内锥式流量计的计算方法探讨

    1　内锥式差压流量计流量方程

    内锥式流量计是孔板流量计改进而产生的,因此它的流量方程基本上是在孔板流量计流量方程的基础上推导出来,同时针对内锥与孔板的不同点,计算方法也相应地做了一些改进。

    2　内锥式流量计的计算方法^[1]

    标准孔板计算方法大致分为两大类,一类是根据已知的管内径D,流量qV或q_m以及流体的物理性质等数据,选择一个合理的差压Δp,计算出节流装置的孔径d,这类方法通常称为设计计算,是主要的计算方法;另一类是根据节流装置的孔径d,差压Δp,管内径D以及流体的物理性质等数据,核算流量qV或q_m的大小,这类方法通常称为校验计算。内锥式流量计的特点如下。

    a)它不是标准节流装置,每1台流量计的流出系数C在出厂前必须由实际标定得出。

    b)内锥式流量计计算时,根据实际工程和机械加工技术的需要,常常把内锥体的直径与管内径固定下来,等效直径比βV分别为 0.45,0.55,0.65,0.75,0.85,计算时常作为选择的已知量来处理,因此,它的计算方法与标准孔板不同,而且简单。同时也出现一些新的 问题,例如qV(或qm)的刻度上限或差压Δp量程上限出现带小数的正实数,给使用者带来不便,这些问题可选择不同的计算方法来处理。一般内锥式流量计有 3种计算方法。

    1)已知qV或q_m,选择Δp和β_V,计算流量刻度的上限qV_top或q_mtop,适用于二次仪表为DCS或数显仪表;

    2)已知qV或q_m,选择βV,计算Δp;适用于二次仪表为模拟信号;

    3)已知qV或q_m,选择Δp,计算β_V。适用于内锥体单独加工,与孔板计算方法基本相同,但计算方法简单。

    3　内锥式流量计计算实例之一

    已知qV或q_m,选择Δp和β_V,计算qV_top或qm_top

    3.1　已知条件

    介质:空气(干);操作密度:ρ1=2.175 kg/m³;qV_max=650 m³/h, qV_con=500 m³/h, qV_min=200 m³/h;操作黏度:μ₁=2.31×10^-5Pa·s;等熵指数:K=1.4;管道内径:D₂₀=100.00 mm;流出系数:C =0.820 0(标定值);操作压力:p₁=270 kPa(绝对压力);操作温度:t =195℃。

   3.2　选择值

    差压上限:Δp_上限=5 kPa;碳钢管膨胀系数λD=1.116×10^-5/℃;β_V20=0.65;内锥体膨胀系数λ_d=1.660×10^-5/℃。