用差压流量计(如孔板或文丘里流量计)测量管道流量
了解管道流量
术语管道流量通常用来指任何封闭管道在压力下流动的流量。封闭管道通常是圆形的,但也可能是方形或矩形的,如加热管道。另一种主要的流动类型是明渠流动,当有一个自由的液体表面对大气压开放时就会发生这种流动。管道流量测量通常使用差压流量计,如孔板、流量喷嘴和文丘里流量计,本文将讨论这些流量计。
差压流量计
右边给出了差压流量计的一般方程,其中
Q =通过管道和仪表的流速,cfs,
C =特定仪表的流量系数,无因次,
A2 =垂直于气流的收缩面积,ft2,
P1 =管道上游未受干扰压力,lb/ft2,
P2 =缩窄区管道内压力,A2, lb/ft2,
β = D2/D1 = (A2直径/管径),无量纲,
ρ =流体密度,鼻涕虫/ft3,
Excel电子表格适用于差动流量计计算。有关可下载的Excel模板,用于计算此方程,请参阅文章文丘里和孔板流量计计算的Excel模板”。
文丘里仪表
文丘里流量计的入口是一个15度到20度角的汇聚锥。它向下收敛到喉部,这是仪表中最小横截面积、最大速度和最小压力的点。流量计的出口部分是一个角度为5o到7o的分流锥,这完成了回到全管径的过渡。左边的图表显示了一个典型的文丘里表配置,参数D1, D2, P1和P2被识别。由于平滑的逐渐过渡到喉部直径和回到全管径,摩擦损失在文丘里流量计是相当小的。这导致文丘里流量计的流量系数C接近于1。文丘里流量计的典型流量系数值范围从0.95到高达0.995。
孔板流量计
孔板流量计是三种差动流量计中最简单的一种
被考虑在这里。它只是一个中间有孔的圆形孔板,通常被固定在管道法兰之间,如右图所示。由于孔板上的孔板突然收缩,它比文丘里流量计有更多的摩擦水头损失,其流量系数c值较低,典型的孔板流量计流量系数值在0.58和0.65之间。
流量喷嘴流量计
流量喷嘴流量计由一个短喷嘴组成,通常在两个管道法兰之间举行,如图所示在左边的图表..它比文丘里流量计更简单,更便宜,但不像孔板流量计那么简单。流量喷嘴流量计的摩擦损失比孔板流量计小得多,但高于文丘里流量计。典型的喷嘴流量系数值在0.93到0.98之间。
结论
对于这三种类型的管道流量测量仪表中的任何一种,都需要一种方法来测量仪表上的压差p1 - p2。此外,仪表和管道尺寸必须知道,并需要一个流量系数的值。后者通常可从仪表制造商处获得。
参考资料和图片来源
图片-由H. Bengtson绘制
进一步信息参考:
1.曼森,B. R., Young, D. F., & Okiishi, T. H.,流体力学基础,第四版,纽约:约翰·威利父子公司,2002。
2.美国内政部垦务局,2001年修订,1997年第三版,水量测量手册,可在线使用或下载:https://www.usbr.gov/pmts/hydraulics_lab/pubs/wmm/index.htm
3.国际标准组织-ISO 5167-1:2003用压差装置测量流体流量,第1部分:插入满流量的圆形截面导管中的孔板、喷嘴和文丘里管。参考号:ISO 5167 -声学.
阅读更多:https://www.brighthub.com/engineering/civil/articles/83825.aspx#ixzz0xXh8KmSQ
这篇文章是系列文章的一部分:测量管道流量
管道流量的测量可以使用各种流量计,包括差压流量计,如孔板流量计,文丘里流量计和喷嘴流量计。其他类型的液体流量计有转子流量计,磁流量计,超声波流量计,涡轮流量计和科里奥利流量计。