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标准节流装置的组成

点击次数:51  发布时间:2020-10-10

作为流量测量用的节流装置有标准的和特殊的两种。标准节流装置在设计计算时都有统一标准的规定要求和计算所需的有关数据、图及程序,可直接按照标准制造、安装和使用,不必进行标定。特殊节流装置也称非标准节流装置,主要用于特殊介质或特殊工况条件的流量测量,它们可以利用已有实验数据进行估算,但必须用实验方法单独标定。

标准节流装置由标准节流件、符合标准的取压装置和节流件前后直管段三部分组成。

1.标准节流件

目前国家规定的标准节流件有标准孔板、标准喷嘴和文丘里管等。

(1) 标准孔板

标准孔板是由机械加工获得的一块具有与管道同心的圆形开孔(节流孔)、开孔边缘非常锐利的薄板,其圆筒形柱面与孔板上游侧端面垂直。用于不同的管道内径和各种取压方式的标准孔板,其几何形状都是相似的,见图4-2所示,其中所标注的尺寸可参阅相关标准规定。在标准孔板的所有参数中,孔板直径是一个主要的参数,任何情况下,孔径d不小于12.5㎜,它是不少于均匀分布的四个单测值的算术平均值,而任意单测值与平均值之差不得超过±0.05%d

(2) 标准喷嘴

标准喷嘴包括ISA1932喷嘴和长径喷嘴。ISA1932喷嘴是由两个圆弧曲面构成的入口收缩部分和与之相接的圆柱形喉部组成,如图4-3所示。长径喷嘴则是由形状为1/4椭圆的入口收缩部分和与之相接的圆柱形喉部组成。

(3) 文丘里管

标准文丘里管分两种形式:一种为经典文丘里管,简称文丘里管;另一种为文丘里喷嘴,每一种又分长、短两种。

1) 经典文丘里管

经典文丘里管是与管道轴同轴旋转的旋转体,由入口圆柱形A、圆锥收缩段B、圆柱形喉部C以及圆锥扩散段E组成。如图4-4(a)所示。

2) 文丘里喷嘴

丘里喷嘴由收缩段、圆桶形喉部和扩散段构成,从其廓形上看就是ISA1932喷嘴出口接一段渐扩段。

2.取压方式和取压装置

取压方式是指取压口位置和取压口结构。不同的取压方式,即取压口在节流件前后的位置不同,取出的差压值也不同。不同的取压方式,对同一个节流件,它的流出系数也将不同。

(1) 取压方式

目前国际国内通常采用的取压方式有理论取压法、D-D/2取压法(又称径距取压法)、角接取压法和法兰取压法等。图4-5给出了各种取压方式的取压位置示意图。

理论取压的上游取压口中心位于距节流件前端面1D±0.1D处,下游取压口中心位置因β值而异,基本上位于流束最小截面处。在推导节流变压降式流量测量公式时,用的差不多就是这两个截面上的压力差,因此称为理论取压法。

D-D/2取压(径距取压)的上游取压口中心位于距节流件前端面1D±0.1D处,下游取压口中心位于距节流件前端面D/2±0.1D处。

角接取压的上下游取压口位于节流件前后端面上,取压口轴线与节流件各相应端面之间的间距等于取压口半径或取压口环隙宽度之半。

法兰取压法不论管道直径和直径比β的大小,上下游取压点中心均位于距离节流件上下游端面1in(2.54)处。

相比较而言,理论取压所取得的差压较大,而其他几种取压方式测得的差压值较理论取压法稍小。但是,对于理论取压法,随着直径比β和体积流量的变化,节流件后流束最小截面的位置也要变化,给下游取压口的设置带来困难,在实际中很少使用。法兰取压在制造和使用上来得方便,而且通用性较大,角接取压取出的比较均衡可以提高测量精度、D-D/2取压具有上下游取压口固定的优势,这三种为常用

(2) 标准取压装置

标准取压装置是国家标准中规定的用来实现取压方式的装置。以标准孔板为例,简单讲角接取压装置和法兰取压装置。

1) 角接取压装置

角接取压装置可以采用环室或夹紧环(单独钻孔)方式取得节流件前后的差压。环室取压的前后两个环室在节流件两边,环室夹在法兰之间,法兰和环室,环室与节流件之间放有垫片并夹紧。节流件前后的压力是从前后环室和节流件前后端面之间所形成的连续环隙或等角配置的不小于四个的断续环隙中取得的。采用环室取压的优点是可以取出节流件前后的均衡压差,提高测量精度。

单独钻孔取压是在孔板的夹紧环上打孔,流体上下游压力分别从前后两个夹紧环取出。

2) 法兰取压装置

法兰取压装置的孔板被夹持在两块特制的法兰中间,其间加两片垫片。法兰取压是在法兰上打孔取出节流件前后的差压。

3.节流件前后的直管段

标准节流装置的流量系数是在流体到达节流件上游1D处形成流体典型紊流流速分布的状态下取得的。为了在实际测量时能尽量接近这样的条件,节流装置的管道条件,如管道长度、管道圆度以及内表面粗糙度等必须满足一定的要求。

节流件距离其上游两个和下游的一个局部阻力件之间的距离根据各局部阻力件形式和节流件类型及其直径比决定;管道的圆度要求是在节流件上游至少2D(实际测量)长度范围内,管道应是圆的,在离节流件上游端面至少2D范围内的下游直管段上,管道内径与节流件上游的管道平均直径D相比,其偏差应在±3%之内;管道内表面粗糙度的要求是至少在节流件上游10D和下游4D的范围内应清洁,无积垢和其他杂质,并满足有关粗糙度的规定。

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