1、第三節(jié) 流量測(cè)量?jī)x表1概述一般把流體移動(dòng)的量稱為流量。單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)管道橫截面或明渠橫截面的流體量，稱為瞬時(shí)流量。流體量以質(zhì)量表示時(shí)稱為質(zhì)量流量，以體積表示時(shí)稱為體積流量。有時(shí)也需要知道在一段時(shí)間內(nèi)流過(guò)的流體量，稱為總量或累積流量。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，流量是指導(dǎo)操作、監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行情況和進(jìn)行核算的一個(gè)重要參數(shù)和依據(jù)。（1） 體積流量 如果流體通過(guò)管道某橫截面的一個(gè)微小面積dA上的流速為u，則通過(guò)此微小面積的體積流量為dqv=udA （2-3-1）通過(guò)管道全截面積的體積流量為qv=udA （2-3-2）如果整個(gè)截面積上各點(diǎn)流速相同，則由式（2-3-2）可以導(dǎo)出qv=uA （2-3-3）式中A為管道面

2、積。實(shí)際上，流體在管道上流動(dòng)時(shí)，同一截面積上的各點(diǎn)的流速并不相同，所以式（2-3-3）中的流速u是指平均流速u（在本篇中，如無(wú)特殊說(shuō)明，均指平均流速）。體積流量單位一般用m3/h表示。（2）質(zhì)量流量 如果流量密度為，由（2-3-3）可以導(dǎo)出qm=qv=uA （2-3-4）質(zhì)量流量單位一般用kg/h表示。 流體的密度是隨工況參數(shù)變化的。對(duì)于液體，由于壓力的變化對(duì)密度的影響非常小，一般可以忽略不計(jì)，但是因?yàn)闇囟茸兓a(chǎn)生的影響應(yīng)引起注意，不過(guò)一般溫度變化10時(shí)，液體密度變化約在1%以內(nèi)，所以除溫度變化較大，測(cè)量準(zhǔn)確度要求較高的場(chǎng)合外，往往也可以忽略不計(jì)。對(duì)于氣體，由于密度受溫度、壓力變化影響較大，

3、例如，在常溫附近，溫度每變化10，；密度變化約在3%；在常壓附近，壓力每變化10kPa時(shí)，密度變化約在3%。因此在測(cè)量氣體流量時(shí)，必須同時(shí)測(cè)量流體的溫度和壓力，并將不同工況下的體積流量換算或標(biāo)準(zhǔn)體積流量qvN（Nm3/h）。所謂標(biāo)準(zhǔn)體積流量，在工業(yè)上是指壓力為101325Pa，溫度為20時(shí)的體積流量。總量的單位為千克（kg）或噸（t）。用來(lái)測(cè)量流體流量的儀表稱為流量計(jì)。隨著工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)流量的要求也越來(lái)越高，條件也更加復(fù)雜。例如：在工藝條件上從低溫低壓到高溫高壓；在流體狀態(tài)方面有層流、紊流和脈動(dòng)流；流體本身也有低粘度、高粘度和強(qiáng)腐蝕等；流量對(duì)象方面有氣、液、固相和兩相流體；測(cè)量范

4、圍從每秒數(shù)滴到每小時(shí)數(shù)噸，等等。面對(duì)著這么復(fù)雜的情況的要求，測(cè)量流量的方法，儀表得到很快的發(fā)展，使測(cè)量中的難題正在逐步得到解決。當(dāng)然隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新的測(cè)量問(wèn)題也在不斷的出現(xiàn)。本篇只能介紹一些基本內(nèi)容。關(guān)于流量測(cè)量方法和流量?jī)x表的分類，是比較錯(cuò)綜復(fù)雜的問(wèn)題，目前還沒(méi)有統(tǒng)一的分類。為便于敘述和思考，本篇進(jìn)行一定的歸納，按測(cè)量原理進(jìn)行分類如圖2-3-1和圖2-3-2。2 節(jié)流式流量計(jì)流體在流動(dòng)過(guò)程中，在一定條件下，流體的動(dòng)能和靜壓能（壓力能）可以互相轉(zhuǎn)換，并可以利用這種轉(zhuǎn)換關(guān)系來(lái)測(cè)量流體的流量。例如，在管道中安裝阻力件，流體通過(guò)阻力件所在截面時(shí)，由于流通面積忽然縮小，促使流速產(chǎn)生局部收縮

5、，流速加快，靜壓力降低，因而在阻力件前后出現(xiàn)壓力差（簡(jiǎn)稱壓差）。可以通過(guò)測(cè)量此壓差的大小按一定的函數(shù)關(guān)系來(lái)計(jì)算出流量值。在流量?jī)x表中，一般稱此阻力件為節(jié)流件，并稱節(jié)流件與取出壓差信號(hào)的整個(gè)裝置為節(jié)流裝置。這種類型的流量計(jì)稱為節(jié)流式流量計(jì)。節(jié)流式流量計(jì)有三部分組成（圖2-3-3）：將被測(cè)流體的流量值變換成差壓信號(hào)的節(jié)流裝置，其中包括節(jié)流件、取壓裝置和測(cè)量所要求的直管段；傳送差壓信號(hào)的差壓管路；檢測(cè)差壓信號(hào)的差壓計(jì)或差壓變送器。節(jié)流件的類型較多。嚴(yán)格的說(shuō)，在管道中裝入任意形狀的節(jié)流件都能產(chǎn)生節(jié)流作用，并且節(jié)流件前后兩側(cè)的差壓與流過(guò)流體的流量都會(huì)有相應(yīng)的關(guān)系。但是，它們并不都是可以找到差壓與流量之間

6、存在適合需要的關(guān)系，只有差壓與流量之間存在穩(wěn)定的關(guān)系，并且重復(fù)性好，適合應(yīng)用的節(jié)流件才有實(shí)用價(jià)值。目前已經(jīng)應(yīng)用的節(jié)流件種類有同心圓孔板、偏心孔板、圓缺孔板、錐形入口孔板、1/4圓孔板、文丘里管、噴嘴、道爾管、契形節(jié)流件等等。節(jié)流式流量計(jì)應(yīng)用廣泛，油田、煉油廠及化工廠中所使用的流量計(jì)中，一般有70%80%是節(jié)流式流量計(jì)，在整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，節(jié)流式流量計(jì)約占流量計(jì)的一半以上。節(jié)流式流量計(jì)的歷史悠久，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)和大量的可靠數(shù)據(jù)。一些國(guó)家進(jìn)行了不斷的研究和制定標(biāo)準(zhǔn)，力求使某些節(jié)流裝置用于流量測(cè)量時(shí)能夠標(biāo)準(zhǔn)化，以便應(yīng)用。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織（ISO）在匯總各國(guó)研究成果的基礎(chǔ)上，分別于1967年和1968

7、年制定出ISO/R 541和ISO/R 781，在國(guó)際上將幾種類型的節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)化。1980年又對(duì)前兩個(gè)文件進(jìn)行了修訂，出版了ISO 5167，推廣應(yīng)用。中國(guó)于1981年制定出了流量測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 2624，1993年出版了采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的ISO 51671（1991）的節(jié)流測(cè)量節(jié)流裝置的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 262493。對(duì)于已經(jīng)制定出標(biāo)準(zhǔn)的幾種標(biāo)準(zhǔn)化的節(jié)流裝置，一般稱為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置。應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置測(cè)量流量，比較方便，只要是按標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定所提供的數(shù)據(jù)和要求進(jìn)行節(jié)流裝置的設(shè)計(jì)、加工、安裝和使用，無(wú)需對(duì)節(jié)流裝置最近性標(biāo)定就可以用來(lái)測(cè)量流量，其流量不確定度不會(huì)超出允許的范圍。這也是節(jié)流式

8、流量計(jì)能夠得到廣泛應(yīng)用的重要原因。那些尚未標(biāo)準(zhǔn)化的節(jié)流裝置，一般稱為非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置。對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，在應(yīng)用前必須進(jìn)行標(biāo)定，以保證流量測(cè)量的流量不確定度。本書(shū)將重點(diǎn)介紹標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置。對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，將在本書(shū)的最后簡(jiǎn)單地介紹幾種。2 1測(cè)量原理以孔板為例，觀察在管道中流動(dòng)的流體經(jīng)過(guò)節(jié)流件時(shí)流體的靜壓力（簡(jiǎn)稱壓力）和流速的變化情況。實(shí)驗(yàn)表明（見(jiàn)圖2-3-4），在距孔板前大約（0.52）D（管道內(nèi)徑）處，流束開(kāi)始收縮，即靠近管壁處的流體開(kāi)始向管道的中心處加速，管道中心處流體的壓力開(kāi)始下降，靠近管壁處有渦流形成，壓力也略有增加。流束經(jīng)過(guò)孔板后，由于慣性作用而繼續(xù)收縮，大約在孔板后的（0.30.5

9、）D處流束的截面積最小，流速最快、壓力最低。在這以后，流束開(kāi)始擴(kuò)張，流速逐漸恢復(fù)到原來(lái)的速度，壓力也逐漸恢復(fù)到最大，但不能恢復(fù)到收縮前的壓力值，這是由于實(shí)際的流體經(jīng)過(guò)節(jié)流件時(shí)會(huì)永久性的壓力損失p所致。流體流經(jīng)噴嘴和文丘里管的情況相似，只是他們的開(kāi)口面積和流束的最小收縮截面接近一致。流體的壓力和流速在節(jié)流件前后的變化，反映了流體的動(dòng)能和靜壓能的相互轉(zhuǎn)換情況。假定流體是處于穩(wěn)定流動(dòng)，既同一時(shí)間內(nèi)，通過(guò)管道截面A和節(jié)流件的開(kāi)口截面a時(shí)的流速必然要比通過(guò)截面A的流速快，這個(gè)速度的改變是由于動(dòng)能增靜壓能降低造成的，從而產(chǎn)生節(jié)流件前后的壓力差。此壓力差的大小與通過(guò)流體的流量大小有關(guān)。在孔板前，由于孔板對(duì)流

10、體的阻擋，使流體滯止，因而管壁處的壓力略高于上游壓力。為便于推導(dǎo)流量的方程式，將圖2-3-4的節(jié)流過(guò)程簡(jiǎn)化成如圖2-3-5所示。假定流體是在水平管道中軸線方向做穩(wěn)定流體，流體不對(duì)外作功，和外界也沒(méi)有熱量交換，流體本身也沒(méi)有溫度變化，并且流體的黏度可以忽略，則由上述的能量關(guān)系可寫出如下關(guān)系式： （2-3-5）式中u為流體的平均流速：p為靜壓力；為流體的密度。如果截面A和截面B處的壓力、流速（平均流速）分別為p1、u1和p2、u2，則由式（2-3-5）可寫出：= （2-3-6）由于流動(dòng)是穩(wěn)定的，則從截面A流入的流體質(zhì)量與從截面B流出的流體質(zhì)量必然相等，這就是連續(xù)性方程： （2-3-7）式中A為截面

11、A處的截面積；a為截面B處的截面積。下面將依據(jù)式（2-3-6）和式（2-3-7）推導(dǎo)出可壓縮流體和不可壓縮流體的流量的理論方程式。2.1.1 不可壓縮流體由于不可壓縮流體的密度可以認(rèn)為是不變的，則式（2-3-6）和式（2-3-7）可寫成： （2-3-8） （2-3-9）這就是不可壓縮流體的伯努利方程和連續(xù)性方程。假定管道的直徑為（A=D2/4），節(jié)流件的開(kāi)口直徑為d（a=d2/4），有上述兩公式可求得流經(jīng)節(jié)流件的流速為： （2-3-10）令直徑比=d/D，差壓p=p1-p2，根據(jù)質(zhì)量流量的定義，qm=au2，可寫出質(zhì)量流量的理論方程式為： （2-3-11）2.1.2 可壓縮流體對(duì)于可壓縮流體，

12、流體經(jīng)過(guò)節(jié)流件時(shí)，由于流體的動(dòng)能增加而降低了靜壓，流體的密度必然也要減少，因而不能忽略在節(jié)流過(guò)程中密度的變化。假設(shè)流體符合理想氣體的條件，流體經(jīng)過(guò)節(jié)流件時(shí)是等熵過(guò)程，則流體的密度與壓力的關(guān)系為： （2-3-12）式中k為等熵指數(shù)。由式（2-3-6）和式（2-3-12）的關(guān)系可推導(dǎo)出可壓縮流體的伯努利方程式為： （2-3-13）根據(jù)式（2-3-12），可將上式寫成如下形式： （2-3-14）令壓力比p2/p1=r。由連續(xù)性方程式（2-3-6）及式（2-3-12）可得： （2-3-15）將式（2-3-15）代入式（3-2-10），得：即 （2-3-16）根據(jù)質(zhì)量流量的定義：，而，則可壓縮流體的質(zhì)量

13、流量方程為： （2-3-17）將式（2-3-17）乘除及，并進(jìn)行整理，得 （2-3-18）并可簡(jiǎn)寫為如下形式： （2-3-19）式中： （2-3-20）式（2-3-19）為可壓縮流體的質(zhì)量流量的理論方程式。稱為可膨脹性系數(shù)，是表示流體可壓縮性的影響，如=1，則式（2-3-19）與不可壓縮流體的公式相同，即式（2-3-19）對(duì)不可壓縮流體也是有效的，只是用于可壓縮性流體時(shí)1，用于不可壓縮流體時(shí)=1。對(duì)于噴嘴和文丘里管，由于流束的收縮情況與節(jié)流件的幾何形狀相接近，流束的最小截面實(shí)際上可以認(rèn)為等于噴嘴和文丘里管的喉部截面。因此他的可膨脹系數(shù)的實(shí)驗(yàn)值，與由式（2-3-20）計(jì)算出的理論值相一致。而對(duì)于

14、孔板只能用實(shí)驗(yàn)方法求得。一般采用圖表（如圖2-3-6）或經(jīng)驗(yàn)公式給出可膨脹系數(shù)。2.1.3 實(shí)際流量公式由能量守恒定律和質(zhì)量守恒定律推導(dǎo)出理論流量方程式，指明了通過(guò)節(jié)流件的流體的流量值與節(jié)流件上下游差壓值存在一定函數(shù)關(guān)系。但是由于實(shí)際情況與理論的差異，實(shí)際測(cè)量中的一些問(wèn)題在公式推導(dǎo)中并沒(méi)有考慮在內(nèi)，如果按理論流量方程式計(jì)算出流量值，則將遠(yuǎn)大于實(shí)際流量。因此，只有對(duì)理論流量方程式進(jìn)行修正后才能用于實(shí)際的流量計(jì)算。假設(shè)理論流量與實(shí)際流量之間的關(guān)系為： （2-3-21）將式（2-3-21）代入（2-3-19）可寫成節(jié)流式流量計(jì)的實(shí)際流量公式為： （2-3-22） （2-3-23） （2-3-24）式

15、中C是無(wú)量綱的數(shù)，稱為流出系數(shù)。它是通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法按式（2-3-25）確定的。 （2-3-25）流出系數(shù)C受許多因數(shù)影響，例如節(jié)流件形狀及尺寸，取壓位置，管道及安裝情況，流動(dòng)狀態(tài)等許多因素對(duì)流出系數(shù)有影響。在實(shí)驗(yàn)中由于全部結(jié)構(gòu)方面的影響包括在內(nèi)，在一定安裝條件下，對(duì)于給定的節(jié)流裝置，流出系數(shù)C只與雷諾數(shù)有關(guān)。圖2-3-7繪出標(biāo)準(zhǔn)孔板的流出系數(shù)C與Red的關(guān)系曲線，從圖2-3-7可以看出，當(dāng)雷諾數(shù)Red大于某個(gè)數(shù)值（界限雷諾數(shù)）以后C值趨于穩(wěn)定（即與Red無(wú)關(guān)），并且值愈大C趨于定值的Red愈大。只有C為一常數(shù)時(shí)流量q才能夠與差壓p之間呈現(xiàn)固定的函數(shù)關(guān)系，在實(shí)際測(cè)量中為保證測(cè)量的準(zhǔn)確度，流量計(jì)的測(cè)

16、量范圍要選在大于界限雷諾數(shù)的區(qū)域內(nèi)。對(duì)于不同的節(jié)流裝置，只要這些裝置是幾何相似，并且在相同雷諾數(shù)的條件下，則流出系數(shù)C的數(shù)值是相同的。各種節(jié)流裝置的流出系數(shù)的計(jì)算公式及應(yīng)用條件將在以后分別介紹。在節(jié)流式流量計(jì)中，有時(shí)還用流量系數(shù)修正理論公式（2-3-19）。即令： （2-3-26）與式（2-3-22）相比較，顯然 （2-3-27）式中E=，稱為速度漸進(jìn)系數(shù)；a稱為流量系數(shù)，也是通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法確定的。實(shí)際應(yīng)用流量公式計(jì)算流量時(shí)，要代入公式中各個(gè)參數(shù)的單位，將各個(gè)單位進(jìn)行換算整理，并歸納出公式中的常數(shù)K。各個(gè)參數(shù)所采用的單位不同，K可以得到不同的數(shù)值。例如：管道直徑D和節(jié)流件開(kāi)口直徑d單為mm；差壓

17、單位為Pa；質(zhì)量流量單位為kg/h；流體的密度單位為kg/m3，則系數(shù)： （2-3-28）可寫出質(zhì)量流量的流量公式為： （2-3-29a）或 （2-3-29b）體積流量的流量公式由可得 （2-3-30a） (2-3-30b)2.2 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置前面已經(jīng)提到，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，只要按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的條件數(shù)據(jù)去設(shè)計(jì)，加工制造和安裝使用，無(wú)須對(duì)節(jié)流裝置進(jìn)行標(biāo)定，就可以直接應(yīng)用與流量測(cè)量，其誤差不會(huì)超出規(guī)定的流量不確定度，如果稍有變動(dòng)，還可以修正。這對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用是非常方便的，但是其規(guī)定也是非常嚴(yán)格而細(xì)致的。下面將對(duì)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的結(jié)構(gòu)形式、安裝和使用等個(gè)方面的要求進(jìn)行介紹。2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的節(jié)流元件中

18、國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的節(jié)流件有標(biāo)準(zhǔn)孔板，ISA1932噴嘴，長(zhǎng)徑噴嘴，經(jīng)典文丘里管和文丘里噴嘴。2.2.1.1 孔板的結(jié)構(gòu)形式和技術(shù)要求（1）總體形狀 孔板的形狀如圖2-3-8所示。孔板是一塊與管道軸線同軸，直角入口非常銳利的薄板。孔板在管道內(nèi)的部分是圓的，并與節(jié)流孔同心。在設(shè)計(jì)及安裝孔板時(shí)，要保證在工作條件下，受差壓或其他任何應(yīng)力引起孔板的塑性扭曲和彈性變形所造成的影響時(shí)，如連接孔板表面上任意兩點(diǎn)的直線與垂直于軸線的平面之間的斜度不得超過(guò)1%。在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，孔板必須是清潔的。（2）上下游端面 孔板上下游端面都應(yīng)該是平的，并且相互平行。對(duì)于上游端面A，如連接孔板表面上任意兩點(diǎn)的直線，則此直線與垂直于

19、軸線的平面之間的斜度0.5%時(shí)，可認(rèn)為端面是平的。孔板的表面粗糙度對(duì)孔板的流量系數(shù)有直接的影響，表面粗糙時(shí)會(huì)造成流動(dòng)的表面阻力增大，壓降增加，致使流量系數(shù)變小，并且管道直徑越小其影響越大（如圖2-3-9）。因此規(guī)定中要求上游端面A的粗糙度Ra10-4d。下游端面B的加工要求不必象上游端面那樣精細(xì)。其平直度和粗糙度只要通過(guò)目測(cè)檢查加以判斷就可以了。（3）孔板及節(jié)流孔的厚度及斜度 孔板的厚度E和節(jié)流孔的厚度e如圖2-3-8所示：e應(yīng)在0.005D與0.02D之間，E應(yīng)在e與0.05D之間，要求兩者在任意點(diǎn)上測(cè)得的各個(gè)E值或各個(gè)e值之間的差不得大于0.001D。當(dāng)管徑50mmD64mm時(shí)。孔板的厚度

20、E只要不大于3.2mm即可。如果孔板厚度E超過(guò)節(jié)流孔厚度e，孔板的下游側(cè)應(yīng)有如圖2-3-8所示的圓錐形表面。該表面應(yīng)經(jīng)過(guò)良好精加工。（4）邊緣G、H和I 上游邊緣G應(yīng)無(wú)卷邊,無(wú)毛邊,無(wú)目測(cè)可見(jiàn)的任何異常.下游邊緣H和I由于是處于流動(dòng)分離區(qū)域,對(duì)它們的要求低于上游邊緣G,可允許一些小的缺陷.上游邊緣G的狀況對(duì)流量系數(shù)影響很大,要求非常嚴(yán)格.圖2-3-10給出了孔板邊緣圓弧大小對(duì)流量系數(shù)的影響情況.若將邊緣圓弧的記做r,則邊緣G的圓弧對(duì)流量系數(shù)的影響可以表示為rd的函數(shù).現(xiàn)在給出的孔板的流量系數(shù)是對(duì)應(yīng)于r/d=0的數(shù)值.有的研究報(bào)告指出,若使影響小于0.1%,必須使邊緣圓弧小于0.00025d.由

21、于這個(gè)影響是r/d的函數(shù),則孔徑越小,邊緣尖銳度的影響就越大。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定孔板的上游邊緣G應(yīng)該是尖銳的,并指明,如果邊緣半徑不大于0.0004d,則認(rèn)為是尖銳的.標(biāo)準(zhǔn)中還規(guī)定了檢查的要求:d25mm時(shí),一般用目測(cè)檢查,邊緣應(yīng)該無(wú)反射光束;d25mm時(shí),用目測(cè)檢查是不夠的,應(yīng)該采取測(cè)量邊緣半徑的方法進(jìn)行.對(duì)是否滿足規(guī)定要求有任何懷疑時(shí), 應(yīng)該采取測(cè)量邊緣半徑的方法進(jìn)行檢查.（5）節(jié)流孔直徑 在任何情況下節(jié)流孔的直徑d均應(yīng)等于或大于12.5mm,直徑比應(yīng)在等于或大于0.20至等于或小于0.75的范圍內(nèi).應(yīng)該在此極限值內(nèi)選擇開(kāi)口直徑d.節(jié)流孔為圓筒形并垂直于上游端面A.節(jié)流孔直徑d值,應(yīng)取相互之間大致相

22、等角度角度的四個(gè)直徑測(cè)量結(jié)果的平均值,并且任意一個(gè)直徑與平均值之差不得超過(guò)直徑平均值的±0.05%。在任何情況下，節(jié)流孔圓筒形粗糙度不得影響邊緣尖銳度的測(cè)量。（6）對(duì)稱孔板 若用孔板測(cè)量反向流量，則孔板還應(yīng)滿足如下要求：孔板下游端面B不得加工成斜角；上下端面均應(yīng)符合上述的上游端面A的要求；孔板厚度E應(yīng)等于節(jié)流孔厚度e，在確定差壓值時(shí)必須考慮防止孔板變形；節(jié)流孔的兩側(cè)邊緣G均應(yīng)符合上述要求。（7）材料和制造 在流量測(cè)量中，孔板只要滿足上述要求，就可以用任何材料和任何方式進(jìn)行制造。2.2.1.2 噴嘴的結(jié)構(gòu)形式和技術(shù)要求屬于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的噴嘴有ISA1932噴嘴和長(zhǎng)徑噴嘴兩種。其中長(zhǎng)徑噴

23、嘴有分高比值噴嘴和地比值噴嘴兩種。（1）ISA1932噴嘴總體形狀 ISA1932噴嘴的形狀如圖2-3-11所示。它是由入口平面A，收縮部BC，圓桶形E及防止邊緣損傷的保護(hù)槽F四個(gè)部分組成。入口平面 入口平面部分A是直徑為1.5d且旋轉(zhuǎn)軸（噴嘴軸線）同心的圓周和直管為D的管道內(nèi)圓所限定的平面部分。當(dāng)d=2D/3時(shí)，該平面的徑向?qū)挾葹榱恪．?dāng)d2D/3時(shí)，直徑為1.5d的圓周將大于直徑為D的圓周，則在管內(nèi)沒(méi)有平面部分。這是，應(yīng)象圖2-3-11（b）那樣，使平面部分A的直徑恰好等于管道內(nèi)徑D。收縮部分 收縮部分是由B、C兩段圓弧組成的曲面。圓弧B與平面A相切，圓弧C分別與B及喉部E相切。B、C的半徑

24、R1、R2分別為：0.50時(shí)，R1=0.2d0.02d； R2=D/30.03D0.50時(shí)，R1=0.2d0.06d； R2=D/30.01D它們的中心位置是：圓弧B的圓心距平面A為0.2d,距噴嘴軸線為0.75d;圓弧C的圓心距軸線為d/2+d/3=5d/6,距平面A的距離為a=(12+)d/60=0.304d。喉部 喉部E的直徑d,長(zhǎng)度b=0.3d。直徑d值應(yīng)該是在垂直于軸線的平面上至少測(cè)四個(gè)直徑的平均值,且各被測(cè)直徑之間有近似相等的角度.任何截面上的任何直徑平均直徑之差不能超過(guò)直徑平均值的±0.05%。保護(hù)槽 保護(hù)槽F的直徑e至少應(yīng)等于1.06d,軸向長(zhǎng)度等于或小于0.03d。

25、保護(hù)槽 的高度為（e-d）/2，并且與其軸向長(zhǎng)度之比不大于1.2。出口邊緣f應(yīng)該是銳利的。其他 不包括保護(hù)槽F的噴嘴長(zhǎng)度如表2-3-1所示：表2-3-1值噴嘴總長(zhǎng)度0.302/30.6041d2/30.800.4041+(0.75/-0.25/2-0.5525)1/2d噴嘴平面A及喉部E的表面粗糙度為R10-4d。入口收縮部分（圓弧曲面B和C）的廓形應(yīng)用樣板進(jìn)行檢驗(yàn)。垂直于軸線的同一平面上，兩個(gè)直徑彼此相差不得超過(guò)直徑平均值的±0.1%。厚度不得大于0.1%。（2）長(zhǎng)徑噴嘴 長(zhǎng)徑噴嘴有高比值長(zhǎng)徑噴嘴和低比值長(zhǎng)徑噴嘴兩種。如圖2-3-12所示。高比值噴嘴的直徑比范圍為0.250.80,

26、低比值噴嘴的直徑比范圍為0.200.5,當(dāng)在0.25和0.5之間時(shí)，這兩種類型都可以使用。長(zhǎng)徑噴嘴由入口收縮部分A和圓筒形喉部B以及下游端面C三個(gè)部分組成。收縮段A的曲面形狀為1/4橢圓。橢圓長(zhǎng)軸平行于噴嘴軸線。橢圓圓心的位置和橢圓軸長(zhǎng)度因高、低比值不同而有所不同：高比值噴嘴的橢圓圓心距離噴嘴軸線的距離為D/2，低比值的距離為7d/6；高比值噴嘴的長(zhǎng)半軸長(zhǎng)度為D。2，短半軸為（D-d）/2，低比值的長(zhǎng)半軸長(zhǎng)度為d，短半軸為2d/3。收縮段的廓形應(yīng)該用樣板進(jìn)行檢驗(yàn)。在垂直于噴嘴軸線的同一平面內(nèi)，兩個(gè)直徑彼此相差為平均直徑的±0.1%。喉部B的直徑為d，長(zhǎng)度為0.6d。d值應(yīng)為在垂直軸線

27、的平面內(nèi)至少是測(cè)量四個(gè)直徑的平均值，并且所測(cè)各直徑之間彼此有近似相等的角度。喉部為圓筒形，任意截面上的任意直徑與主竟平均值之差，不得超過(guò)直徑平均值的±0.5%。在規(guī)定的不確定度范圍內(nèi)，在流動(dòng)方向上，無(wú)喉部擴(kuò)張，可允許有輕微收縮，并應(yīng)進(jìn)行足夠數(shù)量的測(cè)量，判斷是否符合要求。喉部外表面至管道內(nèi)壁的距離應(yīng)大于或等于3mm。內(nèi)表面的表面粗糙度高度參數(shù)應(yīng)為Ra10-4d。2.2.2 取壓方式由節(jié)流件附近的壓力分布情況（如圖2-3-5）可以看出，即使流過(guò)節(jié)流件的流量是同意數(shù)值，如果在節(jié)流件的上下游的兩個(gè)取壓口的位置不同，則其差壓的大小也不同。自然，對(duì)于不同的取壓口位置，應(yīng)該是有不同的數(shù)據(jù)和要求的。

28、常用的取壓方式有5種，其取壓口位置如圖2-3-15所示。（1）角接取壓 如圖2-3-15中1-1所示。上、下游取壓口位于孔板（或噴嘴）的上、下游端面處，也就是在節(jié)流件與管壁的兩個(gè)夾角處取出靜壓力。顯然，孔板變厚，孔板的刃口距下游取壓口的距離變遠(yuǎn)，流量系數(shù)也受影響，所以對(duì)孔板的后的要求規(guī)定。（2）法蘭取壓 如圖2-3-15中2-2所示。上下游取壓口的中心與孔板的上下游端面的距離為25.4mm。（3）D和D/2取壓 如圖2-3-15中3-3所示。上游取壓口的中心與孔板（或噴嘴）上游端面的距離為D（管道內(nèi)徑），下游取壓口的中心與孔板（或噴嘴）上游端面的距離為D/2。這種取壓方式又稱為徑距取壓。兩個(gè)取

29、壓口的位置都是從上游端面算起。（4）理論取壓 如圖2-3-15中4-4所示。上游取壓口的中心與孔板上游端面的距離為D，游取壓口的中心位于流束最小截面處。（5）管道取壓 如圖2-3-15中5-5所示。上下游取壓口的中心與孔板的上下游端面的距離分別為2.5D與8D。各種取壓方式，對(duì)取壓口的位置的規(guī)定非常嚴(yán)格，取壓口位置有少許變化就會(huì)引起較大的差壓變化。對(duì)于小管徑的取壓口位置要求更為嚴(yán)格。圖2-3-16給出法蘭取壓時(shí)由于偏離規(guī)定位置差壓變化的情況，小管徑時(shí)尤為嚴(yán)重。關(guān)于取壓?jiǎn)栴}，除取壓口的定位以外，還有取壓口的直徑，取壓口的加工及相互配合等都有規(guī)定，主要是為防止取壓口被堵塞和獲得良好的差壓信號(hào)的動(dòng)特

30、性，并保證所取得的是靜壓力差。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置所采用的取壓方式如下：孔板可以采用角接取壓，法蘭取壓，D和D/2取壓；ISA1932噴嘴和文丘里噴嘴上游采用角接取壓，下游則各不同；長(zhǎng)徑噴嘴，文丘里管的取壓方式另有規(guī)定。下面簡(jiǎn)略介紹有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)取壓裝置的規(guī)定。（1）對(duì)法蘭取壓、D和D/2取壓的取壓裝置的要求取壓口的軸線與孔板某個(gè)端面的距離應(yīng)滿足如表2-3-2的要求（參照?qǐng)D2-3-17）。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮墊圈和（或）密封材料的厚度。取壓口的直徑應(yīng)小于0.13D,同時(shí)也應(yīng)小于13mm.對(duì)取壓口的最小直徑不加限制,在實(shí)際應(yīng)用中,由考慮偶然阻塞的可能性及良好的動(dòng)態(tài)特性來(lái)決定最小的直徑.上下游取壓口的直徑應(yīng)該相同.取

31、壓口的軸線應(yīng)與管道軸線相交,并與其成直角(參照?qǐng)D2-3-18).取壓口的穿透處應(yīng)為圓形,其邊緣要與管壁內(nèi)表面平齊,并盡可能銳利.為確保消除內(nèi)邊緣上的毛邊或卷口,允許有倒圓,但倒圓應(yīng)盡可能小,倒圓能測(cè)量之處其半徑應(yīng)小于取壓口直徑的1/10 .在連接孔的內(nèi)部，管壁上轉(zhuǎn)出的孔的邊緣或靠近取壓口的管壁處不應(yīng)顯現(xiàn)有不規(guī)則性。從管道內(nèi)壁量起,至少在2.5倍取壓口直徑的長(zhǎng)度范圍內(nèi),取壓口應(yīng)為圓筒形。取壓方式節(jié) 流 件 D-取壓長(zhǎng)頸噴嘴0.91.1D 0.50±0.01D法蘭取壓孔板0.60，150D1000mm0.60，D150mm25.4±1mm25.4±0.5mm表 2-3

32、-2(2)對(duì)角接取壓裝置的要求 取壓口可以是單獨(dú)鉆孔的取壓口,也可以是環(huán)隙取壓口.圖2-3-19用一張圖表示了兩種形式的取壓口,上部分表示的是用孔板的環(huán)隙取壓口(也稱環(huán)室取壓), 下部分表示的是用孔板的單獨(dú)鉆孔的取壓口.應(yīng)用ISA1932噴嘴和文丘里噴嘴的取壓口情況可參照?qǐng)D2-3-11和圖2-3-14,它們的上游取壓口都是角接取壓.a.取壓口的位置及尺寸 取壓口軸線與節(jié)流件的相應(yīng)端面之間的距離等于取壓口直徑a的一半,或?yàn)槿嚎诘沫h(huán)隙寬度a的一半. 對(duì)于單獨(dú)鉆孔的取壓口直徑a及環(huán)隙寬度a的指數(shù)規(guī)定如下。對(duì)于清潔流體和蒸汽:0.65， 0.005Da0.03D。0.65， 0.01Da0.02D。

33、對(duì)于任何值,必須滿足下面條件:清潔流體 1mma10mm用環(huán)隙取壓口測(cè)量蒸汽 1mma10mm用鉆孔取壓測(cè)量整齊和液化氣 4mma10mm.b. 環(huán)隙取壓口 環(huán)隙取壓口是在節(jié)流件兩側(cè)安裝夾持環(huán),用法蘭將夾持節(jié)流件和墊片緊固在一起.為了取得圓管道周圍均勻的壓力,環(huán)隙通常在整個(gè)圓周上穿通管道,連續(xù)而不中斷.否則,每個(gè)夾持環(huán)應(yīng)至少由4個(gè)開(kāi)孔與管道內(nèi)部連通.每個(gè)開(kāi)孔的中心線彼此互相等角度,而每個(gè)開(kāi)孔的面積至少為12mm2.夾持環(huán)的內(nèi)壁b必須等于或大于管道直徑D,以保證它不致凸入管道內(nèi).并必須滿足下式要求: （2-3-31）式中c和c為上游和下游夾持環(huán)的長(zhǎng)度,其值不得大于0.5D。并且b值應(yīng)在Db1.0

34、4D的極限值之內(nèi)。厚度f(wàn)應(yīng)大于或等于環(huán)隙寬度a的2倍。環(huán)腔的橫截面積g×h應(yīng)大于或等于環(huán)隙與管道內(nèi)部連通的開(kāi)孔總面積的一半。夾持環(huán)與二次裝置連接的去牙口，直徑j(luò)=410mm，貫穿處應(yīng)為圓形，其邊緣應(yīng)與管內(nèi)平齊，盡可能銳利，不允許有毛邊或卷口,允許有倒圓, 但其半徑應(yīng)小于取壓口直徑的1/10。采用單獨(dú)鉆孔的取壓口時(shí)，取壓口的軸線應(yīng)盡可能以90°角與管道軸線相交。如在同一上游或下游取壓平面上有幾個(gè)單獨(dú)鉆孔取壓口，它們的軸線應(yīng)彼此互成相等的角度。 ISA 1932噴嘴、長(zhǎng)頸噴嘴和文丘里噴嘴、文丘里管的取壓口 ISA 1932噴嘴的下游取壓口可以按角接取壓口進(jìn)行設(shè)置。也可以設(shè)置在較

35、遠(yuǎn)的下游處，取壓口軸線與噴嘴平面A的距離為當(dāng)0.67時(shí)為0.15D；0.67時(shí)為0.20D。取壓口的直徑應(yīng)符合法蘭取壓口的要求，亦可采用角接取壓口的規(guī)定。長(zhǎng)徑噴嘴的上游取壓口軸線距噴嘴平面A的距離為1D+0.2-0.1D。下游取壓口的軸線應(yīng)在距離平面A的0.50D±0.01D處，但不得在噴嘴出口的更下游處。 經(jīng)典文丘里管的取壓裝置是，在上游設(shè)幾個(gè)單獨(dú)的管壁取壓口，在喉部設(shè)置幾個(gè)單獨(dú)的管壁取壓口，然后分別用均壓環(huán)將上游取壓口和喉部取壓口連接起來(lái)。取壓口的直徑為410mm，并且上游取壓口的直徑不大于0.1D，喉部取壓口的直徑不大于0.13d。均壓環(huán)截面積應(yīng)等于或大于各取壓口總面積的一半。

36、 上游取壓口和喉部取壓口均應(yīng)不少于4個(gè)，并且位于垂直于經(jīng)典文丘里管軸線的平面上，取壓口的軸線應(yīng)彼此具有相等的角度。 具有粗鑄收縮段的經(jīng)典文丘里管，上游取壓口軸線距收縮段B和入口圓管段A相交平面的距離為： 當(dāng)100mmD150mm時(shí)：0.5D±0.25D； 當(dāng)150mmD800mm時(shí)：0.5D0-0.25D。 具有機(jī)械加工收縮段的經(jīng)典文丘里管和具有粗焊鐵板收縮段的經(jīng)典文丘里管，上游取壓口軸線距圓筒段A和收縮段B相交平面的距離為：0.5D±0.05D(圖2-3-13)。 對(duì)于所有類型的經(jīng)典文丘里管，喉部取壓口軸線距收縮段B和喉部C相交平面的距離均為：0.5d±0.02

37、d。 文丘里噴嘴的喉部取壓口也是采用均壓環(huán)形式，其單獨(dú)鉆孔取壓口的直徑應(yīng)小于或等于0.04d，且應(yīng)在210mm之間。2.2.3 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的管道、安裝和使用條件 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的流出系數(shù)都是在一定條件下通過(guò)試驗(yàn)取得的。因此，除對(duì)節(jié)流件、取壓裝置要有嚴(yán)格要求外，對(duì)管道、安裝和使用條件都有嚴(yán)格的規(guī)定。如果實(shí)際工作中達(dá)不到規(guī)定要求，將引起較大的誤差。2.2.3.1 對(duì)流體和流動(dòng)狀態(tài)的要求 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置所測(cè)量的流體種類，可以是可壓縮流體或者是不可壓縮的液體。流體必須是牛頓流體，而且在物理學(xué)和熱力學(xué)上是均勻的、單相的流體(或者可認(rèn)為是單相的流體)。具有高分散程度的膠質(zhì)溶液(例如牛奶)，可認(rèn)為是相當(dāng)于單相

38、流體。 流體要充滿管道。管道內(nèi)的流量應(yīng)該不隨時(shí)間變化，或?qū)嶋H上只隨時(shí)間有微小和緩慢的變化。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置不適于脈動(dòng)流量的測(cè)量。 流體通過(guò)節(jié)流裝置時(shí)，不能發(fā)生相變。流體是氣體時(shí)，節(jié)流件前后的壓力比應(yīng)該達(dá)到P2/P10.75。2.2.3.2 管道條件應(yīng)該在緊鄰節(jié)流裝置上游，管道內(nèi)流體流動(dòng)狀態(tài)接近典型的充分發(fā)展的紊流流動(dòng)狀態(tài)且無(wú)旋渦的位置上安裝節(jié)流裝置。實(shí)際應(yīng)用節(jié)流裝置測(cè)量流量時(shí)，難免管路中安裝有彎管、閥門、擴(kuò)大管和縮小管等阻流件，這樣，流體流過(guò)阻流件后，就會(huì)變成非軸對(duì)稱的流動(dòng)，或流速分布被改變，或產(chǎn)生二元流動(dòng)，并且會(huì)延續(xù)很久，有時(shí)可延長(zhǎng)到150D。為此，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果制定出標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置及所連接管道、阻

39、力件等的安裝和鋪設(shè)的若干規(guī)定，節(jié)流裝置安裝和管道鋪設(shè)中要符合其規(guī)定。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置及所連接的管道、阻流件等可用圖2-3-20表示。直管段長(zhǎng)度。節(jié)流件上游和下游直管段應(yīng)具有的長(zhǎng)度，因阻流件的形式、節(jié)流件的形式及直徑比而有所不同。最短的直管段長(zhǎng)度由表2-3-3和表2-3-4給出。表中直管段長(zhǎng)度均以管道直徑D的倍數(shù)表示。不帶括號(hào)的值為“零附加不確定度”的值，即直管段的長(zhǎng)度達(dá)到這個(gè)數(shù)值后，在計(jì)算流出系數(shù)不確定度時(shí)，不需附加任何不確定度。括號(hào)內(nèi)的值為0.5%的附加不確定度的值，即當(dāng)上游或下游直管段長(zhǎng)度小于“零附加不確定度”的值，且等于或大于“0.5%附加不確定度”的值時(shí)，應(yīng)在流出系數(shù)的不確定度上算術(shù)相加&

40、#177;0.5%的附加不確定度。當(dāng)上游或下游直管段長(zhǎng)度小于“0.5%附加不確定度”的數(shù)值時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)均未給出附加不確定度值。在研究工作中，為了不引入附加不確定度，推薦采用的直管段長(zhǎng)度至少為“零附加不確定度”所規(guī)定值的2倍。表2-3-3和表2-3-4所給出的直管段長(zhǎng)度值，是在特定管件的上游安裝有很長(zhǎng)的直管段進(jìn)行試驗(yàn)的情況下獲得的，因此可假定阻流件上游的流動(dòng)是充分發(fā)展的，且無(wú)漩渦的流動(dòng)。實(shí)際上這樣的條件是難以達(dá)到的，可用下面的注意事項(xiàng)作為正規(guī)安裝的指南。a.如果節(jié)流裝置安裝在敞開(kāi)空間或大容器之后的管道中，不論是直接引出或者是通過(guò)任何管件引出，敞開(kāi)空間與節(jié)流件之間管道總長(zhǎng)度應(yīng)不小于30D。如節(jié)流裝置與

41、敞開(kāi)空間或大容器之間安裝有任何管件或阻流件，則表2-3-3和表2-3-4所給出的直管段長(zhǎng)度，亦適用于此管件或阻流件與節(jié)流件之間的直管段長(zhǎng)度。b.如果在節(jié)流件上游，設(shè)置除90°彎頭之外的幾個(gè)管件串接時(shí)，應(yīng)時(shí)最接近節(jié)流件的注：表列數(shù)值為位于節(jié)流件上游或下游的各種阻流件與節(jié)流件之間所需要的最短直管段長(zhǎng)度；不帶括號(hào)的值為“零附加不確定度”的值；帶括號(hào)的值為“0.5%附加不確定度”的值；直管段長(zhǎng)度均以直徑D的倍數(shù)表示，它應(yīng)從節(jié)流件上游端面量起。 由于這些管件或阻流件對(duì)管內(nèi)流速的影響在40D后可能會(huì)出現(xiàn)，因此本表不能給出不帶括號(hào)的值。由于沒(méi)有管件或阻流件距文丘里管上游取壓口軸線的距離比0.5D還

42、小，所以本表未給出帶括號(hào)的值。注：表列數(shù)值為經(jīng)典文丘里管上游的各種阻流件與經(jīng)典文丘里管之間所要求的最短直管段長(zhǎng)度； 不帶括號(hào)的值為“零附加不確定度”的值；帶括號(hào)的值為“0.5%附加不確定度”的值直管段均以直徑D的倍數(shù)表示，從經(jīng)典文丘里管上游取壓口平面量起，至少在表2-3-4所示的長(zhǎng)度范圍內(nèi)，管道粗糙度應(yīng)不超過(guò)市場(chǎng)上可買到的光滑管子的粗糙度（約K/D10-3）；下游直管段：位于喉部取壓口平面下游至少4倍喉部直徑處的管件或其他阻流件（見(jiàn)表2-3-4）不影響測(cè)量的不確定度；經(jīng)典文丘里管所要求的最短直管段長(zhǎng)度較表2-3-3中的孔板、噴嘴、文丘里噴嘴所規(guī)定的直管段長(zhǎng)度為短，原因是：a. 它們是由不同的實(shí)

43、驗(yàn)結(jié)果和不同的上游接管條件得到的；b. 設(shè)計(jì)經(jīng)典文丘里管的收縮部分可使得在其喉部能得到更均勻的“速度分布”。實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)于相同的直徑比，經(jīng)典文丘里管上游的最短直管段可比孔板、噴嘴和文丘里噴嘴所要求的為短；彎頭的彎曲半徑應(yīng)等于或大于管道直徑。管件與節(jié)流件之間，有一個(gè)直管段L1，其長(zhǎng)度按管件的形式及實(shí)際的值由表2-3-3中確定。另外，在管件與管件前的管件之間還應(yīng)有一個(gè)直管段L0，其長(zhǎng)度按管件的形式及取=0.7(不論的實(shí)際值是多少)，取表2-3-3中所列數(shù)值的一半。當(dāng)管件1為對(duì)稱驟縮管件時(shí)，應(yīng)按上述a中辦法處理。如果節(jié)流件安裝在表2-3-3和表2-3-4未列出的各種阻下游，建議使用流動(dòng)調(diào)整器。此外，

44、當(dāng)采用直徑比比較大的節(jié)流件時(shí)，也可以在管道上安裝流動(dòng)調(diào)整器，這樣，有時(shí)允許采用比表2-3-3和表2-3-4中所列數(shù)值小的直管段。國(guó)家關(guān)于節(jié)流裝置的標(biāo)準(zhǔn)中，推薦5種類型流動(dòng)調(diào)整器。圖2-3-21是其中的一種管束式流動(dòng)調(diào)整器。它是由一捆外圓相切固定在一起的管束組成，各個(gè)管子的軸線相平等，并與管道的軸線平行。如果不能滿足這個(gè)要求，則流動(dòng)調(diào)整器本身可能會(huì)對(duì)流動(dòng)產(chǎn)生干擾。流動(dòng)調(diào)整器至少應(yīng)有19根管子，長(zhǎng)度應(yīng)大于或等于10d，整修管束與管道內(nèi)徑相切。流動(dòng)調(diào)整器應(yīng)安裝在節(jié)流件與最接近節(jié)流件的上游的阻流件或管件之間的直管上，此阻流件或管件與調(diào)整器之間的直管段長(zhǎng)度應(yīng)至少等于20D，而調(diào)整器與節(jié)流件之間的直管段長(zhǎng)

45、度至少應(yīng)等于22D。2.2.3.3 安裝下面介紹關(guān)于孔板、噴嘴和文丘里噴嘴的安裝要求。關(guān)于經(jīng)典文丘里管的安裝要求請(qǐng)參看國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。管道的圓度 用來(lái)計(jì)算節(jié)流件直徑比的管道直徑D值，應(yīng)為上游取壓口的上游0.5D長(zhǎng)度范圍內(nèi)的內(nèi)徑平均值。該內(nèi)徑平均值應(yīng)該是至少在垂直軸線的3個(gè)橫截面內(nèi)所測(cè)得的平均值。該內(nèi)徑平均值應(yīng)該是至少在垂直軸線的3個(gè)橫截面內(nèi)所測(cè)得的平均值，并且其中兩個(gè)橫截距上游取壓口分別為0D和0.5D，而在焊接頸部結(jié)構(gòu)情況下，其中一個(gè)橫截面必須在焊接平面內(nèi)(如圖2-3-22)。a.鄰近節(jié)流件(如有夾持環(huán)則鄰近夾持環(huán))的上游至少在2D長(zhǎng)度范圍內(nèi)，管道內(nèi)徑應(yīng)是圓形的，當(dāng)在任何平面上測(cè)量直徑時(shí)，任意直徑

46、所測(cè)量的直徑平均值之差不超過(guò)直徑平均值的±0.3%，則認(rèn)為管道是圓的。b.離節(jié)流件2D之外，敷設(shè)在節(jié)流件與第一個(gè)上游阻力件之間的上游管段，可由一種或多種截面的管道組成(如圖2-3-23)。只要任一臺(tái)階不超過(guò)上述所規(guī)定的±0.3的圓度要求，則流出系數(shù)無(wú)附加不確定度。如任一臺(tái)階的高度h超過(guò)此規(guī)定的極限值，但符合下式要求時(shí)，則流出系數(shù)的不確定度應(yīng)算術(shù)相加±0.2%的附加不確定度。0.002()和0.05式中S為上游取壓口或夾持到臺(tái)階的距離。如臺(tái)階大于上式給出的任一極限值，則認(rèn)為不符合標(biāo)準(zhǔn)。c.在離節(jié)流件上游端面至少2D長(zhǎng)的下游直管段上，管道的內(nèi)徑與上游直管段的內(nèi)徑平均值

47、之間應(yīng)不超過(guò)內(nèi)徑平均值的±3%。可通過(guò)檢查下游直管段一個(gè)直徑的方法進(jìn)行判斷。節(jié)流件和夾持環(huán)的安裝 應(yīng)注意節(jié)流件在管道中的安裝方向。節(jié)流件應(yīng)垂直于管道軸線，其偏差允許在±1°之間。節(jié)流件應(yīng)與管道同軸，如果采用環(huán)，亦應(yīng)同軸，且?jiàn)A持環(huán)的任何部位不得凸入管道內(nèi)。節(jié)流的軸線與上、下游管道軸線之間的距離eX，應(yīng)滿足式（2-3-32）的要求，此時(shí)無(wú)附加不確定度。如果ex在式(2-3-33)的范圍內(nèi)，則流出系數(shù)c的不確定度應(yīng)算術(shù)相加±0.3%的附加不確定度。如果eX達(dá)到式(2-3-34)的范圍，則認(rèn)為不符合要求。 (2-3-32) (2-3-33) (2-3-34) 裝

48、配和墊圈 裝配和夾緊的方法均應(yīng)保證節(jié)流件安裝在正確的位置上，且保持不變。當(dāng)節(jié)流件安裝在法蘭之間時(shí)，要允許它自由熱膨脹，以免翹曲和彎扭。在使用墊圈時(shí)，墊圈應(yīng)加工和安裝得沒(méi)有任何部位凸入管道內(nèi)。當(dāng)采用角接取壓裝置時(shí)，墊圈也不得擋住取壓口或槽，墊圈應(yīng)盡可能薄，并滿足取壓裝置的要求。2.2.4 壓力損失 流體通過(guò)節(jié)流件時(shí)，會(huì)有一部分能量消耗在摩擦阻力和節(jié)流件后的漩渦上，因而，流體的靜壓力并不能完全恢復(fù)到節(jié)流件前的情況，要產(chǎn)生一些永久性的壓力。 此壓力損失P的大小與節(jié)流件的形式及值的大小有關(guān)(見(jiàn)圖2-3-24)。在選擇節(jié)流件的形式及確定值時(shí)要注意現(xiàn)場(chǎng)的動(dòng)力源情況，并盡量減少損耗。 下面介紹國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中已規(guī)

49、定的幾種標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的壓力損失計(jì)算公式。2.2.4.1 孔板及噴嘴 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，節(jié)流件為標(biāo)準(zhǔn)孔板時(shí)，其壓力損失公式為 （2-3-35）式中c為流出系數(shù)；是節(jié)流裝置的差壓。此壓力損失是在其他壓力影響可忽略不計(jì)時(shí)，鄰近孔板上游側(cè)(大約在孔板上游1D處)的靜壓與靜壓恰好完全恢復(fù)的孔板下游側(cè)(大約在孔板下游6D處)所測(cè)得的靜壓之差。 對(duì)于孔板，其壓力損失也可用下式近似地計(jì)算。 （2-3-36） ISA1932噴嘴及長(zhǎng)頸噴嘴的壓力按式(2-3-35)計(jì)算。2.2.4.2 文丘里管文丘里管的壓力(見(jiàn)圖2-3-25)，可根據(jù)管道上安裝文丘里管前、后的管道壓力變化來(lái)確定，如果為管道上未安裝文丘里管時(shí)，兩個(gè)

50、取壓口之間測(cè)得的壓力差，其中一個(gè)取壓口位于文丘里管上游，距文丘里管上游法蘭至少1D處，而另一個(gè)則在下游，距文丘里管下游法蘭至少6D處。如果為管道上安裝了文丘里管后，在上述兩個(gè)取壓口處所測(cè)的壓力差，則文丘里管產(chǎn)生的壓力損失為。相對(duì)壓力損失按下式計(jì)算 （2-3-37）即文丘里管的相對(duì)壓力損失除與有關(guān)外，還與下述因素有關(guān)：當(dāng)增大時(shí)，減少；當(dāng)ReD增大時(shí)，減少；與文丘里管的制造特性有關(guān)，當(dāng)擴(kuò)散角和粗糙度K/D增大時(shí)，增大，并與安裝條件有關(guān)，即與管道的同軸度以及上游管道內(nèi)壁的粗糙度等因素有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，相對(duì)壓力損失大約在5%20%之間。 對(duì)于文丘里噴嘴，當(dāng)擴(kuò)散角不大于15°時(shí)，按上述方法計(jì)算。

51、2.3 主要參數(shù)的計(jì)算公式及應(yīng)用條件2.3.1 流出系數(shù)2.3.1.1 孔板 使用極限條件 根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，只有在表2-3-5所列條件下才能應(yīng)用。 上游管道粗糙度上限應(yīng)符合表2-3-6規(guī)定。表2-3-5角接取壓法蘭取壓D和D/2取壓d12.5mm50mmD1000mm0.200.75ReD5000用于0.200.45ReD12602DReD10000用于0.45表2-3-6 孔板上游管道相對(duì)粗糙度上限值0.300.320.340.360.380.400.450.500.600.75104K/D25.018.112.910.08.37.15.64.94.24.0國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)給出的流出系數(shù)C值是經(jīng)

52、過(guò)大量實(shí)驗(yàn)獲得的，對(duì)于角接取壓孔板的流出系數(shù)C值是在相對(duì)粗糙度K/D3.8×10-4的管道中進(jìn)行試驗(yàn)獲得的，對(duì)于D和D/2取壓孔板流出系數(shù)C值則是在K/D10×10-4的管道中進(jìn)行試驗(yàn)獲得的(各種材質(zhì)管道的粗糙度見(jiàn)表2)。K為等效絕對(duì)粗糙度，以長(zhǎng)度單位表示，它取決于管壁峰谷高度、分布等因素。 如果在孔板上游直管段至少10D長(zhǎng)度范圍內(nèi)，管道粗糙度是在表2-3-6給出的極限值之內(nèi)，直管段其余部分管道粗糙度不符合表2-3-6規(guī)定也可以使用。 流出系數(shù) 1975年斯托茲(J. Stolz)提出角接取壓、法蘭取壓、D和D/2取壓孔板的流出系數(shù)可使用一個(gè)通用的方程式，1980年ISO5167采納了斯托茲公式，1989年國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織做了修訂，并頒布了ISO51671(1991)標(biāo)準(zhǔn)，推廣使用。 流出系數(shù)C由Stolz方程給出 C=0.5959+0.03122.1-0.18408+00292.5(106ReD)0.75+0.0900L1 (2-3-38)當(dāng) 式中 C流出系數(shù)； 直徑比，=d/D； ReD管道雷諾數(shù)； L1孔板上游端面到上游取壓口的距離除以管道直徑，L1=/D； L