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什么是节流变压降式流量测量?

点击次数:38  发布时间:2020-10-09

节流变压降式流量测量是通过测量流体流经节流装置时所产生的静压力差来测量流量的,它是电厂中使用最多的流量测量方法。

节流变压降式流量测量的原理是,在充满流体的管道中固定放置一个流通面积小于管道截面积的阻力件,当流体流过该阻力件时,由于流体流束的收缩而使流速加快、静压力降低,其结果是在阻力件前后产生一定的压力差。它与流量(流速)的大小有关,流量越大,差压也越大。实践证明,对于一定形状和尺寸的阻力件,一定的测压位置和前后直管段,在一定的流体参数情况下,阻力件前后的差压与体积流量之间有一定的函数关系,因此通过测量阻力件前后的差压来测量流量。把流体流过阻力件因流束的收缩而造成压力变化的过程称为节流过程,其中的阻力件称为节流件。

目前常见的节流件是标准孔板,在以下的讨论中将主要以标准孔板为例介绍节流式流量测量的原理、流量公式的推导等。

 
 

图4-1是流体流经节流件时的流动情况示意图,从图中可以看出,流体在节流件前后的流束、压力和速度都要发生变化。

 

在截面1处流体未受节流件的影响,流束充满管道,管道截面为D,平均流速为V1,流体静压力为P1,流体密度为ρ1;流体流经节流件前就已经开始收缩,由于惯性的作用,流束通过节流件后还将继续收缩,直到在节流件后的某一距离处达到最小流束截面,即截面2。其截面积为d',流体的平均流速达到最大V2,流束中心压力为P2,流体密度为ρ2;流体流经截面2时流束又逐渐扩大到充满整个圆管,流体的速度也恢复到孔板前稳定流动时的速度。截面3是流速刚恢复正常时的截面,管道截面为D,平均流速为V3,流体静压力为P3,流体密度为ρ3

图(b)中的点划线代表管道中心处静压力,实线代表管壁处静压力。分析节流件前后压力的变化情况,在节流件前,流体向中心加速,管壁处静压力增加,管道中心处压力降低;至截面2时,流束截面收缩到最小,管壁和中心处静压力降至最低。然后流束扩张,静压力升高,直到截面3处。由于涡流区的存在,导致流体能量损失,因此在流束充分恢复后,截面3处的静压力P3不能恢复到原先的静压力P1,而产生了压力损失

设流经水平管道的流体为不可压缩性流体(),并忽略流动阻力损失,对截面1、2写出下列伯努利方程:

                  (4-5)

根据流体的连续性方程,有

                      (4-6)

流体流经截面2的体积流量为:

                   (4-7)

联立求解式(4-5)~(4-7),可得体积流量:

               (4-8)

 

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