摘要(yao):孔闆流(liu)量計 廣(guǎng)泛用于(yu)測量液(yè)體或氣(qi)體的流(liú)量,本文(wen)對選用(yong)孔闆流(liú)量計中(zhong)的一些(xie)複雜的(de)計算過(guo)程作了(le)一些合(he)理的簡(jiǎn)化,同時(shi)提供了(le)程序算(suàn)法。
　　孔闆(pan)流量計(ji)構造簡(jian)單、制造(zao)方便。因(yin)此,盡管(guan)其能量(liang)損失較(jiào)大,工業(yè)上及實(shí)驗室中(zhōng)仍被廣(guǎng)泛用于(yú)測量液(yè)體或氣(qì)體的流(liu)量。
當流(liu)量已定(dìng),要求選(xuan)擇合适(shi)的孔闆(pǎn)流量計(jì),或孔闆(pǎn)流量計(jì)已定,要(yào)求核算(suan)給定條(tiáo)件下的(de)經濟技(jì)術指标(biao)時,雖然(rán)給定的(de)條件不(bu)同,但問(wèn)題的焦(jiao)點卻完(wan)全一緻(zhì),即需要(yào)根據流(liú)量确定(dìng)孔闆流(liú)量計的(de)孔流系(xi)數或根(gen)據孔闆(pan)流量計(ji)的銳孔(kong)截面與(yǔ)管道截(jie)面之比(bǐ)核算孔(kǒng)流系數(shu)。确定孔(kǒng)闆流量(liàng)計的孔(kǒng)流系數(shu)實際上(shang)是一複(fu)雜的非(fēi)線性函(hán)數及方(fang)程組的(de)求解過(guo)程,随着(zhe)計算機(ji)的廣泛(fan)應用,給(gei)此類求(qiu)解過程(cheng)帶來了(le)便利。本(ben)文闡述(shu)了選用(yòng)孔闆流(liu)量計時(shí)計算中(zhong)的一些(xiē)合理的(de)簡化過(guo)程,同時(shí)提供了(le)程序算(suàn)法。
1标準(zhun)孔闆流(liú)量系數(shu)C0與Re、A0/A1的關(guān)系
　　根據(ju)孔闆流(liú)量計測(cè)壓方式(shì)、結構尺(chi)寸及加(jiā)工狀況(kuang)等均已(yi)規定的(de)标準孔(kǒng)闆,其流(liu)量系數(shu)C0可寫成(chéng)以下函(han)數關系(xi):
C0= F(Re,A0/A1) (2)
式中Re= d1u1ρ/μ,即(ji)爲以圓(yuan)管管徑(jìng)d1計算的(de)雷諾數(shu),A0/A1爲孔闆(pan)銳孔截(jie)面A0與圓(yuan)管截面(miàn)A1之比值(zhi)。
　　由實驗(yan)獲得的(de)标準孔(kong)闆流量(liàng)系數C0與(yu)Re、A0/A1的關系(xi)[1]可知,當(dāng)Re增大至(zhi)一定值(zhi)後C0不再(zài)随Re變化(huà),即當Re≥ Rec時(shi),(2)式可寫(xiě)成:
C0= F'(A0/A1) (3)
　　Rec稱臨(lin)界雷諾(nuò)數,不同(tóng)A0/A1的各标(biāo)準孔闆(pǎn)其C0、Rec列于(yú)表1中,根(gen)據(1)式,流(liú)量計測(cè)定流量(liang)時必須(xū)有确定(dìng)的C0,故由(you)Rec來确定(dìng)其能準(zhǔn)确測出(chu)的最小(xiao)流量Vmin。

2孔(kong)闆流量(liàng)計的阻(zǔ)力損失(shī)與測量(liang)範圍
　　孔(kǒng)闆流量(liàng)計的能(néng)量損失(shī)較大,流(liú)體在流(liu)道收縮(suō)中和在(zai)孔闆前(qián)後的突(tu)然縮小(xiao)與突然(ran)擴大中(zhong)均會造(zào)成阻力(li)損失。孔(kǒng)闆流量(liang)計的阻(zu)力損失(shī)hf可寫成(chéng):
hf=ζu02/2=ζC02gR(ρi-ρ)/ρ (4)
　　式(4)中的(de)ζ爲局部(bu)阻力系(xì)數,其值(zhí)一般取(qu)0.8,式中R值(zhí)爲U形壓(ya)差計的(de)讀數,其(qí)表明孔(kǒng)闆銳孔(kong)截面(A0)越(yue)小,銳孔(kong)流速u0越(yue)大,讀數(shu)R值越大(dà),則阻力(lì)損失hf随(suí)之增大(dà)。由于流(liú)量V與銳(rui)孔流速(sù)u0成正比(bi),故R∝V2。由此(ci)可見,流(liu)量的微(wēi)小變化(huà)将導緻(zhi)讀數R的(de)較大變(biàn)化,而R值(zhí)受U形壓(yā)差計的(de)長度的(de)制約,R有(you)一最大(da)值Rmax;由于(yu)視差原(yuán)因,R越小(xiǎo),孔闆流(liu)量計的(de)相對誤(wù)差越大(da),故在允(yǔn)許誤差(chà)下,R有一(yī)最小值(zhi)Rmin。

　　若(ruò)要擴大(da)孔闆流(liu)量計的(de)測量範(fan)圍,勢必(bi)要使Rmax增(zēng)大,而Rmax的(de)大小則(zé)完全與(yu)U形壓差(cha)計的長(zhǎng)度有關(guan),況且孔(kong)闆流量(liàng)計測量(liang)範圍增(zēng)大,其阻(zu)力損失(shi)驟增,經(jing)濟上很(hěn)不合算(suàn)。
　　因此,孔(kǒng)闆流量(liang)計在測(cè)定流量(liang)時有一(yī)允許測(cè)量範圍(wei),此範圍(wei)又受R值(zhi)Rmin與Rmax的影(ying)響。在确(que)定的孔(kǒng)闆流量(liang)計情況(kuang)下(即A0/A1一(yī)定),由R值(zhi)的範圍(wéi)可以确(que)定流量(liàng)V的範圍(wéi)Vmax與Vmin:

3孔闆(pǎn)流量計(ji)的選用(yong)
　　當所測(cè)定的流(liú)量範圍(wéi)被确定(dìng)以後,從(cong)經濟的(de)角度出(chu)發,應選(xuǎn)擇合适(shì)的流量(liang)計,其給(gei)定的條(tiáo)件通常(chang)有以下(xià)内容:
測(cè)定流量(liang)範圍:Vmin∽ Vmax
輸(shu)送管道(dao)管徑:d1
輸(shū)送流體(ti)物性:密(mi)度μ;粘度(du)ρ
壓差計(ji)的數據(jù):介質密(mì)度ρi;讀數(shu)允許相(xiang)對誤差(cha)α;讀數允(yun)許絕對(dui)誤差δ;最(zui)大刻度(du)R。
根據讀(dú)數允許(xǔ)相對誤(wù)差和讀(du)數允許(xu)絕對誤(wù)差可以(yǐ)計算适(shi)合流量(liàng)範圍的(de)最小雷(lei)諾數:
Remin= 4ρVmin/πd0μ (9)
　　用(yòng)所求出(chū)的Remin值看(kan)作臨界(jiè)雷諾數(shu)Rec與表(1)對(dui)照,選取(qu)最爲接(jie)近的标(biao)準孔闆(pan)流量計(jì),以其對(dui)應的C0,A0/A1代(dài)入(5)至(8)式(shì)計算,若(ruo)孔闆流(liu)量計阻(zǔ)力損失(shī)太大(Rmax> R)或(huò)讀數相(xiàng)對誤差(chà)不符合(he)要求(δ/Rmin>α),都(dōu)需要重(zhòng)新選擇(ze)孔闆(即(ji)使A0/A1= A0/A1+ 0.1),計算(suan)步驟或(huò)算法如(ru)圖1所示(shì),如此反(fǎn)複進行(háng),可以十(shi)分快捷(jié)地選擇(ze)到最爲(wèi)适宜的(de)孔闆。
　　當(dang)管路上(shang)已經裝(zhuang)有标準(zhǔn)孔闆流(liú)量計時(shi),需要計(ji)算孔闆(pǎn)流量計(jì)允許的(de)流量範(fan)圍及校(xiào)核Re值,有(yǒu)時符合(he)讀數允(yun)許相對(duì)誤差的(de)U形壓差(chà)計最小(xiǎo)刻度所(suo)對應的(de)流量下(xià)管内流(liú)體的Re值(zhí)達不到(dào)标準孔(kǒng)闆流量(liàng)計的臨(lin)界雷諾(nuò)值(即Remin< Rec)時(shi),其Vmin則用(yòng)下式計(ji)算:
Vmin= 0.7854Recd0/ρ (10)
當流(liu)量計被(bèi)确定以(yǐ)後,往往(wang)需要得(de)知流量(liàng)與壓差(chà)的關系(xi),算法的(de)最後給(gěi)出了對(dui)應的輸(shu)出過程(chéng)。
4結束語(yu)
　　用計算(suàn)機來選(xuǎn)擇孔闆(pǎn)流量計(jì),準确而(ér)又快捷(jie),同時又(you)避免了(le)人爲的(de)經驗判(pan)斷以及(jí)試差計(ji)算的麻(má)煩。流量(liang)計的合(hé)理選用(yòng),方便實(shi)驗操作(zuò),同時對(duì)減小實(shi)驗數據(jù)的誤差(chà)具有重(zhong)要意義(yi)。本文提(tí)出了選(xuǎn)用孔闆(pǎn)流量計(jì)的計算(suàn)步驟與(yu)算法,并(bìng)對某些(xie)計算過(guò)程如查(chá)圖等作(zuò)了必要(yao)的簡化(hua),算法的(de)最後還(hái)給出了(le)選用孔(kong)闆流量(liang)計後流(liu)量與壓(ya)差的關(guan)系,供應(ying)用時參(can)考。

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