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孔板流量计圆形风管风量测量实验设计
发布日期:2018/2/7 9:50:56
孔板流量计圆形风管风量测量实验设计
 
一、测试目的
1. 学会用差压法测量并计算圆形风管流量;
2. 掌握标准节流装置测量原理和风量的测量方法及计算公式;
3. 熟悉标准孔板的基本组成与安装要求,并学会使用。
二、测试仪器
标准节流装置:由节流件(孔板流量计:由标准孔板、取压装置、连接法兰、测量管组成) 、取压装置、
节流件上游个阻力件、第二个阻力件、下游个阻力件以及它们间的直管段组成。差压变送器:用
于测量液体、气体或蒸汽的液位、流量和压力,然后将其转变成4~20mADC 信号输出。待测圆形风管、
温度计、尺子、手表、导压(橡皮)管2根
三、测试原理
充满管道的流体流经管道内的节流装置时,在节流件附近造成局部收缩,流速增加,在其上、下游两侧产
生静压力差。
1.管路直径为d 1,孔板锐孔直径为d 0,流体流经孔板前后所形成的缩脉直径为d 2,流体的密度为ρ,根
据伯努利方程,在界面1、2处有:由于缩脉处位置随流速而变化,截面积A 2又难以知道,而孔板孔径的面
积A 0是已知的,因此,用孔板孔径处流速u 0来替代上式中的u 2,又考虑这种替代带来的误差以及实际流
体局部阻力造成的能量损失,故需用系数C 加以校正。对于不可压缩流体,根据连续性方程可知:
 
代入上式并整理可得:
根据u 0和A 0即可计算出流体的体积流量:
C 0由孔板锐口的形状、测压口位置、孔径与管径之比和雷诺数Re 所决定,具体数值由
实验测定。 当孔径与管径之比为一定值时,Re 超过某个数值后,C 0接近于常数。一般工业上定型的流量
计,就是规定在C 0为定值的流动条件下使用。C 0值范围一般为0.6~0.7。
四、注意事项:
1. 孔板流量计安装时在其上、下游各有一段直管段作为稳定段,至少取上游10d 1,下游5d 1。孔板流量计
构造简单,制造和安装都很方便,其主要缺点是机械能损失大。由于机械能损失,使下游速度复原后,压力
不能恢复到孔板前的值,称之为损失。d 0/d1的值越小(d 0越小),损失越大。
2. 每个标准节流装置至少应有一个上游取压口和一个下游取压口。标准孔板可采用
a) 角接取压
b) 法兰取压 : l1=l2=25.4mm
c) D —D/2取压 : l1=D, l2=D/2
3. 标准节流装置的安装要求
(1) 标准节流装置只适用于圆形管道中单相、均质流体的流量,流体应充满管道并作连续、稳定流动,流
速小于音速。流体流过节流元件前应是充分发展的紊流。
(2) 节流元件上、下游阻力件与节流元件之间的直管段长 L 1 ,L2 按规定(P166表7.4.4)选取,上游
阻力件与第二阻力件之间的管段长L 0 按第二阻力件形式和直径比β=0.7,由表查得的 L 1值的一半。
五、测试步骤
a) 用尺测量管道内径d 1,孔板锐孔直径为
d 0
b) 孔板流量计的安装(见“注意事项1”)。
我们此处选用法兰取压装置。原因在“思
考题”4;
c) 标准节流装置的安装(见“注意事项3”);
d) 导压管的安装:
测量气体时,为防止液体(冷凝液)
进入导压管,取压口应处于管道中心管道上方线上插 α ≦ 45° 的位置,两者应在同一水平线上;
e) 用温度计测量管内通风时的温度;
f) 连接差压变送器:
若测量介质为清洁的气体流量,差压变送器高于节流装置时,当压差变送器低于节流装置时,导
压管必须向下弯至差压变送器,并在处装置放水阀和沉积器。
g) 读数并记录,平均每隔一段时间读数一次(手表或手机计时);
h) 按测试原理中的公式进行数据处理并填入下表,所有完成后关闭风机,拆除装备。
六、数据处理
1. 上下游直管段长度不够,如果计量装置上游是单弯头或平面双弯头将使计量结果偏
高; 对于多个弯头,将使计量结果偏低;2. 气体流量不稳定,且含水量较大。 
孔流系数与哪些因素有关?
孔流系数由孔板的形状、测压口位置、 孔径与管径之比 d0/d1 和雷诺数 Re所决定。 孔板流量计安装时应
注意什么问题? 1) 气体取压口在管道上部(α≤45°);
2) 孔板方向标“+”的为正向(迎着流体过来的方向),“-”为负向; 3) 正负取压口引出的导压管在任何情况
下都要保持平行;
4) 孔板一般都要配合差压变送器用的,导压管与差压变送器连接时要注意正负压不要装反,“H ”为正,“L ”为负;
5) 测气体的话差压装置建议放在管道上方,液体的话放在管道下部,测蒸汽嘛如果有配冷凝罐的话,应当
保持冷凝罐在同一水平面高度上。
6) 直管段要求了,按计算书计算出安装孔板时要求的前后直管段长度,通常为前20D 后10D 来装(D 是指孔板的口径)。
3. 如何检查系统排气是否完全?
4. 为何选择法兰取压?
法兰取压节流装置具有便于加工,容易安装,容易清理赃物,不易堵塞等优点。法兰上的取压孔中心线至
孔板端面的距离为25.4mm (一英寸),直接在法兰上钻直孔取压。为便于装卸和调整孔板,在取压法兰
上设置了丝机构。
5. 标准节流装置的优点:
1) 的优点是经济性好,不需湿标,可以节省大量的检定费用;
2) 方便设计、制造、安装、使用,技术问题可以随时随地根据技术标准解决而不会引起分歧;
3) 技术成熟,容易普及,容易掌握,容易使用;
4) 稳定可靠;
5) 结构简单,无活动件,工作寿命长;
6) 适用于各种介质,包括液、气、汽、多相;
7) 适用于各种尺寸口径(在标准范围内);
8) 适用的压力、温度是各种流量计中的;
9) 历史悠久,累计试验数据全;理论研究的透彻;实际经验多;
10) 有国际标准和国家标准可依。