摘 要： 為研究一種新型孔板式差壓流量計的流出系數(shù)，提高流量計的使用精度。通過實驗分析在不同流量下孔板式差壓流量計內(nèi)部場流速和壓力的變化趨勢；在流量變化范圍內(nèi)選取監(jiān)測點通過傳感器采集流量計內(nèi)部瞬時流速及壓力數(shù)據(jù)，實驗數(shù)據(jù)表明：在經(jīng)過流量計節(jié)流孔后會出現(xiàn)流速劇增，節(jié)流孔出口端壓力驟降的現(xiàn)象；通過實驗數(shù)據(jù)與 ISO 經(jīng)驗公式分別計算流量計的流出系數(shù)后，經(jīng)對比較大誤差僅為 5%。在封閉管道內(nèi)流量是一個動態(tài)值，測量流量的儀器稱為流量計。典型的流量計有：差壓式流量計、電磁流量計、科里奧利質(zhì)量流量計、渦街流量計、超聲波流量計等[1] ，而差壓式流量計又以其結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、成本低廉及使用壽命長的優(yōu)點得到了較廣泛的使用[2] 。

差壓式流量計以孔板式流量計為代表，是當(dāng)前國內(nèi)外應(yīng)用的主流流量計。目前孔板式流量計在國外的使用率約為 60%，而我國對流量計的研究起步較晚，對孔板流量計的依賴較嚴(yán)重，使用占比達到約 90% [3,4] 。

英國的 M J Reader-Harris 和 Kim [5,6] 對孔板上游有臺階時對孔板流出系數(shù)的影響進行了實驗研究。國內(nèi)對孔板流量計的安裝條件也進行了大量的實驗研究 [7] ，并經(jīng)過實驗總結(jié)制定了國標(biāo) GB/T2624.2。

劉華等 [8] 對孔板流場通過數(shù)值模擬,得到流速分布和流量系數(shù),利用模型實驗對低流速孔板的流量系數(shù)進行了驗證,兩者結(jié)果完全一致; 程勇等 [9] 計算了流體流過孔板的流場分布。計算了 β=d·D=0.5時的流出系數(shù),并根據(jù)計算結(jié)果擬合出流出系數(shù)與Re 的關(guān)系式。

目前對于非標(biāo)準(zhǔn)式孔板差壓流量計 [10] 的研究較少，且多為純數(shù)值模擬，工況代表性不足；因此將采用實驗的方式對一種非標(biāo)準(zhǔn)孔板差壓流量計的12 個流量下的工況進行分析，從而對流量計流出系數(shù)變化規(guī)律進行詳細(xì)的探究分析。

1 流出系數(shù)計算方法

管道內(nèi)的流體介質(zhì)經(jīng)過測量管段內(nèi)的節(jié)流裝置，流體束在節(jié)流處形成局部收縮，管徑急劇減小從而導(dǎo)致流速增加，靜壓力降低。在節(jié)流前后產(chǎn)生一個靜壓力差。流量計在節(jié)流前后開有測壓孔，通過測量壓差可以計算出通過節(jié)流裝置的流量。

1.1 流出系數(shù)實驗計算方法

孔板流量計質(zhì)量流量與壓力差的關(guān)系為：

1.2 ISO 經(jīng)驗公式

除數(shù)值模擬方法外，還可以采用 ISO 公式計算流出系數(shù)（里德-哈利斯/加拉赫公式），該公式為經(jīng)過大量實驗總結(jié)出的半經(jīng)驗公式。

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