D-D/2標準孔板的流出系數公式演變的分析

史振東 李 旭 段慧明 王彤欣 劉華清

(1.中國計量科學研究院，北京 100029；2.北京清陽儀表科技有限公司，北京 100085)

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D-D/2標準孔板的流出系數公式演變的分析

史振東1李 旭1段慧明1王彤欣2劉華清2

(1.中國計量科學研究院，北京 100029；2.北京清陽儀表科技有限公司，北京 100085)

簡要介紹了D-D/2標準孔板的流量公式，指出了流出系數公式在GB 2624—1993和GB 2624—2006兩種算法中的不同，并將按不同版GB2624計算得到的流出系數及流量進行了比較分析。

D-D/2取壓；孔板；流出系數；質量流量

0 引言

標準孔板是機械加工獲得的一塊圓形穿孔的薄板，是差壓式流量計的節流件，擁有悠久的歷史。隨著工業生產和科學技術的進步，越來越多的新型流量計得到了發展?？装辶髁坑嬜鳛橐环N經典的流量計，具有結構簡單、無可動部件、長期使用穩定可靠的優點，且標準化程度高、線性好、可不必進行實流標定。因此孔板在國內外得到了廣泛的應用，擁有巨大的市場?？装辶髁坑嬘锌煽康膶嶒灁祿?，并有國家標準(GB 2624)對標準孔板進行了描述和規定。隨著理論研究和試驗數據的日益完善，GB 2624也由1993版本更新到2006版本，那么在相同條件下，分別以GB 2624—2006和GB 2624—1993計算D-D/2取壓方式下的孔板流量，計算結果的差別有多大？本文就此進行了探討。

孔板流量計計算流量公式為：

(1)

式中：d為孔板內徑；β為孔徑比；ε為可膨脹系數；C為流出系數；Δp為孔板上下游差壓；ρ為流體密度。

從式(1)可以看出，在孔板、管道、差壓、介質及其狀態相同的條件下，流量僅與流出系數、可膨脹系數的大小有關。

1 GB 2624—1993與GB 2624—2006關于流出系數的差異分析

GB/T 2624—2006根據大量數據回歸的R/G公式取代GB/T 2624—1993的stolz公式計算孔板流出系數。

標準孔板在GB 2624—1993中流出系數的計算公式為：

C= 0.5959+0.0312β2.1-0.1840β8+

(2)

因此，式(2)簡化為：

C= 0.5959+0.0312β2.1-0.1840β8+

β4)-1-0.0337×0.47β3

(3)

標準孔板在GB 2624—2006中流出系數用Reader-Harris/Gallagher(1998)公式計算：

C= 0.5961+0.0261β2-0.216β8+

(4)

式(4)簡化為：

C= 0.5961+0.0261β2-0.216β8+

(5)

從式(3)、(5)可以看出，流出系數公式有較大不同。

2 以水為介質角接標準孔板的流出系數及流量計算

下面以實例進行分析，已知條件：管道內徑100mm、孔板內徑50mm，介質為水，工作壓力為0.3MPa，工作溫度為20℃，取壓方式為D-D/2取壓。計算結果如表1、表2所示。

表1 以GB 2624—1993和GB 2624—2006計算流出系數的結果比較

表2 以GB 2624—1993和GB 2624—2006計算質量流量的結果比較

從表1可以看出，隨著差壓的增大，流出系數減??；從表2可以看出，隨著差壓的增大，質量流量增大。在同一差壓下，質量流量的偏差與流出系數的偏差是相同的，這是因為在其它條件相同，即管道內徑、孔板內徑、介質、工作壓力、工作溫度都完全相同的情況下，流量公式中只有流出系數一個變量，而流量與流出系數成線性關系。

以GB 2624—2006和GB 2624—1993計算質量流量之間的偏差如圖1所示。在該工作條件下，按GB 2624—2006計算出來的流量比GB 2624—1993計算出來的流量偏大，但其偏差在萬分之幾，從圖1還可以看出，隨著差壓的增加，計算結果之間的偏差逐漸減小，但減小的幅度很小。

下面以另一個實例進行分析，其他所有條件不變的情況下，僅孔板內徑變更為20mm。經過計算后得到表3。

圖1 以GB 2624—2006和GB 2624—1993計算質量流量之間的偏差

表3 以GB 2624—1993和GB 2624—2006計算質量流量的結果比較

從表3可以看出，在該工作條件下，按GB 2624—2006計算出來的流量比GB 2624—1993計算出來的流量也是偏大的，雷諾數在20000左右及以內二者偏差較大，且隨著差壓的增加，計算結果之間的偏差逐漸減小。

3 結論

本文系統地介紹了GB 2624—1993和GB 2624—2006流出系數的公式，并將D-D/2取壓方式的孔板流出系數的公式進行了簡化整理，以GB 2624—2006計算出來的流出系數及流量與以GB 2624—1993計算出來的流出系數及流量進行了比較分析，有利于生產廠家及廣大用戶進行孔板設計計算及流量計算。而現行的JJG 640—1994《差壓式流量計檢定規程》與GB 2624—1993基本一致。本文對流出系數及流量計算結果進行了比較分析，有利于更好地貫徹和完善檢定規程，對于差壓式流量計行業的發展具有一定的意義。

[1] JJG 640—1994差壓式流量計檢定規程

[2] GB 2624—1993流量測量節流裝置 用孔板、噴嘴和文丘里管測量充滿圓管的流體流量

[3] GB 2624.1—2006用安裝在圓形截面管道中的差壓裝置測量滿管流體流量 第1部分：一般原理和要求

[4] GB 2624.2—2006用安裝在圓形截面管道中的差壓裝置測量滿管流體流量 第2部分：孔板

[5] 蘇彥勛，等.流量計量與測試.北京:中國計量出版社,2007

10.3969/j.issn.1000-0771.2015.12.12