摘要:以差(cha)壓流量計 的(de)選型計算，主(zhǔ)要針對 孔闆(pan)流量計 進行(hang)并解讀了相(xiàng)關的國家标(biao)準,運用VC++軟件(jian)作爲程序開(kai)♻️發的工具,以(yi)實際工程爲(wèi)例,探索了孔(kong)闆流量計的(de)孔闆直徑、直(zhi)徑比等🈲标準(zhǔn)計算方法與(yu)軟件計算方(fāng)法。本文解決(jué)了在項目中(zhong)，用于孔闆流(liu)量計采辦的(de)文件如數據(jù)表和孔闆流(liú)量計計算書(shū)等,需要‼️對孔(kǒng)闆的規格和(he)尺寸進行初(chu)步計算,确定(dìng)孔闆的孔徑(jìng)、直徑比👄等參(can)數的問題。将(jiang)繁瑣的計算(suan)變得方便可(ke)行,計算程序(xu)簡練,節省人(rén)工時間,且結(jié)果較爲正🔴确(què)确,方便需要(yao)采取專用的(de)計算軟件數(shu)據表中的工(gong)藝參數等進(jin)行校😘核檢驗(yàn),完成了一套(tao)孔闆流💰量計(ji)的選型計算(suan)的程序。
　　差壓(yā)流量計是一(yi)種測定流量(liàng)的儀器。它是(shi)利用流‼️體流(liú)經節流🐕裝置(zhì)時所産生的(de)壓力差與流(liu)量之間♉存在(zài)的一定關系(xi)的原理,流量(liang)的測定通過(guo)測量壓差來(lái)實現。在石油(you)、化工、供熱、供(gong)水、冶金☀️、電力(li)等領域的測(ce)量和過程控(kòng)制都有廣泛(fan)的應用。流量(liang)儀表的🔞兩個(gè)功用,在過程(cheng)自動化儀表(biǎo)與裝置中分(fen)别是:測🤩量物(wu)料數量的總(zǒng)量表和過程(chéng)自動化控制(zhi)系統的檢測(ce)儀表🐪。節流裝(zhuāng)🈲置的有孔闆(pan)、噴嘴和文丘(qiu)裏管,它是在(zai)管道中安裝(zhuāng)的一個局部(bù)收縮的元件(jiàn)。本文将主要(yào)介紹孔闆流(liu)量計的選型(xíng)計算與程序(xù)開發。孔✂️闆流(liu)量計可測量(liàng)氣體、液體、蒸(zhēng)汽及天然氣(qì)的流量。孔闆(pǎn)流量計被廣(guang)泛應用于煤(mei)炭、化工、建築(zhu)、交通、醫.藥、農(nóng)業、輕紡、食品(pin)環境保護及(ji)人類生活的(de)各個所需領(lǐng)域,是發展工(gong)業及農業生(shēng)産,能源節約(yuē),産品質量改(gai)進，經濟效益(yì)提升和管理(li)水平提升的(de)重要工具,在(zài)國民經濟中(zhong)占🌈有十分顯(xiǎn)著的地💘位。
　　孔(kong)闆流量計流(liú)裝置的結構(gou)比較簡單,性(xìng)能可靠穩🧑🏾‍🤝‍🧑🏼定(ding)✌️,并且十分牢(lao)固,價格較低(dī),使用壽命長(zhǎng),在工業中經(jīng)常用到孔闆(pǎn)流量計,并能(neng)經過嚴格的(de)校驗檢測,整(zheng)個加🈲工過程(cheng)均采用國際(ji)标✌️準。孔闆流(liú)量計由于🔴流(liú)速增加可以(yi)使靜壓力變(biàn)低,壓差即在(zài)節流件前後(hòu)便産生了壓(yā)力降,在節流(liu)件前後産🔞生(shēng)的壓差由于(yu)介質流動的(de)流量增大而(ér)增大，因此，通(tōng)過測🔴量壓差(cha)來衡量流體(tǐ)流量的大🆚小(xiǎo)孔闆流量計(ji)是可以達到(dao)💘的。這種測量(liang)方法❗是根據(jù)流動連續性(xìng)定律和能🈚量(liàng)守恒守恒定(ding)律爲基正确(que)定的。
　　孔闆流(liú)量計的節流(liú)件前後産生(shēng)的靜壓力差(chà),該壓力差👈與(yǔ)流量存在着(zhe)一定的函數(shù)關系,流量越(yue)大,壓力差相(xiàng)應越大。差壓(yā)信号傳送給(gěi) 差壓變送器(qì) ,轉換成4~20mA.DC模拟(ni)信号輸出,遠(yuan)轉給流量計(ji)算儀,實現流(liu)體流量的計(jì)🔱量。 質量型流(liu)量計 ,經過 智(zhi)能型差壓變(bian)送器 ,自動補(bǔ)償工況溫/壓(yā)後,實現對流(liu)體質量流量(liàng)的測量。
　　在設(she)計項目中如(rú)數據表和孔(kǒng)闆流量計算(suan)書等文件用(yòng)于孔闆流量(liàng)計的采辦,需(xu)要對孔闆的(de)規格和尺寸(cun)進行初步計(jì)算,确定🙇‍♀️孔闆(pan)的孔徑、直徑(jing)比等參數。其(qi)計算過程較(jiào)爲複🌏雜,通過(guo)人工計算費(fei)時費力,且難(nan)以得⁉️到正确(que)的結果,需要(yào)采取專用的(de)計算軟件。基(jī)于如上考慮(lǜ),本文解讀了(le)GB/T2624.2-2006對孔闆流量(liang)計進行♋計算(suàn)選型的方法(fǎ),并通過VC++語言(yán)進行編程,完(wan)成了一套孔(kǒng)闆流量計的(de)選型計算的(de),取得了令人(rén)滿意的結果(guǒ)。
1孔闆流量計(jì)的計算方法(fa)
1.1孔闆流量計(jì)原理
　　如圖1所(suo)示流體流經(jing)節流元件時(shi)的壓力、速度(du)變化💃情況。從(cong)💃🏻圖中可見,沿(yan)水平管靠近(jìn)流動到節流(liu)元件前的截(jie)面1處的流體(ti),流束開始收(shōu)縮,靠近管壁(bi)處的流體将(jiang)向管道中心(xīn)加速,而管道(dào)中心處流體(ti)的壓力開始(shǐ)下降。由于慣(guan)性作用,流束(shu)的最小截面(mian)位置不在節(jiē)流元件處由(yóu)于流體流過(guo)節流元件後(hou)流束繼續收(shōu)縮的❗原因,而(er)在節流元件(jiàn)後的截面2處(chù)(此位置随流(liu)量大小而變(biàn))，此處流體平(píng)均流速U2最大(da),壓力p2最🐕低。截(jie)面2後,流束.逐(zhu)🌈漸擴大。在截(jie)面3處,流體速(su)度Uz恢🔴複到節(jie)流前的速度(dù)U1(U3=U1),流❗束又充滿(mǎn)管道。壓力P3不(bu)能恢複到原(yuán)來的數值p1,由(yóu)于流體流經(jīng)節流元件時(shí)會産生漩渦(wo)以及鹽城的(de)摩擦阻力等(děng)會造成能量(liang)損失的原🌈因(yin),P1與p3的差值δp=p1-ps稱(chēng)爲流體流經(jīng)🤞節流元件的(de)壓力損失。
 
1.2節(jiē)流裝置設計(ji)計算分類
　　孔(kǒng)闆流量計的(de)設計與制造(zào)主要參照以(yi)下标準:ISO5167Measurementoffluidflow-DifferentialPressureDevices,2003/GB/T2624用安(an)裝在工程項(xiàng)目設計中,需(xū)要根據孔闆(pǎn)流量計所🐪安(an)裝🌈的管道等(deng)🐉級,以及工藝(yì)專業提供的(de)不同工況下(xia)的流量,對孔(kong)闆流量計進(jìn)行♋選型,同🧑🏾‍🤝‍🧑🏼時(shi)計算孔闆的(de)孔徑以及Beta系(xì)數。
1.3孔闆流量(liàng)計孔徑計算(suàn)方法
　　一次裝(zhuāng)置安裝在充(chong)滿流體的管(guǎn)線中确立爲(wei)測量原理⛷️,裝(zhuang)人一次裝置(zhi)後裝置的.上(shàng)遊側與喉部(bù)或下遊側之(zhī)間産生🍓一個(gè)靜壓差。假設(she)該裝置與經(jīng)過校準的一(yi)個裝置幾何(hé)相似且使用(yòng)條件相同,據(ju)該壓差的實(shí)測🌈值和流動(dong)流體的特性(xing)以及裝置的(de)使用環境,從(cong)而确定流量(liang)。
1.3.1流量計算
　　GB/T2624裏(li)規定的不确(què)定度限值,質(zhi)量流量差壓(ya)的關系符合(hé)🏃,因此流量公(gōng)式可用以下(xià)公式确定。
 
式(shi)中:qm-質量流量(liàng),kg/s;
9v-體積流量,m³/s;
C-流(liú)出系數;
Ɛ-可膨(péng)脹系數;
β-直徑(jing)比,β=d/D;
d-節流件開(kāi)孔直徑,m;
D-管道(dao)内徑,m;
ρ1-被測流(liu)體密度,kg/m³;
△p-壓差(cha),Pa。
1.3.2節流裝置開(kāi)孔直徑d和管(guan)道内徑D計算(suàn)式
d=d20[1+λd(t-20)](3)
D=D20[1+λd(t-20)](4)
式中:d20-20℃下節(jiē)流元件開孔(kong)直徑;
D20-20℃下管道(dào)内徑;
λd一節流(liu)材料膨脹系(xì)數;
λD一管道材(cái)料膨脹系數(shu)。
1.3.3流出系數計(ji)算式
　　C爲不可(ke)壓縮流體确(que)定的表示通(tong)過裝置的實(shí)際流量與㊙️理(lǐ)論🥵流量之間(jiān)關系的系數(shù),對于給定安(an)裝條件下的(de)給定一次裝(zhuang)置,流出系數(shu)僅與雷諾數(shù)有關💯。由下式(shi)表示:
 
　　可膨脹(zhang)系數ε取決于(yú)雷諾數值,也(yě)取決于氣體(tǐ)的壓力比和(hé)等熵指數值(zhí)。
　　表示這些變(biàn)化的方法是(shì)以膨脹性(膨(péng)脹)系數乘一(yī)次裝置的流(liu)出系數C。流出(chū)系數利用雷(léi)諾數值相同(tóng)的液體直♈接(jiē)校準後确定(dìng)☂️。
　　當流體不可(kě)壓縮時(液體(ti)),ε等于1,當流體(ti)可壓縮時(氣(qì)體),ε小于🙇🏻1。
　　事實(shi)表明ε實際上(shang)與雷諾數無(wu)關。對于給定(ding)一次裝置的(de)給定🙇🏻直徑比(bǐ),ε隻取決于壓(yā)力比和等熵(shāng)指數，因此本(ben)✌️法是可行的(de)。
當直接計算(suàn)法不能解題(ti)時,需要采用(yong)叠代計算法(fǎ)🔴。
　　以孔闆爲例(lì),始終需要叠(die)代計算法來(lai)計算。原則是(shì)把基本.流量(liàng)方程中所有(yǒu)--緻的值重新(xīn)組合在一個(gè)項内,而将未(wei)知的值組合(he)在一項内。
　　把(ba)已知數組合(he)在方程的一(yi)邊,将未知數(shu)放在方程💋的(de)另一💃邊。
 
(2)計算(suan)β1:由β0、k、△代入ε公式(shì)計算ε0;由β0、ReD、D代人(rén)C公式計算C0;由(yóu)C0、ε0、A2代入β公式計(ji)算B0.
(3)計算β2:由β1、k、△代(dài)入ε公式計算(suàn)ε1;由β0.ReD、D代人C公式(shì)計算C1;由C1、ε1、A2代入(rù)β公式計算β2。
若(ruo)滿足βn-βn-1<E(一般E=0.0001),叠(dié)代可停止,通(tong)常進行2~3次叠(dié)代即可。
2孔闆(pǎn)流量計計算(suan)程序開發
　　利(lì)用VC++語言将上(shàng)述标準中的(de)計算公式進(jin)行編程,開發(fā)出☀️一套孔闆(pan)流量計關鍵(jian)參數計算工(gong)具。通過計算(suàn)工具得出孔(kǒng).闆流量計中(zhōng)孔徑和直徑(jìng)比等數值的(de)計算結果,并(bìng)💰與實際項目(mù)中的計算值(zhi)進行對比，以(yǐ)驗證計算工(gōng)具的☔正确率(lǜ)。
2.1計算流程
　　打(dǎ)開軟件,輸入(rù)孔闆流量計(jì)相關已知條(tiáo)件,黃色框内(nei)爲必填數💃🏻據(jù)(管道膨脹系(xi)數、孔闆膨脹(zhang)系數、管道🐉内(nei)徑、正常流量(liang)🤩工況流量、最(zui)大流量工況(kuàng)流量、密度、操(cao)作黏度、最大(dà)差壓等重要(yao)工藝參數)。程(chéng)序計算出操(cao)作工況👄下管(guan)道内徑,根據(jù)最大差壓值(zhí)計算出正👣常(cháng)流量工況下(xià)的對應的⭐差(cha)壓值。根據叠(die)代計算法.原(yuán)把基本流量(liàng)方程中所有(yǒu)-緻的值重新(xīn)組合在一個(ge)項内,而将未(wei)知❌的值組☔合(hé)在一項内,計(ji)算出A2。根據流(liú)量計算式确(què)定直🚶‍♀️徑比公(gong)式,進行叠🐅代(dai)計算。直至直(zhí)徑比之差小(xiǎo)于0.0001,根據🏃‍♀️直徑(jìng)比♌計算孔徑(jing)以及⭐其他參(cān)數,否則繼續(xu)進行叠代計(jì)算。
2.2程序界面(mian)
　　根據某項目(mu)孔闆闆流量(liàng)計數據表,輸(shū)人孔闆流量(liàng)計相關已知(zhī)⚽條件,黃色框(kuang)内爲必填數(shu)據:管道膨脹(zhàng)系數🈚、孔闆膨(peng)脹☁️系數、管道(dao)✉️内徑、正常流(liú)量工況流量(liàng)、最大流量工(gōng)況流量、密度(dù)、操作黏度、最(zui)大差壓。程序(xu)🐆界面如圖2。
 
2.3計(jì)算結果輸出(chu)及結果對比(bǐ)分析
　　點擊計(jì)算,得到直徑(jing)比、流量系數(shu)、膨脹系數、計(ji)算孔徑等♻️數(shù)值的計算結(jie)果。輸出結果(guǒ)報告,将計算(suan)工具🛀的計算(suàn)結果與手動(dong)計算值進行(hang)對比,結果如(ru)表1所示。
 
　　計算(suàn)工具輸出結(jié)果與手動計(jì)算值基本接(jiē)近,說明計算(suàn)工具.正确率(lǜ)較高。此程序(xù)可以得到應(ying)用。
4結論
　　本文(wén)運用國家标(biao)準計算方法(fa),以解決設計(ji)項目中孔闆(pǎn)流量計選型(xíng)與計算完成(cheng)數據表、計算(suan)書的編制工(gōng)作爲目标，以(yǐ)實際項🐅目爲(wei)研究對象,解(jiě)讀了GB/T2624.2-2006對♻️孔闆(pan)流量計進✂️行(hang)計算選型的(de)方法,并通過(guò)VC++語言進⭐行編(biān)程,完成了一(yī)-套孔闆流量(liàng)計的選型計(ji)算,分析程序(xu)結果與實際(jì)項目中孔闆(pǎn)流量計數據(ju)表的結🔞果一(yi)緻性高🤩,精度(dù)高。證明此程(chéng)🍉序的編制至(zhi)實現且功能(neng)可靠。
　　較正确(què)完成了孔闆(pǎn)的規格和尺(chi)寸進行初步(bu)計算,确定孔(kong)👅闆的孔徑、直(zhí)徑比等參數(shù)的問題。将繁(fán)瑣的計算㊙️變(biàn)得方便可行(háng)，計算程序簡(jian)練,節省人工(gōng)時間,且結果(guǒ)較爲正确,方(fāng)便需要采取(qu)專用的計算(suan)軟件數據表(biao)中的工藝參(cān)數等進行校(xiào)核檢驗,爲氣(qi)電集🐅團技術(shù)研發中心節(jie)約了成本。
　　但(dan)在運用程序(xù)開發得出軟(ruan)件計算孔闆(pǎn)流量計選型(xíng)的結果與實(shí)際項目中的(de)孔闆流量計(jì)選型結果對(duì)比🐅,存在一定(ding)♋偏差。下一步(bù)将針對程序(xu)結果的正确(que)率,對編程進(jin)行進一步修(xiū)訂。另外，爲提(tí)高程序的功(gong)能性,不僅可(kě)實現🚶液體介(jie)質下孔闆流(liu)量計選型結(jie)果,還将優化(huà)程序,實現氣(qi)體介質下的(de)孔闆流量計(jì)的選型計算(suan)。

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