摘要(yao):孔闆流量(liàng)計 廣泛用(yòng)于測量液(ye)體或氣體(tǐ)的流量,本(běn)文對選用(yong)孔闆流量(liang)計中的一(yi)些複雜的(de)計算過程(cheng)作了一些(xie)合理的簡(jian)化,同時提(ti)供了程序(xù)算法。
　　孔闆(pan)流量計構(gòu)造簡單、制(zhi)造方便。因(yīn)此,盡管其(qí)能量損失(shi)較大,工業(yè)上及實驗(yan)室中仍被(bèi)廣泛用于(yu)測量液體(tǐ)或氣體的(de)流量。
當流(liu)量已定,要(yào)求選擇合(he)适的孔闆(pǎn)流量計,或(huo)孔闆流量(liang)計已定,要(yào)求核算給(gei)定條件下(xià)的經濟技(jì)術指标時(shi),雖然給定(ding)的條件不(bu)同,但問題(tí)的焦點卻(què)完全一緻(zhi),即需要根(gen)據流量确(que)定孔闆流(liú)量計的孔(kǒng)流系數或(huo)根據孔闆(pan)流量計的(de)銳孔截面(miàn)與管道截(jié)面之比核(hé)算孔流系(xi)數。确定孔(kong)闆流量計(ji)的孔流系(xi)數實際上(shàng)是一複雜(zá)的非線性(xing)函數及方(fāng)程組的求(qiu)解過程,随(suí)着計算機(ji)的廣泛應(ying)用,給此類(lei)求解過程(cheng)帶來了便(bian)利。本文闡(chan)述了選用(yong)孔闆流量(liàng)計時計算(suàn)中的一些(xie)合理的簡(jian)化過程,同(tóng)時提供了(le)程序算法(fǎ)。
1标準孔闆(pǎn)流量系數(shù)C0與Re、A0/A1的關系(xì)
　　根據孔闆(pan)流量計測(ce)壓方式、結(jie)構尺寸及(ji)加工狀況(kuang)等均已規(guī)定的标準(zhun)孔闆,其流(liu)量系數C0可(ke)寫成以下(xia)函數關系(xì):
C0= F(Re,A0/A1) (2)
式中Re= d1u1ρ/μ,即爲(wèi)以圓管管(guan)徑d1計算的(de)雷諾數,A0/A1爲(wei)孔闆銳孔(kong)截面A0與圓(yuán)管截面A1之(zhi)比值。
　　由實(shi)驗獲得的(de)标準孔闆(pǎn)流量系數(shù)C0與Re、A0/A1的關系(xi)[1]可知,當Re增(zēng)大至一定(ding)值後C0不再(zai)随Re變化,即(ji)當Re≥ Rec時,(2)式可(ke)寫成:
C0= F'(A0/A1) (3)
　　Rec稱臨(lín)界雷諾數(shu),不同A0/A1的各(ge)标準孔闆(pan)其C0、Rec列于表(biǎo)1中,根據(1)式(shi),流量計測(cè)定流量時(shí)必須有确(què)定的C0,故由(you)Rec來确定其(qí)能準确測(cè)出的最小(xiao)流量Vmin。

2孔闆(pǎn)流量計的(de)阻力損失(shī)與測量範(fàn)圍
　　孔闆流(liu)量計的能(neng)量損失較(jiao)大,流體在(zai)流道收縮(suo)中和在孔(kǒng)闆前後的(de)突然縮小(xiao)與突然擴(kuo)大中均會(huì)造成阻力(li)損失。孔闆(pǎn)流量計的(de)阻力損失(shī)hf可寫成:
hf=ζu02/2=ζC02gR(ρi-ρ)/ρ (4)
　　式(shì)(4)中的ζ爲局(jú)部阻力系(xi)數,其值一(yī)般取0.8,式中(zhong)R值爲U形壓(ya)差計的讀(dú)數,其表明(míng)孔闆銳孔(kong)截面(A0)越小(xiao),銳孔流速(su)u0越大,讀數(shu)R值越大,則(zé)阻力損失(shī)hf随之增大(da)。由于流量(liang)V與銳孔流(liu)速u0成正比(bi),故R∝V2。由此可(ke)見,流量的(de)微小變化(huà)将導緻讀(dú)數R的較大(da)變化,而R值(zhí)受U形壓差(cha)計的長度(dù)的制約,R有(yǒu)一最大值(zhí)Rmax;由于視差(chà)原因,R越小(xiǎo),孔闆流量(liang)計的相對(duì)誤差越大(dà),故在允許(xu)誤差下,R有(you)一最小值(zhí)Rmin。

　　若(ruo)要擴大孔(kǒng)闆流量計(jì)的測量範(fan)圍,勢必要(yào)使Rmax增大,而(ér)Rmax的大小則(ze)完全與U形(xíng)壓差計的(de)長度有關(guān),況且孔闆(pan)流量計測(ce)量範圍增(zēng)大,其阻力(lì)損失驟增(zēng),經濟上很(hen)不合算。
　　因(yīn)此,孔闆流(liu)量計在測(ce)定流量時(shí)有一允許(xu)測量範圍(wei),此範圍又(yòu)受R值Rmin與Rmax的(de)影響。在确(que)定的孔闆(pan)流量計情(qing)況下(即A0/A1一(yi)定),由R值的(de)範圍可以(yi)确定流量(liàng)V的範圍Vmax與(yu)Vmin:

3孔闆流量(liàng)計的選用(yong)
　　當所測定(dìng)的流量範(fàn)圍被确定(ding)以後,從經(jing)濟的角度(du)出發,應選(xuǎn)擇合适的(de)流量計,其(qi)給定的條(tiáo)件通常有(yǒu)以下内容(rong):
測定流量(liàng)範圍:Vmin∽ Vmax
輸送(song)管道管徑(jing):d1
輸送流體(tǐ)物性:密度(dù)μ;粘度ρ
壓差(cha)計的數據(jù):介質密度(du)ρi;讀數允許(xu)相對誤差(chà)α;讀數允許(xǔ)絕對誤差(chà)δ;最大刻度(du)R。
根據讀數(shù)允許相對(duì)誤差和讀(du)數允許絕(jue)對誤差可(kě)以計算适(shì)合流量範(fàn)圍的最小(xiao)雷諾數:
Remin= 4ρVmin/πd0μ (9)
　　用(yong)所求出的(de)Remin值看作臨(lin)界雷諾數(shu)Rec與表(1)對照(zhao),選取最爲(wèi)接近的标(biāo)準孔闆流(liu)量計,以其(qí)對應的C0,A0/A1代(dài)入(5)至(8)式計(jì)算,若孔闆(pan)流量計阻(zu)力損失太(tai)大(Rmax> R)或讀數(shu)相對誤差(cha)不符合要(yào)求(δ/Rmin>α),都需要(yao)重新選擇(zé)孔闆(即使(shǐ)A0/A1= A0/A1+ 0.1),計算步驟(zhou)或算法如(ru)圖1所示,如(rú)此反複進(jin)行,可以十(shí)分快捷地(dì)選擇到最(zui)爲适宜的(de)孔闆。
　　當管(guan)路上已經(jing)裝有标準(zhǔn)孔闆流量(liang)計時,需要(yào)計算孔闆(pǎn)流量計允(yǔn)許的流量(liàng)範圍及校(xiao)核Re值,有時(shi)符合讀數(shu)允許相對(duì)誤差的U形(xing)壓差計最(zuì)小刻度所(suo)對應的流(liú)量下管内(nei)流體的Re值(zhí)達不到标(biao)準孔闆流(liú)量計的臨(lin)界雷諾值(zhí)(即Remin< Rec)時,其Vmin則(zé)用下式計(jì)算:
Vmin= 0.7854Recd0/ρ (10)
當流量(liang)計被确定(ding)以後,往往(wǎng)需要得知(zhī)流量與壓(yā)差的關系(xi),算法的最(zuì)後給出了(le)對應的輸(shū)出過程。
4結(jie)束語
　　用計(jì)算機來選(xuan)擇孔闆流(liu)量計,準确(que)而又快捷(jié),同時又避(bì)免了人爲(wèi)的經驗判(pan)斷以及試(shi)差計算的(de)麻煩。流量(liang)計的合理(lǐ)選用,方便(biàn)實驗操作(zuò),同時對減(jian)小實驗數(shu)據的誤差(cha)具有重要(yào)意義。本文(wén)提出了選(xuan)用孔闆流(liú)量計的計(jì)算步驟與(yǔ)算法,并對(duì)某些計算(suan)過程如查(chá)圖等作了(le)必要的簡(jian)化,算法的(de)最後還給(gei)出了選用(yong)孔闆流量(liàng)計後流量(liàng)與壓差的(de)關系,供應(yīng)用時參考(kao)。

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