孔板流量计简易计算公式应用
介绍孔板流量计的计算公式,通过将简易公式和通用公式的对比, 发现简易公式更直观,而且计量误差很小,能够满足生产要求,为维护提供了方便。
关键词 计量学;孔板;流量;公式;误差
孔板是典型的差压式流量计,它结构简单,制造方便,使用广泛,主要用于测量氧气、氮气、空气、蒸汽及煤气等流体流量。由于孔板的流入截面是突然变小的,而流出截面是突然扩张的,流体的流动速度(情况) 在孔板前后发生了很大的变化,从而在孔板前后形成了差压,通过测量差压可以反映流体流量大小。但是流量的计算是一个复杂的过程。炼铁厂以往仅仅是通过开方器对孔板前后差压进行开方,然后乘以设计最大流量从而获得实际流量值,如公式(1)所示。
其中Q ——体积流量,Nm3/h;
Qmax——设计最大流量,Nm3/h; ∆ P ——实际差压,Pa ; ∆ P设 ——设计最大差压,Pa 。
其实这种方法并不能真实反映准确流量,特别是在压力、温度波动(变化) 较大的时候,测量出来的流量和真实流量相差较大。所以,流量的计算还需要增加温度、压力补偿。
在孔板通用公式中,增加压力、温度补偿的流量计算公式关键是对介质在工况下的密度进行处理,此外还需要孔板设计说明书上的流
量系数、孔板开孔直径、膨胀系数、工况密度等参数,公式比较复杂;经过大量的数据统计获得的简易公式则简单得多,只要有孔板的设计最大流量、设计差压和设计压力,即可准确获得实际流量值。
1、 孔板流量计计算公式;
1.1 通用计算公式:
其中Q----体积流量,Nm3/h; K----系数;
d----工况下节流件开孔直径,mm ; ε----膨胀系数; α----流量系数; ∆ P----实际差压,Pa ;ρ----介质工况密度,kg/m3。
公式(2)中的介质工况密度ρ和温度、压力有关,根据克拉珀龙方程,有
(3)
P ----压力,单位Pa ; V ----体积,单位m3; T ----绝对温度,K ; n ----物质的量; R ----气体常数。
相同(一定) 质量的气体在温度和压力发生变化时,有:
P1----某种状态下气体压强,Pa ;V1----某种状态下气体体积,m3;T1----某种状态下气体绝对温度,K ;又:
其中K' 为常数。这样,从式(9)可以看出,流量的变化随压力、温度和孔板前后差压变化而变化。该公式涉及到很多参数,计算过程复杂,不利于检查。
1.2 简易计算公式
其中Qmax----设计最大流量,Nm3/h; ∆ P----实际差压,Pa ; ∆ P0----设计差压,Pa ; P 0----设计工作压力,Pa ;
P标----标准大气压力,一般取0.101MPa ;
P----实际工作压力,MPa ; t ----实际工作温度,℃;
P0----设计工作温度,℃。
该公式是通过将差压、压力、温度的实际值和设计值的比值来计算流量,公式简单明了,有利于记忆和检查。而且,在实际使用过程中计量准确,和通用公式计算出来的结果相比较,误差很小。
2、 计算实例
以2#高炉氮气总管、2#高炉氧气、2#高炉空气总管和2#高炉齿轮箱氮封氮气孔板为例,用通用计算公式和简易计算公式分别计算并加以比较,可以看出,误差很小。
先查看各孔板设计计算书上给出的详细参数。
2#高炉氮气总管流量孔板参数
3 结语
从表达式看,和通用公式对比,简易公式更直观明了;从测量准确度来看,简易公式和通用公式基本一致;从编程和数据处理上,使用简易公式将可大大降低工作量。目前炼铁厂使用的孔板流量计中,由于种种原因造成孔板原始计算书丢失,较新的流量计可以通过查看孔板编号并向厂家咨询,旧的流量计则很难查到原始数据,这时如果根据简易公式,通过查图纸可以找到设计最大流量、设计压力和设计温度,通过现场孔板配套差压变送器上的量程可以查到设计差压,这样就能
够计算出实际流量值,为流量的准确计量提供了有效途径,此为简易公式的最大意义所在。
孔板流量计简易计算公式应用
介绍孔板流量计的计算公式,通过将简易公式和通用公式的对比, 发现简易公式更直观,而且计量误差很小,能够满足生产要求,为维护提供了方便。
关键词 计量学;孔板;流量;公式;误差
孔板是典型的差压式流量计,它结构简单,制造方便,使用广泛,主要用于测量氧气、氮气、空气、蒸汽及煤气等流体流量。由于孔板的流入截面是突然变小的,而流出截面是突然扩张的,流体的流动速度(情况) 在孔板前后发生了很大的变化,从而在孔板前后形成了差压,通过测量差压可以反映流体流量大小。但是流量的计算是一个复杂的过程。炼铁厂以往仅仅是通过开方器对孔板前后差压进行开方,然后乘以设计最大流量从而获得实际流量值,如公式(1)所示。
其中Q ——体积流量,Nm3/h;
Qmax——设计最大流量,Nm3/h; ∆ P ——实际差压,Pa ; ∆ P设 ——设计最大差压,Pa 。
其实这种方法并不能真实反映准确流量,特别是在压力、温度波动(变化) 较大的时候,测量出来的流量和真实流量相差较大。所以,流量的计算还需要增加温度、压力补偿。
在孔板通用公式中,增加压力、温度补偿的流量计算公式关键是对介质在工况下的密度进行处理,此外还需要孔板设计说明书上的流
量系数、孔板开孔直径、膨胀系数、工况密度等参数,公式比较复杂;经过大量的数据统计获得的简易公式则简单得多,只要有孔板的设计最大流量、设计差压和设计压力,即可准确获得实际流量值。
1、 孔板流量计计算公式;
1.1 通用计算公式:
其中Q----体积流量,Nm3/h; K----系数;
d----工况下节流件开孔直径,mm ; ε----膨胀系数; α----流量系数; ∆ P----实际差压,Pa ;ρ----介质工况密度,kg/m3。
公式(2)中的介质工况密度ρ和温度、压力有关,根据克拉珀龙方程,有
(3)
P ----压力,单位Pa ; V ----体积,单位m3; T ----绝对温度,K ; n ----物质的量; R ----气体常数。
相同(一定) 质量的气体在温度和压力发生变化时,有:
P1----某种状态下气体压强,Pa ;V1----某种状态下气体体积,m3;T1----某种状态下气体绝对温度,K ;又:
其中K' 为常数。这样,从式(9)可以看出,流量的变化随压力、温度和孔板前后差压变化而变化。该公式涉及到很多参数,计算过程复杂,不利于检查。
1.2 简易计算公式
其中Qmax----设计最大流量,Nm3/h; ∆ P----实际差压,Pa ; ∆ P0----设计差压,Pa ; P 0----设计工作压力,Pa ;
P标----标准大气压力,一般取0.101MPa ;
P----实际工作压力,MPa ; t ----实际工作温度,℃;
P0----设计工作温度,℃。
该公式是通过将差压、压力、温度的实际值和设计值的比值来计算流量,公式简单明了,有利于记忆和检查。而且,在实际使用过程中计量准确,和通用公式计算出来的结果相比较,误差很小。
2、 计算实例
以2#高炉氮气总管、2#高炉氧气、2#高炉空气总管和2#高炉齿轮箱氮封氮气孔板为例,用通用计算公式和简易计算公式分别计算并加以比较,可以看出,误差很小。
先查看各孔板设计计算书上给出的详细参数。
2#高炉氮气总管流量孔板参数
3 结语
从表达式看,和通用公式对比,简易公式更直观明了;从测量准确度来看,简易公式和通用公式基本一致;从编程和数据处理上,使用简易公式将可大大降低工作量。目前炼铁厂使用的孔板流量计中,由于种种原因造成孔板原始计算书丢失,较新的流量计可以通过查看孔板编号并向厂家咨询,旧的流量计则很难查到原始数据,这时如果根据简易公式,通过查图纸可以找到设计最大流量、设计压力和设计温度,通过现场孔板配套差压变送器上的量程可以查到设计差压,这样就能
够计算出实际流量值,为流量的准确计量提供了有效途径,此为简易公式的最大意义所在。