热工测试技术-第7章.ppt

第七章流量测量（二）
——节流装置
§7-1概述

一、原理思路

流体流经节流件（孔板、喷嘴），在节流件
前后产生压差，而该压差决定于流体的流速，
从而可通过测定流速（或流量）。二、主要节流件形式

孔板、喷嘴、文丘利喷嘴、偏心孔板、圆缺
孔板等，甚至管道上的弯头，阀门等局部阻
力件产生的压差均可测流量。
国际标准节流件：三种形式
标准孔板；
喷嘴；（标准喷嘴、长径喷嘴）；
文丘利管（古典文丘利管、文丘利喷嘴）标准孔板2024/9/25三、标准节流装置的构成及标准条件

（一）节流装置的构成

节流件、取压装置、上、下游直管段。（二）标准条件（完整的设计标准及条件）

1.流体种类：单向、均质、低粘度流体；

2.流动条件：流体充满管道，流场均质平行轴线且无旋流，速度小于声速且稳态；

3.管道条件：直管段、局部阻力件、管内光滑度；
四、特点
1、结构简单、寿命长、使用广泛；
2、标准化设计、不必单独标定、精度可达0.5%；
3、非线性特性；
4、压力损失大；
5、测量范围小，3:1；
6、设计、使用要求严格。§7-2节流装置流量测量的基本关系式
一、流动状态与流动的基本方程
（一）管道内流动状态及压力变化曲线流束收缩系数：（二）一元流动基本方程二、不可压缩流体流量关系式(二)修正关系式（使用关系式）
1．流速修正：
由于实际管内流动非流线或均匀流束流动，在同一截面上，流速不等，只有用平均流速进行表征，因此需要修正。2．压力修正：
由于实际管内流动阻力，导致流动压力损失，伯努利方程需要引入修正项。

所以伯努利积分方程：由于实测压力受取压方式的限制，以及管内流动同一截面静压分布不等的影响，与理论压力有差别，需要修正。4．修正的实用流量关系式：5．流量系数：

流量系数α，是节流装置的重要参数，与众多因数有关，通常只有实验确定。α=0.6～1.2理想状态下（或不考虑修正），ζ=0，c1=1，c2=1，ψ=1，
三、可压缩流体流量关系式
（一）理论关系式
由一元流量基本方程:所以可压流体的理论膨胀系数：（二）实用关系式
1．修正化：

●关于流量系数
考虑实际流体的流动各因素的影响，
①实测压力与理论压力的差别；
②压力损失（散热损失等）；
③流速分布不均匀的修正。类比不可压流体，引入修正系数

●关于膨胀系数与统一化
为了进一步简化可压缩流体流量关系式，通
常以不可压流体的流量系数表征，而将所有
可压缩性影响都归于膨胀系数ε从而对不可压与可压流体，流量系数统一，
压缩性由膨胀系数ε完全表征，膨胀系数ε
由实验确定ε≤1。

实际流体均具有可压性，这里讨论不可压和
可压，只是说明流量关系式的演变推倒过
程。实际中，只有最终的流量关系式。四、节流装置的压力损失δp

流体流经节流件，由于涡流、撞击、摩擦而
产生的不可逆损失，称为压力损失。通常由
经验公式计算：§7-3标准节流装置特点

一、标准孔板本体

标准节流件的设计、加工都有严格的标准，由设计规范规定。1.孔口直径d（≥12.5mm）：
根据流量、压力损失计算确定；
2.入口边缘直角：
锐利、严格直角无毛刺、
无划痕、目测无反射光。
3.孔板安装：
垂直度，同心度等。二、节流装置主要特点比较

1、压力损失δp：
孔板﹥喷嘴﹥文丘利管；
2.脏污、磨损、腐蚀影响：
孔板﹥喷嘴；
3.制造、加工、安装：
孔板﹤喷嘴﹤文丘利管
4．流量测量精度：孔板﹤喷嘴﹤文丘利管
5.流场均匀性：孔板﹤喷嘴﹤文丘利管三、节流装置的取压方式
（一）两种取压方法：
开孔取压

环室取压
开孔取压：在管道的取压位置的壁面处开取压孔，进行压力测量。

1．方法简单，工艺容易实现；
2．受流动分布不均影响较大，精度较低；
3．若获得截面的平均压力，需在径向开更多孔。环室取压：在管道的取压位置，切开取压环室槽，相当在径向开无数多孔，测取环周内各处压力。

1．方法复杂，工艺困难；
2．受流动分布不均影响较小，精度较高；
3．可同时获得截面的平均压力。（二）五种取压方式：
1．理论取压：
上游：1D±0.1；下游:：最小流通截面处（0.34～0.84D）

（1）取压系数ψ≈1；
（2）下游位置变，只能近似确定；
（3）不易实现环室取压；
（4）压差信号较大。2．径距取压：
上游：1D；下游：1/2D
接近理论取压方式。3．管接取压（管接取压）

上游：2.5D；下游：8D
（1）压差测量值为压力损失值；
（2）压差信号较小，相对误差较大；
（3）取压距离长，更多的摩擦压力损失混
入，压差不稳定；
（4）不易实现环室取压。4．法兰取压（安装方便）

上游、下游：均在25.40+8mm位置。
（1）取压位置确定，不受D的影响；
（2）压差较大；
（3）不易实现环室取压。5．角接取压：（环室）
上、