目录引 言 .................................................................. 1 第一章 节流式流量测量原理及系统总体设计 .. (2)1.1 节流件测量原理 ................................................. 2 1.2 系统总体设计 ................................................... 2 第二章 标准节流件差压计及取压装置 .. (4)2.1 标准节流件 ..................................................... 4 2.2 差压计 ......................................................... 5 2.3 取压装置 ...................................... 错误！未定义书签。

第三章 关键参数计算及检验计算 (7)3.1已知条件 ........................................................ 7 3.2 准备计算 . (7)3.2.1 求介质密度1ρ、介质动力粘度及η管道材料膨胀系数D λ (7)3.2.3 计算正常流量Re Dch 和最小流量下的雷诺数Re DMIN (8)3.2.4 确定差压计类型及量程范围 ................ 错误！未定义书签。

第四章 重要参数的计算及校验 (8)4.1 确定β值及节流件开孔直径 (8)4.1.1 常用流量下的差压值ch P ∆ ................................... 8 4.1.2 迭代计算β值和d 值 (9)4.1.3 迭代计算 ................................................. 9 4.2 确定压损 ...................................................... 11 4.3 确定节流件的开孔直径20d ....................................... 12 4.4 确定直管段长度对管道粗糙度的要求: ............................. 12 4.5 标准节流装置流量结果不确定度 .................................. 12 第五章 系统的安装及使用说明 . (14)5.1流量装置和差压计的安装连接系统图 ............................... 14 5.2 元件的安装 .................................................... 14 5.3 使用说明 ...................................................... 14 结 论 ................................................................ 15 参考文献 .. (16)引言20世纪由于过程工业、能量计量、城市公用事业对流量测量的需求急剧增长，才促使仪表迅速发展，微电子技术和计算机技术的飞跃发展极大地推动仪表更新换代，新型流量计如雨后春笋般涌现出来。

至今，据称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。

节流变压降流量计的显示仪表就是差压计，其标尺是按求得的流量与差压间的关系，以流量值刻度的。

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: TT P P =000ρρ （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T O 、压力为P 0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q v ，可经过下是进行温度，压力补偿后得到质量流量m q ：vv v m q C q q q 01000P P =T T ⨯P P ==ρρ （1-2）式中C 1——常数，001ρTT C =。

对于测量2v q ρ的差压式流量计，则可按下式进行压力温度补偿Tpp C T T p p p K p K pKq q v m ∆=∆=∆=∆==2000ρρρρρ （1-3） 式中C 2——常数，02p T K C ρ= 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。

本次课设用标准喷嘴，其结构如图2—2所示。

图2—2 标准喷嘴角接取压标准喷嘴适用于D=50～500mm ；8.03.0≤≤β；当44.03.0≤≤β时；10000000Re 70000≤≤D ，当80.044.0≤≤β时，10000000Re 20000≤≤D 。

标准喷嘴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)喷嘴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1545±度的圆锥形出口，这样的喷嘴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；2.2 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0.25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0.6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/p 1<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y max 5.22p ω∆≤∆）—（估计；对于喷嘴，可用式y ω∆≤∆)5.3~3(P max 估算。

对于接近于饱和温度的液体，为使其通过节流件时不发生相变，应使[]S P P )3.12.1(p 1max --≤∆,其中S P 为工作温度下该液体的饱和压力。

本设计差压计量程上限max p ∆按下式计算： a p y 33max1021010605.35.3p ⨯=⨯⨯=∆=∆ω （2-1）参考附录表Ⅱ—13，可选用1151DP 电容式差压变送器，其量程范围a 9.81P 3810~635⨯）（，静压力为14Mpa 。

变送器差压量程调整在a P 10210~03⨯。

流量指示仪表的刻度上限流量是有规定的，即为1，1.25，1.6，2，2.5，3.2，4，5，6.3，n108⨯，其中n 为正或负整数。

本课设最大流量为180t/h,所以流量计刻度上限mmax q 定为200t/h 。

验算25.00639.0102874.3/10210/p 63max <=⨯⨯=∆p ,符合规定。

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：可压缩流体过热蒸汽；2．流量测量范围(质量流量)：max m q =180t/h ，mch q =140t/h ，min m q =90t/h ； 3．流体状态参数：工作压力1p =3.2874MPa(绝对压力)，工作温度t=420℃； 4．允许压损：δp ≤0.06MPa ； 5．管道内径：D 20=258.017mm ；6．管道材料：12CrMoV 新热拉无缝钢管； 7．节流件型式：由设计者自定； 8．管道敷设情况：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1ρ、介质动力粘度及η管道材料膨胀系数D λ根据介质的压力P 1:1P =3.2874MPa (绝对压力)，工作温度t=420C 0，查附录表Ⅱ-1，介质的动力粘度 η=25.25699610-⨯Pa ·S ； 从附录表Ⅱ-2中查得介质密度 1ρ=10.7060Kg/3m ； 过热蒸汽 k=1.3；根据管道材料12CrMoV 和工作温度t=420C o ，从附录表Ⅱ-3中查得管道材料线膨胀系数D λ=161020.13--⨯C o3.2.2计算t D :()[]()[])(3793.259204201020.131017.258201620mm D t D D t D t ≈-⨯⨯+⨯=-+=-λ（3-2）3.2.3 计算正常流量Re Dch 和最小流量下的雷诺数Re DMINRe Dch =ηπt mchD q 4= )36001026.2510259.4140)/(1000(46-3⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯-π-6107.557⨯= （3-3）)36001026.25104.259/()10904(4Re 633minmin ⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==--πηπt m D D q 6104.8588⨯= （3-4）第四章 重要参数的计算及校验4.1 确定β值及节流件开孔直径4.1.1 常用流量下的差压值ch P ∆因为 []23332max ch max ch 10200)10140(10210q ）（⨯÷⨯⨯⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛∆=∆P q P310102.9⨯= （4-1）4.1.2 迭代计算β值和d 值β＝25.02)11(-+X（4-2） dt=Dt 25.022)1(XX + （4-3） 4.1.3 迭代计算计算A 值：A=ch1t mch24q P D ∆⋅ρπ（4-4）0.49583=（1）第一步 设初始值.99.095.000==ε，C 则有01ε⋅=C AX （4-5） 527199.0.099.095.04456.0≈⨯=682904.0)527199.011()11(25.025.0211=+=+=--x β （4-6） 根据1β，计算1,1εC .15.1615.41211.411)Re 10(0033.000175.02262.0-9900.0dC βββ+-=（ （4-7） ＝0.94263}21111111P -1214141111211⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆---⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡∆⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆--⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎩⎨⎧⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆=-k k k ch ch k P Pch P P P P k k P ch ββε 97535.0= （4-8）(2) 第二步 计算53931.097534.094263.049583.0112≈⨯=⋅=εC A X （4-9） 68897.053931.011)11(25.0225.0222=⎪⎭⎫⎝⎛+=+=--X β（4-10） 根据2β，计算2,2εC .94089.0)Re 10(0033.000175.02262.0-9900.015.1615.42221.422=+-=dC βββ（ （4-11）}21214242111212111111P -1⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆---⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡∆⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆--⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎩⎨⎧⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆=-k k k ch ch k P Pch P P P P k k P ch ββε 97505.0= （4-12）(3) 第三步 计算 54046.0.0223≈⋅=εC AX（4-13） 68954.01125.0233≈⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=-X β （4-14）根据3β，计算3,3εC .94072.0.0)Re 10(0033.000175.02262.0-9900.015.1615.43231.433=+-=dC βββ（ （4-15）}21214343111213111111P -1⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆---⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡∆⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆--⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎩⎨⎧⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆=-k k k ch ch k P Pch P P P P k k P ch ββε （4-16）97503.0=（4）第四步 计算 54057.097503.094072.049583.0334=⨯==εC A X（4-17） 68959.0.01125.0244≈⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=-X β根据4β，计算4,4εC .94069.0)Re 10(0033.000175.02262.0-9900.015.1615.44241.444=+-=dC βββ（ （4-18） ＝0.590715}21214444111214111111P -1⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆---⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡∆⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆--⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎩⎨⎧⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆=-k k k ch ch k P Pch P P P P k k P ch ββε （4-19）97502.0.0= 精密度检查：49583.097502.094069.054057.049583.0444⨯⨯-=-A C X A ε （4-19） ＝551051094.3--⨯<⨯迭代结束后得:68959.0=β ，=0.94069，97502.0=ε。