摘要(yao):孔闆流量計 廣(guang)泛用于測量液(yè)體或氣體的流(liu)量,本文對選用(yòng)孔闆流量計中(zhōng)的一些複雜的(de)計算過程作了(le)一些合理的簡(jiǎn)化,同時提供了(le)程序算法。
　　孔闆(pan)流量計構造簡(jiǎn)單、制造方便。因(yīn)此,盡管其能量(liang)損失較大,工業(yè)上及實驗室中(zhōng)仍被廣泛用于(yu)測量液體或氣(qi)體的流量。
當流(liú)量已定,要求選(xuǎn)擇合适的孔闆(pan)流量計,或孔闆(pǎn)流量計已定,要(yào)求核算給定條(tiao)件下的經濟技(ji)術指标時,雖然(rán)給定的條件不(bu)同,但問題的焦(jiao)點卻完全一緻(zhì),即需要根據流(liu)量确定孔闆流(liu)量計的孔流系(xi)數或根據孔闆(pan)流量計的銳孔(kong)截面與管道截(jié)面之比核算孔(kǒng)流系數。确定孔(kǒng)闆流量計的孔(kong)流系數實際上(shàng)是一複雜的非(fēi)線性函數及方(fāng)程組的求解過(guo)程,随着計算機(ji)的廣泛應用,給(gěi)此類求解過程(chéng)帶來了便利。本(běn)文闡述了選用(yòng)孔闆流量計時(shi)計算中的一些(xie)合理的簡化過(guo)程,同時提供了(le)程序算法。
1标準(zhun)孔闆流量系數(shu)C0與Re、A0/A1的關系
　　根據(ju)孔闆流量計測(ce)壓方式、結構尺(chi)寸及加工狀況(kuàng)等均已規定的(de)标準孔闆,其流(liu)量系數C0可寫成(cheng)以下函數關系(xì):
C0= F(Re,A0/A1) (2)
式中Re= d1u1ρ/μ,即爲以圓(yuán)管管徑d1計算的(de)雷諾數,A0/A1爲孔闆(pǎn)銳孔截面A0與圓(yuan)管截面A1之比值(zhi)。
　　由實驗獲得的(de)标準孔闆流量(liang)系數C0與Re、A0/A1的關系(xi)[1]可知,當Re增大至(zhì)一定值後C0不再(zài)随Re變化,即當Re≥ Rec時(shí),(2)式可寫成:
C0= F'(A0/A1) (3)
　　Rec稱臨(lín)界雷諾數,不同(tong)A0/A1的各标準孔闆(pǎn)其C0、Rec列于表1中,根(gen)據(1)式,流量計測(cè)定流量時必須(xū)有确定的C0,故由(you)Rec來确定其能準(zhun)确測出的最小(xiao)流量Vmin。

2孔闆流量(liang)計的阻力損失(shī)與測量範圍
　　孔(kǒng)闆流量計的能(neng)量損失較大,流(liú)體在流道收縮(suō)中和在孔闆前(qián)後的突然縮小(xiǎo)與突然擴大中(zhong)均會造成阻力(lì)損失。孔闆流量(liang)計的阻力損失(shi)hf可寫成:
hf=ζu02/2=ζC02gR(ρi-ρ)/ρ (4)
　　式(4)中的(de)ζ爲局部阻力系(xì)數,其值一般取(qǔ)0.8,式中R值爲U形壓(yā)差計的讀數,其(qi)表明孔闆銳孔(kǒng)截面(A0)越小,銳孔(kǒng)流速u0越大,讀數(shù)R值越大,則阻力(li)損失hf随之增大(dà)。由于流量V與銳(rui)孔流速u0成正比(bi),故R∝V2。由此可見,流(liu)量的微小變化(huà)将導緻讀數R的(de)較大變化,而R值(zhi)受U形壓差計的(de)長度的制約,R有(yǒu)一最大值Rmax;由于(yú)視差原因,R越小(xiǎo),孔闆流量計的(de)相對誤差越大(dà),故在允許誤差(chà)下,R有一最小值(zhí)Rmin。

　　若(ruo)要擴大孔闆流(liú)量計的測量範(fan)圍,勢必要使Rmax增(zeng)大,而Rmax的大小則(ze)完全與U形壓差(cha)計的長度有關(guan),況且孔闆流量(liang)計測量範圍增(zēng)大,其阻力損失(shi)驟增,經濟上很(hen)不合算。
　　因此,孔(kong)闆流量計在測(cè)定流量時有一(yi)允許測量範圍(wéi),此範圍又受R值(zhi)Rmin與Rmax的影響。在确(que)定的孔闆流量(liang)計情況下(即A0/A1一(yi)定),由R值的範圍(wei)可以确定流量(liàng)V的範圍Vmax與Vmin:

3孔闆(pǎn)流量計的選用(yòng)
　　當所測定的流(liu)量範圍被确定(dìng)以後,從經濟的(de)角度出發,應選(xuǎn)擇合适的流量(liàng)計,其給定的條(tiao)件通常有以下(xià)内容:
測定流量(liang)範圍:Vmin∽ Vmax
輸送管道(dào)管徑:d1
輸送流體(ti)物性:密度μ;粘度(dù)ρ
壓差計的數據(ju):介質密度ρi;讀數(shù)允許相對誤差(chà)α;讀數允許絕對(dui)誤差δ;最大刻度(du)R。
根據讀數允許(xu)相對誤差和讀(du)數允許絕對誤(wu)差可以計算适(shì)合流量範圍的(de)最小雷諾數:
Remin= 4ρVmin/πd0μ (9)
　　用(yong)所求出的Remin值看(kàn)作臨界雷諾數(shù)Rec與表(1)對照,選取(qǔ)最爲接近的标(biao)準孔闆流量計(jì),以其對應的C0,A0/A1代(dài)入(5)至(8)式計算,若(ruò)孔闆流量計阻(zu)力損失太大(Rmax> R)或(huò)讀數相對誤差(cha)不符合要求(δ/Rmin>α),都(dōu)需要重新選擇(zé)孔闆(即使A0/A1= A0/A1+ 0.1),計算(suàn)步驟或算法如(ru)圖1所示,如此反(fan)複進行,可以十(shi)分快捷地選擇(ze)到最爲适宜的(de)孔闆。
　　當管路上(shàng)已經裝有标準(zhǔn)孔闆流量計時(shi),需要計算孔闆(pan)流量計允許的(de)流量範圍及校(xiao)核Re值,有時符合(he)讀數允許相對(dui)誤差的U形壓差(cha)計最小刻度所(suo)對應的流量下(xià)管内流體的Re值(zhí)達不到标準孔(kong)闆流量計的臨(lin)界雷諾值(即Remin< Rec)時(shí),其Vmin則用下式計(ji)算:
Vmin= 0.7854Recd0/ρ (10)
當流量計被(bei)确定以後,往往(wang)需要得知流量(liàng)與壓差的關系(xi),算法的最後給(gei)出了對應的輸(shu)出過程。
4結束語(yu)
　　用計算機來選(xuǎn)擇孔闆流量計(ji),準确而又快捷(jié),同時又避免了(le)人爲的經驗判(pan)斷以及試差計(ji)算的麻煩。流量(liàng)計的合理選用(yòng),方便實驗操作(zuo),同時對減小實(shí)驗數據的誤差(cha)具有重要意義(yi)。本文提出了選(xuan)用孔闆流量計(jì)的計算步驟與(yu)算法,并對某些(xie)計算過程如查(chá)圖等作了必要(yao)的簡化,算法的(de)最後還給出了(le)選用孔闆流量(liàng)計後流量與壓(ya)差的關系,供應(ying)用時參考。

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