摘(zhāi)要:以差(chà)壓流量(liàng)計 的(de)選型(xíng)計算(suàn)，主要針對 孔闆流量計 進行并(bìng)解讀了相關的(de)國家(jiā)标準(zhǔn),運用(yòng)vc++軟件作(zuò)爲程序開發的工(gōng)具,以實(shí)際工程爲例(lì),探索了孔(kǒng)闆流(liú)量計的孔(kǒng)闆直(zhí)徑、直(zhí)徑(jìng)比等标(biāo)準計(jì)算方法與(yǔ)軟件(jiàn)計(jì)算方法(fǎ)。本文解決了在(zài)項目中，用(yòng)于孔(kǒng)闆流量(liàng)計采辦的文(wén)件如數據(jù)表和孔闆流量(liàng)計計(jì)算書(shū)等,需(xū)要對孔闆(pǎn)的規(guī)格和尺(chǐ)寸進行(háng)初步(bù)計算(suàn),确定(dìng)孔闆的孔徑、直(zhí)徑比等參(cān)數的問題。将繁瑣的計算(suàn)變得方便(biàn)可行,計算程序(xù)簡練,節(jiē)省(shěng)人工(gōng)時間,且(qiě)結(jié)果較(jiào)爲正确确(què),方便(biàn)需要采取專用(yòng)的計算軟件數(shù)據表中(zhōng)的工藝(yì)參數(shù)等進(jìn)行校(xiào)核檢(jiǎn)驗,完成了(le)一套(tào)孔闆(pǎn)流量(liàng)計的選型計算的(de)程序。
　　差壓流(liú)量計是一種測(cè)定流量的(de)儀器。它是利(lì)用(yòng)流體(tǐ)流經節流裝置時所(suǒ)産生的壓(yā)力差與流量之(zhī)間存在的(de)一定(dìng)關系(xì)的(de)原(yuán)理,流量的(de)測定(dìng)通過(guò)測量壓差(chà)來實(shí)現。在石油、化(huà)工(gōng)、供熱(rè)、供水、冶金(jīn)、電力(lì)等領域的(de)測量和過程控(kòng)制(zhì)都(dōu)有廣泛的(de)應用。流量(liàng)儀(yí)表的兩(liǎng)個功(gōng)用,在(zài)過程(chéng)自動(dòng)化儀表與(yǔ)裝置中分别是(shì):測量(liàng)物料數量(liàng)的總(zǒng)量表(biǎo)和過(guò)程自(zì)動化控制(zhì)系統的檢(jiǎn)測儀(yí)表(biǎo)。節流裝置的有孔闆、噴(pēn)嘴和(hé)文丘裏管,它是在管道中(zhōng)安裝的一個局部收(shōu)縮的(de)元件(jiàn)。本文将主要介紹孔闆流量計的選型計算與(yǔ)程序開發。孔闆(pǎn)流量(liàng)計(jì)可測量(liàng)氣體(tǐ)、液(yè)體(tǐ)、蒸汽(qì)及天然(rán)氣(qì)的流(liú)量。孔闆流量計(jì)被廣泛(fàn)應(yīng)用于(yú)煤炭(tàn)、化工、建築(zhù)、交(jiāo)通(tōng)、醫.藥、農業、輕紡、食品環境(jìng)保護及(jí)人類生活的各(gè)個所需(xū)領域,是發展工業及農業生産(chǎn),能源(yuán)節約(yuē),産品質量(liàng)改進(jìn)，經濟(jì)效益提升和管(guǎn)理水(shuǐ)平提升的重要工具(jù),在國(guó)民經濟中占有(yǒu)十分(fèn)顯著的地位。
　　孔闆(pǎn)流(liú)量計(jì)流裝置的(de)結構(gòu)比較簡單,性能(néng)可靠穩(wěn)定(dìng),并且十分(fèn)牢固,價格(gé)較低,使用(yòng)壽命長,在(zài)工業中經(jīng)常用到孔闆流量計(jì),并能經(jīng)過(guò)嚴格的(de)校(xiào)驗檢測,整(zhěng)個加工過(guò)程均(jun1)采用(yòng)國際(jì)标準。孔闆流量(liàng)計由于流速增(zēng)加可以使(shǐ)靜壓(yā)力變(biàn)低,壓差即在節流(liú)件前後便産生了(le)壓力(lì)降,在節流(liú)件前(qián)後産生的(de)壓差由于介質(zhì)流動(dòng)的流(liú)量(liàng)增大而增(zēng)大(dà)，因此，通過(guò)測量(liàng)壓差來衡量流體(tǐ)流(liú)量的(de)大小孔闆流量(liàng)計是(shì)可以達到的。這(zhè)種(zhǒng)測(cè)量方(fāng)法是根據流動(dòng)連續性定(dìng)律和(hé)能量守恒守恒(héng)定律爲基(jī)正确(què)定的。
　　孔闆流量(liàng)計的節流件(jiàn)前後産(chǎn)生的(de)靜壓(yā)力差,該壓(yā)力差(chà)與流(liú)量存在着一定的函數關(guān)系,流(liú)量(liàng)越(yuè)大,壓(yā)力差相應(yīng)越大(dà)。差壓(yā)信号傳送(sòng)給 差壓變(biàn)送器 ,轉換(huàn)成(chéng)4~20ma.dc模拟信(xìn)号輸出(chū),遠轉(zhuǎn)給流量計(jì)算(suàn)儀,實(shí)現流體(tǐ)流(liú)量的計量(liàng)。 質量型流量計 ,經過 智能(néng)型差壓變(biàn)送器(qì) ,自動(dòng)補償(cháng)工況溫/壓(yā)後,實現對(duì)流體(tǐ)質量流量(liàng)的測量。
　　在設計(jì)項目中如(rú)數據(jù)表和(hé)孔闆(pǎn)流量計算書(shū)等文件(jiàn)用于(yú)孔闆流量(liàng)計(jì)的(de)采辦(bàn),需要(yào)對孔闆的規(guī)格和尺寸(cùn)進(jìn)行初(chū)步計(jì)算,确(què)定孔(kǒng)闆的孔徑(jìng)、直徑比(bǐ)等(děng)參數(shù)。其計(jì)算過程較爲複(fú)雜,通過人工計(jì)算費時費力,且難以得到(dào)正确(què)的(de)結(jié)果,需要采取專用(yòng)的(de)計算(suàn)軟件。基(jī)于(yú)如上(shàng)考慮(lǜ),本(běn)文解讀(dú)了gb/t2624.2-2006對(duì)孔闆流量(liàng)計進行計算選(xuǎn)型的方法,并通(tōng)過vc++語(yǔ)言進行編(biān)程,完成(chéng)了(le)一套孔闆(pǎn)流量計的(de)選型計算(suàn)的,取(qǔ)得了令人滿(mǎn)意(yì)的結果。
1孔闆流(liú)量計(jì)的計算方(fāng)法
1.1孔闆流量計原理
　　如圖1所示(shì)流體流(liú)經節流(liú)元件時的壓力(lì)、速度變(biàn)化情況(kuàng)。從圖(tú)中(zhōng)可見,沿(yán)水平管靠近流動到(dào)節流元(yuán)件(jiàn)前的截面(miàn)1處的(de)流體(tǐ),流束開始(shǐ)收縮,靠近管壁(bì)處的(de)流體将向(xiàng)管道中(zhōng)心加速(sù),而管道(dào)中心處(chù)流體(tǐ)的壓(yā)力開始下降。由于慣(guàn)性(xìng)作用,流束的(de)最小(xiǎo)截面位置(zhì)不在節流(liú)元件處由(yóu)于流(liú)體流(liú)過節流元件後(hòu)流束繼續(xù)收縮(suō)的原因,而在節(jiē)流元件後的截(jié)面2處(此位置随(suí)流量大小而變(biàn))，此處流(liú)體平均(jun1)流速u2最大(dà),壓力p2最低。截(jié)面(miàn)2後,流束.逐漸擴大。在截面(miàn)3處,流(liú)體速(sù)度uz恢(huī)複到節流(liú)前的速度(dù)u1(u3=u1),流束(shù)又充滿管道。壓(yā)力p3不能恢(huī)複到(dào)原來(lái)的(de)數值p1,由(yóu)于流體流經節流元件時會産(chǎn)生漩渦以及鹽(yán)城的摩(mó)擦(cā)阻力(lì)等會造成能量損(sǔn)失的原因,p1與(yǔ)p3的差值δp=p1-ps稱(chēng)爲(wèi)流體流經節流元(yuán)件的壓(yā)力損失。
 
1.2節流裝置設計(jì)計算(suàn)分類(lèi)
　　孔闆流量(liàng)計的設計(jì)與制造主(zhǔ)要參照以下标準:iso5167measurementoffluidflow-differentialpressuredevices,2003/gb/t2624用(yòng)安裝(zhuāng)在工(gōng)程項(xiàng)目設(shè)計(jì)中,需要(yào)根據孔闆流量(liàng)計所安裝(zhuāng)的管(guǎn)道等級,以及工藝專(zhuān)業提供的(de)不同工況下的(de)流量,對孔(kǒng)闆流(liú)量計(jì)進(jìn)行選型(xíng),同時計(jì)算孔闆(pǎn)的孔徑以及beta系(xì)數。
1.3孔(kǒng)闆流量計(jì)孔徑(jìng)計算方法
　　一次(cì)裝置安裝在充滿流(liú)體的(de)管線中(zhōng)确立爲(wèi)測(cè)量原理,裝人(rén)一次裝(zhuāng)置(zhì)後裝(zhuāng)置的.上遊(yóu)側與喉部或(huò)下(xià)遊側(cè)之間(jiān)産生(shēng)一個(gè)靜壓差。假設該(gāi)裝置與經過校(xiào)準的(de)一個裝置幾何相(xiàng)似且使(shǐ)用條(tiáo)件相(xiàng)同,據(jù)該壓差的實測(cè)值和流動流體(tǐ)的特性以及裝置的使用環境(jìng),從而(ér)确定流量。
1.3.1流量計(jì)算
　　gb/t2624裏規(guī)定的(de)不确(què)定度(dù)限值(zhí),質量流量差壓的關(guān)系符(fú)合,因此流(liú)量公式可用以下公式确(què)定。
 
式中(zhōng):qm-質(zhì)量流量,kg/s;
9v-體(tǐ)積流(liú)量,m³/s;
c-流出系數;
Ɛ-可(kě)膨脹(zhàng)系數;
β-直徑(jìng)比,β=d/d;
d-節(jiē)流(liú)件開孔(kǒng)直徑(jìng),m;
d-管道(dào)内徑(jìng),m;
ρ1-被測(cè)流體密度(dù),kg/m³;
△p-壓差,pa。
1.3.2節流裝置(zhì)開孔直徑d和管(guǎn)道内徑d計算式(shì)
d=d20[1+λd(t-20)](3)
d=d20[1+λd(t-20)](4)
式中:d20-20℃下(xià)節流(liú)元件開孔直(zhí)徑;
d20-20℃下(xià)管道(dào)内徑(jìng);
λd一節流材(cái)料膨(péng)脹系(xì)數;
λd一管道材料(liào)膨脹(zhàng)系數(shù)。
1.3.3流出(chū)系數計算(suàn)式
　　c爲不可壓縮流體(tǐ)确定的表示通(tōng)過裝置的(de)實際(jì)流量與理論流(liú)量之間關系的(de)系數,對于給定(dìng)安裝(zhuāng)條件下的給定一次(cì)裝置(zhì),流出(chū)系(xì)數(shù)僅與雷諾數有關。由下式表示:
 
　　可膨脹系(xì)數ε取決于(yú)雷諾(nuò)數(shù)值,也取決于氣體的(de)壓(yā)力比(bǐ)和等熵指(zhǐ)數值。
　　表(biǎo)示這些(xiē)變化(huà)的方法是以(yǐ)膨脹性(xìng)(膨脹(zhàng))系數乘一次裝(zhuāng)置的流(liú)出系數(shù)c。流出系(xì)數(shù)利用(yòng)雷諾數值相同(tóng)的液體直接校(xiào)準後(hòu)确定(dìng)。
　　當流(liú)體不可壓(yā)縮時(液體),ε等于1,當流(liú)體可(kě)壓縮時(氣(qì)體),ε小(xiǎo)于1。
　　事實表(biǎo)明ε實際上(shàng)與雷諾數(shù)無(wú)關。對于(yú)給定一次(cì)裝置(zhì)的給(gěi)定直(zhí)徑比(bǐ),ε隻取決于(yú)壓力(lì)比和(hé)等熵(shāng)指(zhǐ)數(shù)，因此本法(fǎ)是可(kě)行的。
當(dāng)直接計(jì)算法不能(néng)解題時,需(xū)要采用叠(dié)代計算法。
　　以孔(kǒng)闆爲(wèi)例,始(shǐ)終需(xū)要叠代計算法(fǎ)來計算。原則是(shì)把基本.流(liú)量方(fāng)程中所有--緻的值重(zhòng)新組(zǔ)合在一個項(xiàng)内,而将(jiāng)未知(zhī)的(de)值組合在一(yī)項(xiàng)内。
　　把已(yǐ)知數(shù)組合在(zài)方(fāng)程的(de)一(yī)邊(biān),将未(wèi)知數放(fàng)在方程的另(lìng)一邊。
 
(2)計算β1:由β0、k、△代入(rù)ε公式計算ε0;由(yóu)β0、red、d代人c公式(shì)計算c0;由c0、ε0、a2代入β公(gōng)式計算b0.
(3)計算β2:由β1、k、△代入ε公(gōng)式計算ε1;由β0.red、d代(dài)人c公式計(jì)算c1;由c1、ε1、a2代入β公式計算(suàn)β2。
若滿足βn-βn-1<e(一(yī)般e=0.0001),叠代(dài)可停止(zhǐ),通常(cháng)進行2~3次叠(dié)代即可。
2孔闆流(liú)量計計(jì)算(suàn)程序(xù)開發
　　利用(yòng)vc++語言(yán)将上述(shù)标準中的計算公式進(jìn)行編程,開發出(chū)一套孔闆(pǎn)流量(liàng)計關(guān)鍵參(cān)數計(jì)算工具。通(tōng)過計算工具得(dé)出孔(kǒng).闆流量計(jì)中孔(kǒng)徑和直徑比等(děng)數值的計算結(jié)果,并與實際項(xiàng)目中(zhōng)的計(jì)算值(zhí)進(jìn)行對(duì)比，以驗(yàn)證計算工(gōng)具的正确率。
2.1計算流(liú)程
　　打開軟件,輸(shū)入孔(kǒng)闆流量計(jì)相(xiàng)關已(yǐ)知(zhī)條件(jiàn),黃色框内爲必填數(shù)據(jù)(管(guǎn)道膨(péng)脹系數、孔闆膨(péng)脹系數(shù)、管(guǎn)道内徑、正(zhèng)常流量工(gōng)況流量、最(zuì)大(dà)流(liú)量工況流(liú)量、密度、操作黏(nián)度、最(zuì)大差(chà)壓等重要(yào)工藝(yì)參數)。程序(xù)計算出操作(zuò)工(gōng)況下管道内徑,根據最大差壓(yā)值計算出正常(cháng)流量(liàng)工況(kuàng)下的(de)對應的差(chà)壓值。根據叠代計算(suàn)法.原把(bǎ)基本流量方程中所有-緻(zhì)的(de)值重(zhòng)新組(zǔ)合在一個項内(nèi),而将未知的值(zhí)組合(hé)在(zài)一項内(nèi),計算(suàn)出a2。根(gēn)據流(liú)量計(jì)算(suàn)式确定(dìng)直徑比公(gōng)式,進行叠代計(jì)算。直至直徑(jìng)比之差小于0.0001,根據直徑比計算孔(kǒng)徑以(yǐ)及其他參數,否(fǒu)則繼續進(jìn)行叠(dié)代計算。
2.2程(chéng)序界(jiè)面
　　根(gēn)據某(mǒu)項目(mù)孔闆闆流量計(jì)數據表,輸人孔(kǒng)闆流(liú)量計(jì)相關(guān)已知條件,黃色(sè)框内爲(wèi)必填數據:管(guǎn)道膨脹系(xì)數、孔闆膨脹系(xì)數、管道内徑、正(zhèng)常流量(liàng)工況流(liú)量、最大流(liú)量工況流(liú)量、密度、操(cāo)作黏度、最大差(chà)壓。程(chéng)序界面如(rú)圖2。
 
2.3計(jì)算結果輸出及結果(guǒ)對比(bǐ)分析
　　點擊(jī)計算(suàn),得到直徑(jìng)比、流(liú)量系數(shù)、膨(péng)脹系(xì)數、計算孔徑等數值的計(jì)算結果。輸(shū)出結果報(bào)告,将計算工具的計算(suàn)結(jié)果與(yǔ)手動計(jì)算值進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果如(rú)表(biǎo)1所示。
 
　　計算工(gōng)具輸出結(jié)果與(yǔ)手動計算(suàn)值基(jī)本接近,說明計(jì)算工(gōng)具.正(zhèng)确率(lǜ)較(jiào)高(gāo)。此程序可(kě)以得到應用。
4結(jié)論
　　本(běn)文運(yùn)用國家标準(zhǔn)計算方法,以(yǐ)解(jiě)決設計(jì)項目中孔闆流(liú)量計選型與計(jì)算完成(chéng)數據表、計算(suàn)書的編制工作爲目标，以(yǐ)實際項目爲研(yán)究對象,解讀了gb/t2624.2-2006對孔(kǒng)闆流(liú)量計進行計(jì)算選型的方法,并通過(guò)vc++語言進行編程(chéng),完成(chéng)了一-套孔(kǒng)闆流量計的選(xuǎn)型計算,分析程序結(jié)果與實際(jì)項目中孔闆流(liú)量計數據表的(de)結果一緻(zhì)性高,精度高。證(zhèng)明此程序(xù)的編(biān)制至(zhì)實現(xiàn)且(qiě)功(gōng)能可(kě)靠。
　　較(jiào)正确完成(chéng)了孔(kǒng)闆(pǎn)的(de)規格(gé)和尺(chǐ)寸進行初(chū)步計(jì)算,确定孔闆的孔徑、直徑(jìng)比等參數的(de)問(wèn)題。将繁瑣的計(jì)算變得(dé)方(fāng)便可行，計算程(chéng)序簡(jiǎn)練,節省(shěng)人(rén)工時間,且(qiě)結(jié)果(guǒ)較爲(wèi)正确,方便(biàn)需要采取(qǔ)專(zhuān)用(yòng)的計(jì)算軟件數據表(biǎo)中(zhōng)的工藝(yì)參數(shù)等進(jìn)行校核檢驗,爲(wèi)氣(qì)電集團(tuán)技術研(yán)發中心(xīn)節約了成本。
　　但(dàn)在(zài)運用程(chéng)序開(kāi)發得出軟件(jiàn)計(jì)算孔闆(pǎn)流量計(jì)選型的結果與(yǔ)實際(jì)項目中的(de)孔闆流量計選(xuǎn)型結果對比,存(cún)在一(yī)定偏(piān)差。下(xià)一步将(jiāng)針(zhēn)對程(chéng)序結(jié)果的正确(què)率,對(duì)編程進行(háng)進一(yī)步(bù)修訂。另(lìng)外，爲提(tí)高(gāo)程序的功能性,不僅(jǐn)可實現液(yè)體介(jiè)質下(xià)孔(kǒng)闆流量(liàng)計選型(xíng)結(jié)果,還(hái)将優化程(chéng)序,實(shí)現氣(qì)體介(jiè)質下的孔闆流(liú)量計(jì)的選型計(jì)算。

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