使用Excel公式进行孔板,文丘里表和理想气体定律计算

使用Excel公式进行孔板,文丘里表和理想气体定律计算
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孔板和文丘里表计算与Excel电子表格公式

Excel电子表格公式可以方便地用于计算压差流量计,如孔板流量计,文丘里流量计,或喷嘴流量计。本文下面的部分给出了用于此类计算的三个Excel模板。第一个Excel模板用于根据测量的压差和有关仪表、流体和管道的信息计算流量。如果流动的流体是气体,则第二个Excel模板允许使用理想气体定律,从气体的分子量和气体温度和压力值计算气体密度。如果流量计是带有孔板的流量计之一ISO标准压力抽头配置,则可以使用第三个Excel模板计算出孔板流量系数的值。

从孔板,文丘里或流量计数据计算流量

计算流量的一般方程

差压流量计计算的Excel公式

在管道中,由孔板、流喷嘴或文丘里流量计测量的压差在左侧给出。关于这三种类型的流量计和方程中的参数的背景信息可在文章中获得。用于测量管道流量的孔板,文丘里和流量喷嘴仪表”。

右上方的图像显示了Excel模板中的Excel电子表格公式,用于计算管道流速

Excel模板差压流量计计算

根据喷嘴、文丘里流量计或孔板流量计测得的流量压差。该电子表格适用于已知流体密度值(通常是液体)和已知米系数值c的情况。下图显示了使用上图中的Excel公式进行计算的示例集。(注意:你可以点击图片,以获得更大的版本,可以更好地阅读)。

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已知温度和压力下气体密度的计算

气体密度的Excel公式

当被孔板、流量喷嘴或文丘里流量计测量的流体是气体时,其密度为

Excel模板气体密度与理想气体定律

温度和压力的函数,因此需要一种方法来确定在管道温度和压力下气体的密度。理想气体定律,以ρ = (MW)P/RT的形式,可用于此目的。请看文章。”用理想气体定律求不同压力和温度下的空气密度,,以了解详情。

左边的图像显示Excel电子表格公式计算气体密度指定的气体分子量,温度,压力表压力。注意,理想气体定律常数R的值,在这个Excel模板中使用的单位是345.25 psia-ft3/slugmol - or。右图显示了使用Excel公式计算空气(MW = 29)、温度= 80oF和压力= 10 psig的示例集。

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用ISO 5167计算孔板仪表系数

孔板系数计算的Excel公式

孔板流量计的仪表系数比流量喷嘴或文丘里流量计的仪表系数随操作条件的变化更大。对于具有三种ISO标准压力抽头配置之一(角抽头,法兰抽头或D-D/2抽头)的孔板流量计,ISO 5167提供了孔板系数C, in的方程

Excel模板孔板系数计算

压力分接头位置L1和L2;直径比,β;管道直径,D1;和管道雷诺数Re。参见文章,“使用ISO 5167找到孔板流量计的孔板流量系数,以了解更多关于ISO 5167标准压力龙头配置的详细信息,以及以下计算孔板系数的公式:直径比,β,管道雷诺数,Re,管径,D,压力龙头位置参数,L1和L2:

C = 0.5959 + 0.0312β2.1 - 0.1840β8 + 0.0029β2.5 (106 / Re) 0.75 + 0.0900 (L1 / D)[β4 /(1 -β4)]- 0.0337 (L2 / D)β3

计算孔板系数的Excel公式如左图所示。右边的图像显示了使用该Excel模板的计算示例集。本例和可下载Excel模板中的计算是针对“法兰丝锥”的,其L1 = L2 = 1。有关其他压力水龙头配置的详细信息,请参阅上面引用的文章。

注意,这是一个迭代计算。计算孔板系数C需要雷诺数,但在已知C之前,无法确定管内速度(雷诺数所需)。与此Excel模板有效的迭代方法是最初假设雷诺数的值。Re = 105通常是一个很好的起点。根据Re的假设值和其他输入参数的值,可以计算孔板系数,然后可以计算Q和V。然后用管道速度V的计算值来计算雷诺数(Re = D1Vρ/μ)。如果计算值与Re的假设值不同,则使用计算出的Re作为新的假设值,并重复计算。这个过程收敛得很快。通常一两次迭代就足够了。

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参考文献

进一步资料参考:

1.本特森,哈兰H.,流量测量在管道和管道,一个在线,继续教育的PDH学分工程课程。

2.美国内政部垦务局,2001年修订,1997年第三版,水量测量手册

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

4.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。

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。

  1. 用于管道流量测量的孔板,流量喷嘴和文丘里流量计
  2. 使用ISO 5167找到孔板流量计的孔板流量系数
  3. 文丘里和孔板流量计计算的Excel模板
  4. 用转子流量计测量管道流量
  5. 用磁性流量计测量管道流量