测量和计算F.7流量

1.毕托管测定法

各种毕托管的结构简图如图F-1所示。根据所测流体的状态选用不同结构的毕托管。例如：测定洁净流体时采用标准毕托管；测定热气体时采用直型毕托管；测定含灰多的脏气体时采用S型或尖劈型毕托管。

使用毕托管时其全压力测孔须迎向气流方向，毕托管的中心线与流体流线要求无交角，只有标准毕托管才允许有小于15°的交角，否则将引起较大误差。测点前要求留有大于或等于10D的直线管段，测点后留有大于或等于5D的直线管段，D为管道内径。

毕托管测得的压力为全压力与静压力之差，即动压力。按下式计算管道中心处流体速度为

式中 v——管道中心处流体速度（m/s）；

Δp——流体的动压力（Pa）；

ρ——流体密度（kg/m³）；

K——毕托管校正系数，与结构类型及制造精度有关，一般K≈1。

管道中流体的平均流速v_j按式（F-17）计算

已知管道截面面积A，则流体流量V（m³/h）为V=Av_j。

如管道直线段不能满足前述要求时，则必须测定管道内各点的速度而后加以平均。一般方法是将管道分成若干等截面圆环（对于圆管道），先测出每环内的速度，然后累加各环速度总值后除以总环数，即得平均速度。

各环测点与管道内壁的距离按式（F-18）计算。

图F-1 各种毕托管结构简图

a）标准毕托管 b）直型毕托管 c）S型毕托管 d）尖劈型毕托管

式中 x——各环测点与管道内壁的距离（mm）；

D——管道内径（mm）；

n——从管道中心算起的环的序号；

N——管道分割的等截面圆环的数目。

例如：将圆管道分割成四个等截面圆环时，各环测点与管壁的距离是

各测点位置如图F-2所示。

当管道内径小于300mm时，可分成3～4个等截面环；管道内径300～1000mm时，可分成五个以上的等截面环。

平均动压力Δp_j（Pa）按下式计算

式中 Δp₁、Δp₂、Δp₃、…、Δp_4N——测得各环上四个点

的全压力与静压力

之差（Pa）。

图F-2 管道分割成四个等截面圆环时各测点位置

如毕托管直径大于管道内径的1/20时，计算流量时应在管道截面中扣除毕托管所占面积。

2.节流孔板（或喷嘴）测定法

根据所测流体的状态选择不同结构的节流孔板。测定洁净流体时采用标准孔板，而测定精度要求较高时则采用标准喷嘴；测定热态气体或粘度较大的流体时采用双重孔板；测定含灰多的气体时采用圆缺孔板；当孔板安装条件不符合要求时则采用端头孔板。各种节流孔板的结构简图见图F-3。

节流孔板（或喷嘴）要与输送流体的管道同中心固定安装，所测得的数据为流体在其前后的压差，根据压差值按下式计算流量V或G

图F-3 各种节流孔板的结构简图

a）标准孔板（上部表示环室取压，下部表示钻孔取压） b）标准喷嘴（上部表示环室取压，下部表示钻孔取压） c）双重孔板（左为主孔板，右为辅孔板 d）圆缺孔板 e）端头孔板

式中 V、G——气体或液体的流量（m³/h或kg/h）；

α——流量系数，查表F-1；

ε——被测流体的膨胀校正系数（图F-4）；

K_t——孔板材料膨胀校正系数，查表F-2；

d——孔板（喷嘴）孔径（mm）；

ρ——被测流体工作状态下的密度（kg/m³）；

Δp——孔板前测得的压差（Pa）。(www.xing528.com)

确定节流孔板直径比d/D时，应使管道内流体的雷诺数Re大于孔板的雷诺数临界值Re_k，如计算值Re<Re_k，表F-1所列与m值相对应的流量系数α值应乘以粘度校正系数K_n。Re_k及K_n值分别查表F-3及图F-5。

表F-1 各种节流孔板的流量系数α值

图F-4 各种流体的膨胀校正系数ε

p₁—孔板前流体绝对压力 p₂—孔板后流体绝对压力

表F-2 孔板常用材料的膨胀校正系数K_t值

表F-3 各种节流孔板雷诺数临界值Re_k/×104

图F-5 标准孔板粘度校正系数Kn

管道内流体的雷诺数Re按下列公式计算

式中 V——标准状态下的流体流量（m³/h）；

G——流体的质量流量（kg/h）；

ρ₀——标态下流体密度（kg/m³）；

μ——流体的动力粘度，查图F-6；

图F-6 各种流体的动力粘度

a）水（20MPa以下） b）蒸汽 c）气体

1—空气 2—高炉煤气 3—水煤气 4—发生炉煤气 5—天然气 6—焦炉煤气 7—液化石油气（各成分（体积分数）：C₃H₈80%，C₄H₁₀20%）

ν——流体的运动粘度（m²/s），。

节流孔板（喷嘴）须安装在足够长的直管段上，其长度随孔板前后的局部阻力性质、节流孔板种类、取压方式及节流孔板截面比（d/D）2而定，可按表F-4确定。

表F-4 环室取压时孔板前最小直管段长度L与管径D的比值

注：用单独钻孔取压时，长度L应增加1倍。一般情况下节流孔板后最小直管段长度等于5D。

3.流量换算

1）流量、流速换算公式

实际工作状态下气体流速v或流量V，需换算成标准状态下的流速v_b或流量Vb

式中 v_b、V_b——标准状态下的气体流速（m/s）和流量（m³/h）；

P_x、p_d——所测气体的压力及大气压力（Pa）；

t——所测气体的温度（℃）。

按下式换算为标准状态下的干气体流量V^g_b为

式中 ρ₀——所测气体在标准状态下干气体密度（kg/m³）；

f——所测气体的湿度（kg/m³·干），查表F-5。

2）流量简易换算公式

其他状态下气体流量换算为标准状态下干气体流量V^g_b（m³/h）时

表F-5 露点、湿度与饱和水蒸气分压p的关系

其他状态下气体流量换算为工作状态下干气体流量V^g（m³/h）时

其他状态下气体流量换算为工作状态下湿气体流量V_b（m³/h）时

其他状态下气体流量换算为工作状态下湿气体流量V（m³/h）时

式中 V^g_b——标准状态下干气体流量（m³/h）；

V^g——实际工作状态下干气体流量（m³/h）；

V_b——标准状态下湿气体流量（m³/h）；

V——实际工作状态下湿气体流量（m³/h）。