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节流式差压流量计的测量原理
节流式差压流量计是一种基于差压原理测量流量的仪器。
它的工作原理是通过构造一个节流装置，使流体在通过装置时形成一个局部狭窄的截面，从而引起局部压力降低。
然后通过差压变送器测量上下游的压力差，再将差压值转换为流量信号。
节流装置是节流式差压流量计的核心部件。
它通常由一个圆柱形的节流管和两个法兰组成。
节流管的内部直径比法兰的内径小，从而形成一个局部狭窄的通道，使流体在通过时受到阻碍，形成一个压力降。
节流管的形状和尺寸对测量精度有很大的影响，通常需要根据流体性质和流量范围选择合适的节流装置。
差压变送器是另一个重要的部件。
它能够将节流装置上下游的压力差转换为电信号，以便后续的处理和记录。
差压变送器通常由一个测量单元和一个信号处理单元组成。
测量单元包括一个敏感元件和一个放大器，用于测量上下游的压力差；信号处理单元则用于将测量信号转换为标准的电信号输出。
在使用节流式差压流量计时，需要注意一些技术细节。
首先，需要正确的选择节流装置，以确保测量精度和范围符合实际需要。
其次，需要定期校准差压变送器，以保证其测量的准确性和稳定性。
最后，需要注意流体的物理性质和流动状态对测量结果的影响，以便进行相应的修正和调整。
节流式差压流量计是一种简单而有效的测量流量的仪器。
它的测量原理基于差压原理，通过节流装置和差压变送器实现流量测量。
在实际应用中，需要根据流体性质和流量范围选择合适的装置，并注意一些技术细节，以保证测量结果的准确性和可靠性。
标准节流装置节流装置用于测量流量，其工作原理如下：在管道内部装有断面变化的孔板或喷嘴等节流件，当流体流经节流件时由于流束收缩，则在节流件的前后产生静压力差，利用压差与流速的关系可进一步测出流量。
对于未经标定的节流装置，只要它与已经经过充分实验标定的节流装置几何相似和动力学相似，则在已知有关参数的条件下，可以认为节流件前后的静压力差与所流过流体的流量间有确定的数值关系。
因此可以通过压差来测流量。
节流件的形式很多，有孔板、喷嘴、文丘里管、四分之一圆弧孔板、偏心孔板和圆缺孔板等。
有的甚至可用管道上的部件如弯头等所产生的压差来测量流量，但是由于它所产生的压差值较小，影响的因素很多，因此很难测量准确。
应用最多的是标准节流装置孔板、喷嘴和文丘里管。
标准节流装置是由节流件、取压装置和节流件上游第一个阻力件、第二个阻力件、下游第一个阻力件以及它们间的直管段所组成。
标准节流装置同时规定了它所适应的流体种类、流体流动条件以及对管道条件、安装条件、流体参数的要求。
1．标准节流件及其取压装置目前国际上规定的标准节流件有下列几种：①标准孔板。
可以采用角接取压、法兰取压、D(D为管道直径)和D／2取压方式。
②喷嘴。
其形式有ISA 1932喷嘴和长径喷嘴两种。
它们的取压方式不同，ISA 1932喷嘴采用角接取压法；而长径喷嘴的上游取压口在距喷嘴入口端面1D处，下游取压口在距喷嘴入口端面的0．50D处。
③文丘里管。
根据收缩段是呈圆锥形或是呈圆弧形，又可分为古典文丘里管和文丘里喷嘴。
古典文丘里管上游取压口位于距收缩段与入口圆筒相交平面的1／2D处；文丘里喷嘴上游取压口与标准喷嘴相同。
它们的下游取压口分别在距圆筒形喉部起始端的O．5D处和O．3d(d为孔径)处。
(1)标准孔板1)孔板本体标准孔板的形状如图4—1所示。
它是带有圆孔的板，圆孔与管道同心，直角入口边缘非常锐利。
标准孔板的开孔直径d是一个非常重要的尺寸，对制成的孔板，应至少取4个大致相等的角度测得直径的平均值。
建环测试技术第一章思考题1.按照测量手段和测量方式进行分类，测量通常分为哪几种类型？按测量手段分类a)直接测量b)间接测量c)组合测量按测量方式分类d)偏差法e)零位法f)微差法2.测量系统由哪几个环节组成？测量系统：由被测对象和测量设备组成。
测量设备：一般由传感器、变换器、显示装置、传输通道组成。
3.仪表的性能指标有哪些？量程范围、仪表精度、稳定性（稳定误差）、输入电阻、灵敏度、线性度、动态特性4.如何进行仪表的正确选择？综合考虑因素：①被测量本身的特性；②被测量的准确度；③测量环境；④现有测量设备。
在此基础上选择合适的测量仪表和正确的测量方法。
5.简述误差来源及系统误差、随机误差、粗大误差。
误差来源：1）方法误差（=理论误差）通过理论分析和计算或改变测量方法来消除。
2）仪器误差正确选择测量方法、仪器；减小数字仪器的量化误差。
3）人身误差提高测量者操作技能、工作责任心；选择更合适的测量方法；采用数字显示器等。
4）影响误差精密测量时，需据测量现场各环境影响数值求出其影响误差。
系统误差：凡是误差的数值是固定的或者按照一定规律变化的误差。
随机误差：在测量过程中存在许多随机因素对测量造成干扰，使测得值带有大小和方向都难以预测的测量误差。
粗大误差：明显歪曲测量结果的误差。
第二章思考题1.温标及温标三要素。
、温标：“标准尺子”－保证温度量值的统一和准确。
三要素（温度计、固定点、内插方程）2.膨胀式温度计的工作原理？利用液、气体的热膨胀及蒸气压力变化3.热电偶的热电效应、两个电势、四个应用定则及其在实际测温中的意义。
（1）测温原理（热电效应）a)两种不同导体A和B连接在一起构成闭合回路b)当1与0两点温度不同时，回路中产生热电动势c)热电动势除了与材料A和B有关，仅与T0和T1有关，若固定T0，则可测量T1。
（2）接触电势－Peltier效应、温差电势－Thomson效应（3）四个应用定则：①均质材料定则：由同一均质导体（电子密度处处相等）组成的闭合回路中，不论导体的截面、长度以及温度分布如何，均不产生热电势。
流量测量节流装置（孔板）技术资料全说明一.概述作用：指导操作、经济核算、保障安全的重要参数。
1.1测量流量的现状现状：迄今为止，流量的测量准确度较低，流量计的通用性很差，单位传递和仪器的检定都有困难，是发展中的领域。
原因：流体性质多样：单相与多相、牛顿与非牛顿、粘与非粘、可压和不可压、汽化、结晶和清洁杂质等。
管路系统的多样性：圆和非圆、光滑和粗糙、弯曲情况等。
流动状态多样：层流，紊流（充分发展与非充分发展）、满管、非满管、明渠…1.2概念1）瞬时流量（流量）q ：单位时间内流过某一截面的物质数量（质量或体积）。
2）总流量（总量、累积流量）Q ：在某一时间内流过的物质数量。
Q=t ⎰qd , 4-1q =dtdQ4-2 若q = c 则Q= q (t 2-t 1) 4-33）流量表示法：● 质量流量m q ： 单位：kg/s kg/h ● 体积流量v q ： 单位：m 3/s m 3/h ● 二者之间的关系：v m q q ρ= 4-4ρ——流体的密度kg/ m 34）说明● 质量流量是物质的固有属性不随外界条件发生变化，是反映流量的最好方法。
● 凡是没有特殊说明的流量，均指的是瞬时流量。
1.3流量测量方法的分类1）容积法流体的固定的已知大小的体积逐次的从流量计中排放流出，则计算流出次数，就可以求出总量，计算排放频率，就可以求出q。
例如刮板流量计、椭圆齿轮流量计、腰轮流量计。
v特点：流体的流动状态，雷诺数影响小，易准确计数。
但是不宜于高温，高雅，赃、污介质，上限不能很大，漏流以及磨损。
2）流速法：应用最多，流通截面积恒定时，截面上的平均流速与体积流量成正比，测出与流速有关的物理量就可以知流量的大小。
例如差压法、动压、涡轮等。
3）质量法：●直接法：由牛顿第二定律，测力，加速度，得出质量。
例如：转子，靶式。
●间接法：体积流量与密度信号综合运算。
4）其他：漩涡、热式、电磁、超声波。
二.节流式流量计是目前应用最广的一种流量计，约占70%，今后相当长的时间内还会占40%～45%优点：形式不需要个别标定，能保证相当高的工作精度。
学校代码： 10128学号：课程设计说明书题目：标准节流装置流量测量系统设计学生姓名：学院：班级：指导教师：萧贵玲王文兰2012年 1 月 6 日摘要标准节流装置只适用于测量圆形截面管道中的单相、均质流体的流量，并要求流体充满管道；在节流件前后一定距离内不发生相变或析出杂质；流速小于音速，流动属于非脉动流；流体在流过节流件前，流束与管道轴线平行，不得有旋转流已知管道内径及管路分布情况，流体的性质和参数值，大致流量范围，可以进行设计标准节流装置流量测量系统，即要进行以下工作：①选择节流形式和确定节流件开孔直径；②选择差压计类型及其差压和流量量程范围；③建议节流件在管道上的布置位置；④必要时计算流量测量不确定度。
关键字：节流件；标准孔板；差压变送器；全开闸阀目录引言第一章节流式流量测量原理及系统总体设计 21.1 节流件测量原理 21.2 系统总体设计 2第二章标准节流件差压计及取压装置 42.1 标准节流件 42.2 差压计 62.3 取压装置 7第三章关键参数计算及检验计算 83.1已知条件 83.2 准备计算 83.2.1 求介质密度、介质动力粘度及管道材料膨胀系数 83.2.3 计算正常流量ReDch和最小流量下的雷诺数ReDMIN 93.2.4 确定差压计类型及量程范围 9第四章重要参数的计算及校验 104.1 确定值及节流件开孔直径 104.1.1 常用流量下的差压值 104.1.2 迭代计算β值和d值 104.1.3 迭代计算 104.2 确定压损 124.3 确定节流件的开孔直径 124.4 确定直管段长度对管道粗糙度的要求: 134.5 标准节流装置流量结果不确定度 13第五章系统的安装及使用说明 155.1流量装置和差压计的安装连接系统图 155.2 元件的安装 155.3 使用说明 15结论 16参考文献 17引言最近几十年各行各业对流量测量的需求急剧增长，促使仪表迅速发展，同时微电子技术和计算机技术的飞跃发展也极大地推动了仪表更新换代，新型流量计的发展势头非常强劲。
减温水流量测量标准节流装置设计与计算实验报告实验报告：减温水流量测量标准节流装置设计与计算一、实验目的本实验旨在设计和计算减温水流量测量标准节流装置，以实现对减温水流量的准确测量。
二、实验原理标准节流装置是测量流量的标准设备，其原理是基于流体的动能、压力能和声波等在节流过程中发生变化，通过测量这些参数的变化来计算流量。
本实验采用标准孔板作为节流装置，通过测量差压来计算流量。
三、实验步骤1. 选取合适的测量管道，安装标准孔板；2. 将孔板上游侧管道封堵，安装测量接头；3. 连接差压计和数据采集系统，进行系统校准；4. 开启流量源，逐渐增加流量，记录差压和流量的数据；5. 重复步骤4，直至流量稳定；6. 关闭流量源，整理数据。
四、实验结果与分析1. 实验数据表格记录了不同流量下的差压和流量数据。
通过分析数据，可以得出流量与差压之间的关系曲线。
2. 根据流量与差压之间的关系曲线，可以拟合出流量与差压的函数关系式，进而求得流量值。
根据实际测量结果与理论计算结果的比较，可以验证节流装置的准确性和稳定性。
3. 实验过程中需要注意测量误差的影响，如温度、压力、管道粗糙度等。
在实验过程中应尽可能减小这些因素的影响，以提高测量精度。
4. 根据实验数据和计算结果，可以得出减温水流量测量标准节流装置的设计和计算完成。
该装置具有较高的准确性和稳定性，可以满足实际工程应用的需求。
五、实验结论本实验成功设计和计算了减温水流量测量标准节流装置，并进行了实际测量验证。
结果表明该装置具有较高的准确性和稳定性，可以满足减温水流量测量的需求。
在实际应用中，应注重减小测量误差的影响，以提高测量精度。
同时，应根据实际情况对装置进行定期维护和校准，以确保其正常运行。
学校代码： 10128学号：课程设计说明书题目：标准节流装置流量测量系统设计学生姓名：学院：班级：指导教师：萧贵玲王文兰2012年 1 月 6 日摘要标准节流装置只适用于测量圆形截面管道中的单相、均质流体的流量，并要求流体充满管道；在节流件前后一定距离内不发生相变或析出杂质；流速小于音速，流动属于非脉动流；流体在流过节流件前，流束与管道轴线平行，不得有旋转流已知管道内径及管路分布情况，流体的性质和参数值，大致流量范围，可以进行设计标准节流装置流量测量系统，即要进行以下工作：①选择节流形式和确定节流件开孔直径；②选择差压计类型及其差压和流量量程范围；③建议节流件在管道上的布置位置；④必要时计算流量测量不确定度。
关键字：节流件；标准孔板；差压变送器；全开闸阀目录引言第一章节流式流量测量原理及系统总体设计 21.1 节流件测量原理 21.2 系统总体设计 2第二章标准节流件差压计及取压装置 42.1 标准节流件 42.2 差压计 62.3 取压装置 7第三章关键参数计算及检验计算 83.1已知条件 83.2 准备计算 83.2.1 求介质密度、介质动力粘度及管道材料膨胀系数 83.2.3 计算正常流量ReDch和最小流量下的雷诺数ReDMIN 93.2.4 确定差压计类型及量程范围 9第四章重要参数的计算及校验 104.1 确定值及节流件开孔直径 104.1.1 常用流量下的差压值 104.1.2 迭代计算β值和d值 104.1.3 迭代计算 104.2 确定压损 124.3 确定节流件的开孔直径 124.4 确定直管段长度对管道粗糙度的要求: 134.5 标准节流装置流量结果不确定度 13第五章系统的安装及使用说明 155.1流量装置和差压计的安装连接系统图 155.2 元件的安装 155.3 使用说明 15结论 16参考文献 17引言最近几十年各行各业对流量测量的需求急剧增长，促使仪表迅速发展，同时微电子技术和计算机技术的飞跃发展也极大地推动了仪表更新换代，新型流量计的发展势头非常强劲。
至今，已有上百种流量计投向市场，在使用过程中许多棘手的难题渴望获得解决。
因此，流量和压力、温度仪表一样得到最广泛的应用标准节流装置流量测量系统是通过大量试验总结出来的，该装置一经加工完毕便可以直接投产使用，无须进行实际标定。
这种测量方法经过长期的研究和使用，数据，资料比较齐全，对几种常用的节流方式，各国已制定了标准规定，根据规定的条件和计算方法设计出的节流装置可直接投入使用。
采用这种方法测量流量，精度可达1%，测量范围为3:1，测量元件寿命较长，应用较广泛，几乎可以测量各种工况下的单相流体的测量。
不足之处是压损大，仪表刻度为非线性，有时维护工作量较大。
第一章节流式流量测量原理及系统总体设计1.1 节流件测量原理在管道内装入节流件，流体流过节流件时流束收缩，于是在节流件前后产生差压，对于一定形状和尺寸的节流件，一定的测压位置和前后直管道情况，一定参数的流体，和其他条件下，节流件前后产生的差压值随流量而变，并且两者之间有确定的关系。
因此可通过测量差压来测量流量。
标准节流装置只适用于测量圆形截面管道中的单相、均质流体的流量，并要求流体充满管道；在节流件前后一定距离内不发生相变或析出杂质；流速小于音速，流动属于非脉动流；流体在流过节流件前，流束与管道轴线平行，不得有旋转流。
1.2 系统总体设计温度、压力补偿式质量流量计的基本原理是，测量流体的体积流量、温度和压力值，根据已知的被测流体密度与温度、压力之间的关系，通过运算，把测得的体积流量数值自动换算到标准状态下的体积流量数值。
由于被侧流体种类一定后，其标准状态下的密度ρ0是定值，所以标准状态下的体积流量就代表了流体的质量流量值。
连续测量温度、压力比连续测量密度容易。
因此工业上所用的质量流量计多采用这种原理。
若被侧流体为低压范围内的气体，则可用用理想气体状态方程，即:（1-1）式中ρ——热力学温度T、压力为P工作状态下的气体密度；ρ0——热力学温度TO 、压力为P0标准状态下的气体密度。
此时，对于体积式流量计或速度式流量计测得的流体体积流量qv，可经过下是进行温度，压力补偿后得到质量流量：（1-2）式中C1——常数，。
对于测量的差压式流量计，则可按下式进行压力温度补偿（1-3）式中C2——常数，从上式可知，只要测得差压式流量计的差压值和温度、压力值就能求得质量流量值。
气体质量流量计的温度、压力补偿系统原理图详见附件Ⅰ。
第二章标准节流件差压计及取压装置2.1 标准节流件节流件的形式很多：有孔板、喷嘴、文丘利管、1/4圆喷嘴等。
用得最广泛的节流件是孔板和喷嘴，这两种形式的节流件的外形、尺寸已标准化，并同时规定了它们的取压方式和前后直管段要求，总称为“标准节流装置”，通过大量试验求得了这类标准节流装置的流量与差压的关系，以“流量测量节流装置国家标准”的形式公布。
标准节流装置只适用于测量圆形截面管道中的单相、均质流体的流量，并要求流体充满管道；在节流件前后一定距离内不发生相变或析出杂质；流速小于音速，流动属于非脉动流；流体在流过节流件前，流束与管道轴线平行，不得有旋转流。
如图2—1所示，标准节流装置包括：节流件、取压装置、节流件上游侧第一个阻力件、第二个阻力件，下游侧第一个阻力件以及在它们之间的直管段：图2—1 整套节流装置示意图1—上游侧第二个局部阻力件；2—上游侧第一个局部阻力件；3—节流件； 4—下游侧第一个局部阻力件关于标准节流件的形式，目前国标规定如下：标准孔板和标准喷嘴。
国际上还有一些其他的已标准化了的节流件，如径距取压（即D和0.5D取压，D为管道内径）标准孔板，径距取压长径喷嘴（亦称ASME喷嘴），古典文丘利管和文丘利喷嘴等。
本次课设要求用标准孔板，其结构如图2—2所示。
图2—2 标准孔板标准孔板制造安装的要求如下：（1）标准孔板的开孔直径d是一个重要的尺寸，应实际测量。
测量在上游段进行，最好是在四个大致相等的角度上测量直径，求其平均值。
要求各个单测值与平均值之差在0.05%范围内；（2）标准孔板的全称是“同心薄壁锐缘孔板”，因此孔板进口圆筒形部分应与管道同心安装；（3）孔板进口边缘应是严格直角，不能有毛刺和可见的反光，即进口边缘应很尖锐，边缘半径不大于0.0004d。
所谓薄壁是指孔板厚度E和圆筒形厚度e不能过大。
标准孔板制造安装的其他要求是：1)在各处测得的E值之间的最大差值和各处测得的e值之间的最大差值均不得超过0.001D；2)孔板必须与管道轴线垂直安装，其偏差不超过±1度；3)若E≤0.02D，则可以不做成度的圆锥形出口，这样的孔板适用于测量双向流动的流体，但这时要求下游端面的标粗糙度和边缘尖锐度必须与上游端面的相同；4)孔板加工过程中，不得使用刮刀和砂布进行修刮和打磨。
标准孔板的适用范围如表2—1所示：表2—1 标准孔板适用范围角接取压法兰取压径距取压12.mm≤d50mm≤D≤100mm0.2≤β≤0.75ReD≥1260β2D当0.2≤β≤0.45时，ReD≥5000当β≥0.4时，ReD≥100002.2 差压计差压计类型类型根据投资费用和准确度要求选取，可参考参考文献[1]附录表Ⅱ-13，本设计选用准确度等级为0.5的电容式差压变送器。
选择差压计量程的原则是,在保证压损不超过允许压损ωy的条件下，选用较大的差压计量程上限，从而使β值较小，并尽可能使β在0.5-0.6围内为好。
这是由于β值愈小，用要求直管段愈短；β较小时在较低的雷诺数下C值就趋于稳定不变；β较小时对管道粗糙度要求较低；β小于006时C值误差较小等。
但β过小，除会造成过大的压力损失外，还会使d值过小而加工不变。
对于标准孔板，过小的d值使孔板入口边缘的尖锐度要求难于保证，从而引起较大的测量误差。
特别应注意，对于可压缩性流体，应使p/p1<0.25。
对于压力损失有严格限制的情况，可先按允许压力损失Δωy来估算压力计量程上限，计算结束时再验算压力损失是否超过。
如超过，则降低差压计上限重算。
对于孔板，可用式估计。
本设计差压计量程上限按下式计算：=2.5Δωy=2.5×10×103=25KPa（2-1）根据参考文献[1],附录表Ⅱ—13，可选用1151DR电容式差压变送器，其量程范围（12.5—152）×9.81Pa，耐静压力为0.7MPa。
变送器量程调整在0—25×103Pa，流量指示仪表的刻度上限为12.5t/h,本例最大，流量为10.5t/h，验算/P=25×103/1.019×105=0.0620.5符合规定。
2.3取压装置标准节流件的形式和取压方式，目前国际规定如下：标准孔板：角接取压、法兰取压；标准喷嘴（亦称ISA1932喷嘴）；角接取压取压装置的类型有角接取压和法兰取压，本次试验所用的是角接取压。
角接取压装置有环室取压和单独孔取压两种。
环室取压的前、后环室装在节流件两边，环室夹在法兰之间，法兰和环室、环室和节流件之间放有垫片并加紧。
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上取得的，为整个圆周上的平均值。
单独钻孔取压可以钻在法兰上，也可以钻在法兰之间的夹紧环上。
取压孔在夹紧环内壁的出口边缘必须与夹紧环内壁平齐，并有不大于取压孔直径1/10的倒角，无可见的毛刺和突出部分。
取压孔应为圆筒形，其轴线应尽可能与管道轴线垂直。
第三章关键参数计算及检验计算3.1已知条件1．被测介质：空气；2．流量测量范围：qmax=9450/h、qch =7000/h、qmin=4000/h；3．介质参数：p=370mmH2O(表压)，t=60℃，地区平均压力：759mmHg；4．允许压损：δp≤150 mmH2O；5．管道内径：D20=300mm；6．管道材料：20号钢；管道情况如图所示7．节流件型式：角接取压标准孔板；节流件材料：1Cr18Ni9Ti；8．管道情况：如图3.1所示图3—1 管道情况图3.2 准备计算3.2.1 求介质密度、介质动力粘度及管道材料膨胀系数介质的压力P1:P=370mmH2O(表压)=370×9.806=3628.22 P平均=759×133.3=101174.7所以P1=（P+P平均）=3628.22+101174.7=104802.22Pa （3-1）根据管道材料20号钢和介质温度℃，可以从附录Ⅱ-3【2】中查的管道材料线膨胀系数℃,已知介质粘度η=2×10-5Pa.s k=1.43.2.2计算:（3-2）3.2.3 计算正常流量ReDch和最小流量下的雷诺数ReDMIN根据题目要求进行单位换算：qmax=9450 1.06=10017kg/h qch=7000 1.06=7420kg/h qmin=4000×1.06=4240kg/h P=370×9.8=3626PaReDch==4.374×105（3-3）（3-4）由上式可得，在最小流量下的雷诺数 ReDmin已超过标准孔板雷诺数适用范围的下限。
