0 引言 孔板是典型的差压式流量计,它结构简单,制造方便,在柳钢炼铁厂使用广泛,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,从而且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[1]。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。 (1) 其中 Q ——体积流量,Nm3/h; Q max——设计最大流量,Nm3/h; Δ P ——实际差压,Pa; Δ 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;笔者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(2) (2) 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; Δ 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: (4) P 1——某种状态下气体压强,Pa; V 1——某种状态下气体体积,m3; T 1——某种状态下气体绝对温度,K; 又: (5) (5) 代入(4)式,由于 m 1= m , 化简得 (6) 所以有: (7) (7)式代入(2)式,有: (8) P 1、 T 1、1 一般选择某一已知值,如标况下氮气压力 P 1=101.15KPa,温度 T 1=273K,密度1=1.25kg/m3;或者根据流量计算书,令 P 1= 工况压力, T 1= 工况温度,1= 工况密度。同时, K 、 d 、 ε 、 α 也可在流量计算书上找到相应值,然后将这几个已知值代入(8)式,公式即可化简为: (9) 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 ) 15 . 273 () 15 . 273 () () (000++×++×ΔΔ× =ttP PP PPPQ QM标标 (10) 其中 Q max——设计最大流量,Nm3/h; Δ P ——实际差压,Pa; Δ P 0——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,℃; P 0——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。