利用Delphi7.0实现节流装置的设计计算

　　0　引言

　　流体测量是一项非常复杂的技术,如何根据国际标准ISO/R 5167—1980和国家标准GB/T2624—1993以及各种不同的工艺条件设计制作一套完整的装置是一个非常复杂的过程,节流装置的设计加工要求更是非常严格,根据标准完全手工设计计算是一项很繁琐的工作。因此,利用计算机技术开发设计一个GB/T 2624—1993标准所涵盖的各种装置的设计计算系统是很有必要的,也是很有意义的。

　　1　系统总体设计

　　1.1　节流装置简介

　　节流装置按照其标准化程度可分为标准型和非标准型两大类:标准型是指按照标准文件(如GB/T2624或ISO 5167)设计、制造、安装和使用,无需实流校准即可计算出流出系数,并给出不确定度;非标准型是成熟程度较低,尚未列入标准文件的。本系统的设计包含了GB/T 2624—1993中的所有装置类型和尚未推出国家标准的非标准装置类型,具体如下:

　　1)标准孔板

　　角接取压的标准孔板、法兰接取压的标准孔板、径距取压的标准孔板。

　　2)标准喷嘴

　　ISA1932喷嘴、长径喷嘴。

　　3)文丘里管

　　具有粗铸收缩段的经典文丘里管、具有机械加工收缩段的经典文丘里管、具有粗焊铁板收缩段的经典文丘里管。

　　4)文丘里喷嘴

　　1/4圆孔板、锥形入口孔板、圆缺孔板、偏心孔板、D<50mm的小孔板。

　　1.2　系统设计原理

　　本系统所依据的原理是流体力学上的伯努力方程,该方程是将能量守恒定律应用于运动流体。

　　式中:β=d/D为节流装置直径比(d为节流装置开孔直径,mm;D为管道直径,mm);Δp为节流装置前、后压差,Pa;ρ为节流装置上游侧气体的密度,kg/m3(在一定温度及压力下);C为流出系数;ε为气体膨胀系数(测液体时ε=1)。

　　1.3　三种命题

　　节流装置设计计算包括以下三种命题:

　　1)已知管道内经D,被测流体参数ρ(流体密度)、η(流体黏度),管道布置条件,选择流量范围,差压测量上限Δpmax,节流装置型式,计算节流件开孔直径d,其计算流程图见图1;

　　2)已知节流装置型式,管道内经D,节流开孔直径d,被测流体参数ρ、η,根据测得的差压值Δp,计算被测流体流量qm(质量流量)或qv(体积流量);

　　3)已知管道内经D,节流件开孔直径d,被测流体参数ρ、η,管道布置条件,节流装置型式,节流件流量范围,计算差压值Δp。

　　1.4　迭代过程原理

　　节流装置设计计算的三个命题不能用直接计算法求解,需要用迭代计算法。根据伯努力方程,把已知值组合在方程的一边,未知值放在方程的另一边,根据允许的误差范围,对未知值进行迭代计算。对于不同的截流件类型,具体参数的计算公式都不相同,本文以计算d20(20℃时的开孔直径)的命题为例,详细介绍设计过程。