。式（3－2）改写为 （3-3） 对于不可压缩流体，根据连续性方程可知，代入式（3-3）并整理可得（3-4） 令（3-5） 则式（3-4）简化为（3-6） 根据和即可计算出流体的体积流量： （3-7） 或（38） 式中：－流体的体积流量，m3/s； －U形压差计的读数，m； －压差计中指示液密度，kg/m3； －孔流系数，无因次；由孔板锐口的形状、测压口位置、孔径与管径之比和雷诺数Re所决定，具体数值由实验测定。当孔径与管径之比为一定值时，Re超过某个数值后，接近于常数。一般工业上定型的流量计，就是规定在为定值的流动条件下使用。值范围一般为0.6-0.7。 孔板流量计安装时应在其上、下游各有一段直管段作为稳定段，上游长度至少应为10d1，下游为5d2。孔板流量计构造简单，制造和安装都很方便，其主要缺点是机械能损失大。由于机械能损失，使下游速度复原后，压力不能恢复到孔板前的值，称之为永久损失。d0/d1的值越小，永久损失越大。 2.2文丘里流量计的校核孔板流量计的主要缺点时机械能损失很大，为了克服这一缺点，可采用一渐缩渐括管，如图3－2所示，当流体流过这样的锥管时，不会出现边界层分离及漩涡，从而大大降低了机械能损失。这种管称为文丘里管。 文丘里管收缩锥角通常取15°-25°，扩大段锥角要取得小些，一般为5°-7°，使流速改变平缓，因为机械能损失主要发生在突然扩大处。图3-2文丘里流量计 文丘里流量计测量原理与孔板完全相同，只不过永久损失要小很多。流速、流量计算仍可用式（3－6）、（3－7），式中仍代表最小截面处（称为文氏喉）的流速。文丘里管的孔流系数约为0.98-0.99。机械能损失约为 （3-9） 文丘里流量计的缺点是加工比孔板复杂，因而造价高，且安装时需占去一定管长位置，但其永久损失小，故尤其适用于低压气体的输送。三.实验装置与流程 实验装置如图3-3所示。主要部分由循环水泵、流量计、U型压差计、温度计和水槽等组成。 图3-3四.实验步骤与注意事项 1.熟悉实验装置，了解各阀门的位置及作用。 2.对
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使用标准节流装置时，流体的性质和状态必须满足下列条件：
(1)流体必须充满管道和节流装置，并连续地流经管道;
(2)流体流量不随时间变化或变化非常缓慢;
(3)流体流经节流件时不发生相交;
(4)流体必须是牛顿流体，即在物理上和热力学上是均匀的、单相的，或者可以认为是单相的，包括混合气体，溶液和分散性粒子小于o．1m的胶体．在气体中有不大于2％(质量成分)均匀分散的固体微粒，或液体中有不大于5％(体积成分)均匀分散的气泡，也可认为是单相流体,但其密度应取平均密度;
(5)流体在流经节流件以前，流束是平行于管道轴线的无旋流。
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3．3、把ρ0=(1－0．00446C)×1．293当做ρ：
在实际应用中，常会把ρ0=(1－0．00446C)×1．293当做ρ，代入式(3)进行计算，这是不正确的。ρ0=(1－0．00446C)×1．293是标准状态(1个标准大气压，0℃)下混合气体的密度，ρ为工况状态下混合气体的密度，不能混淆。
3．4、在很多计算公式中增加g：
1)一种是用p1ρ1+12gv21=p2ρ2+12gv22做为能量守衡方程，进行公式推导，此公式来源不明。根据伯努利原理和能量守衡定律有:p1ρ1+12v21+gZ1=p2ρ2+12v22+gZ2，在等高(Z2－Z1=0)情况下，p1ρ1+12v21=p2ρ2+12v22，以此公式为基础，在孔板流量计公式推导过程中不会出现g。
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