流量測量節流裝置設計手冊（第二版）

基本信息

流量測量節流裝置設計手冊（第二版）

作者：孫淮清、王建中 編著

出版日期：2005年6月

書號：7-5025-6952-9

開本：16

裝幀：精

版次：2版2次

頁數：416頁

內容簡介

以節流裝置為檢測件的差壓流量計是使用成熟、用量巨大的一類流量計，手冊分三部分概述了節流裝置使用中需要的資料。此次修訂核心內容主要是流出係數公式和直管段長度的規定。修訂後，手冊完全符合標準ISO　5167∶2003（E）。

手冊第一篇介紹了標準節流裝置的結構形式、安裝要求、使用及設計計算方法，並收集了偏離標準的處理，以及各類非標準節流裝置的套用資料。第二篇彙編了通用性及流體物性方面的有關資料。第三篇是製造安裝圖，可供讀者自行設計製造節流裝置時使用。

手冊可供化工、石油化工、煉油等工業部門從事節流裝置使用、設計、安裝的工程技術人員閱讀和參考。  

目錄

第一篇原理和基礎
第一章基本原理1
第一節概述1
第二節節流裝置測量原理2
一、流體通過節流裝置的流動情況2
二、流量方程式2
三、標準節流裝置的測量原理5
第二章流量方程式中各參數的確定方法6
第一節概述6
第二節流出係數7
一、孔板、噴嘴的流出係數特性8
二、標準孔板的流出係數8
第三節可膨脹性係數13
第四節被測介質的物性參數14
一、密度15
二、黏度40
三、等熵指數κ49
第五節雷諾數51
第六節壓力、溫度和密度的測量53
一、壓力測量53
二、溫度測量54
三、密度測量55
第七節材料的熱膨脹係數55
第八節流體通過節流裝置時的壓力損失56
一、孔板和噴嘴的壓力損失56
二、文丘里噴嘴和經典文丘里管的壓力
損失56
三、能耗計算式58
四、耗能費（年）58
第九節差壓上限值的確定58
第三章標準節流裝置的結構形式和技術
要求59
第一節概述59
第二節孔板的結構形式和技術要求59
一、孔板的結構形式59
二、孔板的取壓裝置60
第三節噴嘴的結構形式和技術要求61
一、ISA1932噴嘴61
二、長徑噴嘴63
第四節經典文丘里管的結構形式和
技術要求64
一、經典文丘里管的結構形式64
二、各種類型經典文丘里管的廓形特性65
三、取壓裝置66
第五節文丘里噴嘴的結構形式和技術
要求66
一、文丘里噴嘴的幾何廓形66
二、文丘里噴嘴的取壓裝置67
第四章標準節流裝置的安裝68
第一節概述68
第二節阻流件的影響68
一、速度分布畸變和旋渦角68
二、彎頭68
三、漸擴管和突擴管69
四、漸縮管和突縮管70
五、閥門70
第三節標準節流裝置的安裝要求71
一、概述71
二、測量管及其安裝71
三、節流件的安裝87
四、差壓信號管路的安裝89
第五章標準節流裝置與差壓計的使用98
第一節概述98
第二節標準節流裝置的使用條件98
第三節製造節流裝置的材料99
第四節孔板的強度計算99
第五節標準節流裝置的選擇原則100 

第六節標準節流裝置的檢驗方法101
一、幾何檢驗法101
二、係數檢驗法105
第七節差壓計(差壓變送器)的檢驗107
一、差壓計(差壓變送器)的技術要求107
二、差壓計(差壓變送器)的檢驗
條件108
三、差壓計(差壓變送器)的檢驗項
目和方法108
第六章標準節流裝置的設計計算111
第一節概述111
一、節流裝置設計計算的命題111
二、計算用公式111
三、疊代計算法112
四、節流裝置設計計算要點113
五、計算機計算程式114
第二節常用設計計算命題的計算方法114
一、命題①(計算流量)的計算方法114
二、命題②(計算孔徑)的計算方法115
第三節設計計算實例116
一、實例之一（命題①）被測介質
為水116
二、實例之二（命題①）被測介質
為天然氣117
三、實例之三（命題②）被測介質
為水120
四、實例之四（命題②）被測介質
為過熱水蒸氣123
五、實例之五（命題②）被測介質
為空氣126
六、實例之六（命題②）被測介質為
高爐煤氣129
七、實例之七（命題②）被測介質
為天然氣133
八、實例之八（命題③）被測介質
為焦爐煤氣136
九、實例之九（命題③）被測介質
為過熱水蒸氣138
第七章標準節流裝置偏離標準規定的
處理和測量的附加誤差141
第一節概述141
第二節節流裝置結構不符合標準要求143
一、孔板開孔直角入口邊緣銳利度143
二、孔板厚度E144
三、取壓口位置和質量144
四、排泄孔和放氣孔147
五、實際管道內徑和節流件孔徑與
設計值不符時的處理148
六、環室有台階148
七、節流件安裝偏心149
八、孔板的偏移149
九、節流裝置結構不符合標準要求時
影響的傾向151
第三節管道布置不符合標準要求152
一、節流件上下游側安裝異徑管152
二、節流件上游側直管段長度不足153
三、流動情況不符合標準要求時影響的
傾向154
第四節使用條件不符合標準要求154
一、孔板撓曲154
二、孔板上游端面沉積髒物154
三、孔板上游側測量管沉積髒物155
四、文丘里管內壁沉積髒物156
五、經典文丘里管使用條件偏離標準的
影響156
第五節管道粗糙度不符合標準要求158
一、角接取壓標準孔板的糙管流出
係數158
二、ISA1932噴嘴的糙管流出係數159
三、降低管道粗糙度的影響159
第八章其他(非標準)節流裝置161
第一節概述161 

第二節低雷諾數用節流裝置161
一、1/4圓孔板162
二、錐形入口孔板164
三、雙重孔板165
第三節髒污介質用節流裝置166
一、圓缺孔板166
二、偏心孔板169
三、楔形孔板171
四、耐磨孔板175
五、環形孔板176
六、彎管177
第四節低壓損用節流裝置178
一、矩形文丘里管179
二、道爾管180
三、羅洛斯(LoLoss）管181
四、通用文丘里管182
第五節小管徑節流裝置182
第六節端頭節流裝置183
一、由大的空間(無上游管線)至管線
或至另一大的空間183
二、由管線至大的空間(無下游管線)184
三、吸入式端頭節流件184
第七節寬範圍度節流裝置186
第八節脈動流節流裝置187
一、概述187
二、脈動流流量測量的誤差源188
三、脈動流平均流量的確定方法189
第九節臨界流節流裝置192
一、概述192
二、工作原理193
三、臨界流文丘里噴嘴的結構形式和
安裝要求197
四、臨界流文丘里噴嘴的套用與設計
計算198
第十節混相流節流裝置202
一、概述202
二、氣液兩相流203
三、氣固兩相流205
四、液固兩相流206
第九章流量測量的不確定度208
第一節概述208
一、術語208
二、測量誤差的組成208
三、測量的可能結果209
四、測量的不確定度209
第二節流量測量不確定度的計算式211
一、流量測量不確定度的計算式211
二、流量測量誤差源的分析212
三、流量測量不確定度計算式各不確
定度分量的估算213
第三節流量測量不確定度計算舉例215
第二篇設計計算用圖表
第一章通用圖表217
1．節流裝置設計計算任務書
(表211）217
2．地區氣象表（表212）218
3．體積單位換算表（表213）219
4．質量單位換算表（表214)220
5．體積流量單位換算表（表215)220
6．質量流量單位換算表（表216)221
7．密度單位換算表（表217)221
8．壓力單位換算表（表218)222
9．溫度單位換算表（表219)222
10．動力黏度單位換算表
（表2110)222
11．運動黏度單位換算表
（表2111)224
12．功、能及熱量單位換算表
（表2112)224
13．英寸與毫米單位換算表
（表2113)225
14．毫米與英寸換算表（表2114)225
15．管道內流速常用值（表2115)226
16．ANSI(美國國家標準)和DIN
(德國國家標準)的標準管徑
（表2116和表2117)227 

17．節流件與管道常用材料的熱膨脹
係數λ×106（表2118)229
18．差壓式流量計示值修正公式
（表2119)229
19．氣體流量換算公式（表2120)230
20．孔板與阻流件之間所要求的直管段
長度(無流動調整器)
（表2121)230
21．噴嘴和文丘里噴嘴所要求的直管段
長度(無流動調整器)
（表2122)232
22．經典文丘里管所要求的直管段
長度（表2123)232
23．孔板與19根管束流動整直器(1998)之間所
允許的直管段長度(阻流件與孔板的距離為Lf)
（表2124)233
24．疊代格式（表2125)234
25．差壓變送器的基本特性
（表2126)234
26．計算機計算框圖——求質量流量
qm（圖211)235
27．計算機計算框圖——求節流孔直徑
d20（圖212)236
28．計算機計算框圖——求差壓Δp
（圖213)237
29．計算機計算框圖——求管道內
徑D20（圖214)238
30．節流件壓力損失圖（圖215)240
31．流量管道內平均流速關係圖
（圖216)241
第二章氣體的物理性質圖表242
1．氣體性質表（表221）242
2．空氣的壓縮係數（表222)243
3．氮的壓縮係數（表223)244
4．氧的壓縮係數（表224)244
5．氬的壓縮係數（表225)245
6．氫的壓縮係數（表226)245
7．甲烷的壓縮係數（表227)246
8．一氧化碳的壓縮係數（表228)246
9．二氧化碳的壓縮係數（表229)246
10．水蒸氣的壓縮係數（表2210)247
11．空氣的臨界流函式C
（表2211)248
12．氮的臨界流函式C（表2212)248
13．氧的臨界流函式C
（表2213)249
14．氬的臨界流函式C
（表2214)249
15．甲烷的臨界流函式C
（表2215)249
16．水蒸氣的臨界流函式C
（表2216)250
17．二氧化碳的臨界流函式C
（表2217)250
18．甲烷和天然氣的ac與bc值
（表2218）250
19．甲烷和天然氣的az與bz值
（表2219)252
20．理想氣體的比定壓熱容cp
（表2220)253
21．氣體的比熱容比cp/cV
（表2221)254
22．不同壓力和溫度下甲烷cp及cV值表
（表2222)255
23．飽和氣體的水分含量
（表2223)256
24．求氣體黏度的X、Y值表（表2224)
和一般氣體在常壓下的黏度μ圖
（圖221)257
25．空氣的壓縮係數圖（圖222)259
26．氮氣的壓縮係數圖（圖223)260
27．氧氣的壓縮係數圖（圖224)261
28．氫氣的壓縮係數圖（圖225)262
29．氬氣的壓縮係數圖（圖226)263
30．甲烷的壓縮係數圖（圖227)264
31．一氧化碳的壓縮係數圖
（圖228)265
32．二氧化碳的壓縮係數圖
（圖229)266
33．氦氣的壓縮係數圖（圖2210)267
34．氨氣的壓縮係數圖（圖2211)268
35．氯氣的壓縮係數圖（圖2212)269
36．乙炔的壓縮係數圖（圖2213)269
37．乙烯的壓縮係數圖（圖2214)270
38．乙烷的壓縮係數圖（圖2215)271
39．n 丁烷的壓縮係數圖
（圖2216)271
40．i 丁烷的壓縮係數圖
（圖2217)272
41．丙烯的壓縮係數圖（圖2218)272
42．丙烷的壓縮係數圖（圖2219)273
43．一氧化氮的壓縮係數圖
（圖2220)274
44．氫氮氣體的壓縮係數圖
（圖2221)275
45．焦爐煤氣的壓縮係數圖
（圖2222)275
46．天然氣的壓縮係數圖
（圖2223)276
47．氣體的壓縮係數與對比參數關係圖
（圖2224)277
48．空氣的等熵指數圖（圖2225)282
49．氮氣的等熵指數圖（圖2226)282
50．氧氣的等熵指數圖（圖2227)283
51．氫氣的等熵指數圖
（圖2228)284
52．二氧化碳的等熵指數圖
（圖2229)284
53．氨氣的等熵指數圖（圖2230)285
54．甲烷的等熵指數圖（圖2231)285
55．水蒸氣的等熵指數圖
（圖2232)286
56．天然氣的等熵指數圖
（圖2233)286
57．碳氫氣體的比熱容比cp/cV圖
（圖2234)289
第三章液體的物理性質圖表290
1．液體的性質表（表231)290 

2．液體黏度的實驗值和計算係數
（表232)291
3．求液體黏度的X、Y值表（表233)
和一般液體在常壓下的黏度圖
(圖231）305
4．液體的膨脹係數圖（圖232)307
5．石油的相對密度圖（圖233)308
6．油品的黏度圖（圖234)309
7．甘油的動力黏度圖（圖235)310
第四章水和水蒸氣的物理性質表311
1．水的密度ρ（表241)311
2．水蒸氣的密度ρ（表242)319
3．水和水蒸氣的動力黏度μ×106
（表243)334
4．飽和水蒸氣的壓力和密度表
（表244)336
第五章節流裝置的流出係數和可膨脹性
係數339
1．各類節流裝置的流出係數和可膨脹性
係數（表251)339
2．各類節流裝置公式的使用條件
（表252)340
3．角接取壓孔板的流出係數C值
（表253)341
4．DD/2取壓孔板的流出係數C值
（表254)342
5．法蘭取壓孔板的流出係數C值
（D=50mm）（表255)344
6．法蘭取壓孔板的流出係數C值
（D=75mm）（表256)345
7．法蘭取壓孔板的流出係數C值
（D=100mm）（表257)346
8．法蘭取壓孔板的流出係數C值
（D=150mm）（表258)347
9．法蘭取壓孔板的流出係數C值
（D=200mm）（表259)348
10．法蘭取壓孔板的流出係數C值
（D=250mm）（表2510)349
11．法蘭取壓孔板的流出係數C值
（D=375mm）（表2511)350
12．法蘭取壓孔板的流出係數C值
（D=760mm）（表2512)351
13．法蘭取壓孔板的流出係數C值
（D=1000mm）（表2513）352
14．孔板可膨脹性係數ε值
（表2514)353
15．ISA1932噴嘴的流出係數C值
（表2515)353
16．長徑噴嘴的流出係數C值
（表2516)354
17．文丘里噴嘴的流出係數C值
（表2517)356
18．噴嘴和文丘里噴嘴的可膨脹性係數ε
值（表2518)356
第三篇節流裝置製造安裝圖
第一章標準節流裝置製造安裝圖357
1．角接取壓節流裝置製造安裝圖
（圖31）357
11法蘭(圖311）358
12前環室、後環室(圖312）359
13標準孔板(圖313）360
14ISA1932噴嘴(圖313p)361
2．中壓角接取壓標準節流裝置製造安裝圖
(圖32）362
21法蘭(圖321）363
22前環室、後環室(圖322）364
3．高壓角接取壓(環室)節流裝置製造
安裝圖(圖33）365
31環室法蘭(圖331)366
32標準孔板(圖332)367
4．高溫高壓角接取壓(環室)節流裝置
製造安裝圖(圖34）368
41前環室、後環室(圖341）369
42孔板(圖342）370
43ISA1932噴嘴(圖342p)371
5．角接取壓(單獨鑽孔)節流裝置製造
安裝圖(圖35）372
6．角接取壓(鑽孔環形)節流裝置製造
安裝圖(圖36）373
7．角接取壓(單獨鑽孔)節流裝置製造
安裝圖(圖37）374
8．法蘭取壓節流裝置製造安裝圖
(圖38)376
9．法蘭取壓(金屬環密封)節流裝置
製造安裝圖(圖39）378
91取壓法蘭(圖391）379
92密封環(圖392）380
93標準孔板(圖393）381
10．DD/2取壓節流裝置製造
安裝圖(圖310）382
11．文丘里噴嘴製造安裝圖(一)
(圖311）383
12．文丘里噴嘴製造安裝圖(二)
(圖312）385
121取壓法蘭(圖3121）386
122噴嘴(圖3122）387
123後擴管(圖3123）388
13．經典文丘里管(圖313）389
第二章非標準節流裝置製造安裝參考圖390
1．偏心孔板節流裝置製造安裝參考圖
(圖314）390
2．雙重孔板(環室取壓)節流裝置製造
安裝參考圖(圖315）392
3．雙重孔板(鑽孔取壓)節流裝置製造
安裝參考圖(圖316）394
31取壓環(圖3161）395
32中間墊環(圖3162）396
4．1/4圓孔板、錐形入口孔板節流裝置製造
安裝參考圖(圖317）397
5．端頭孔板節流裝置製造安裝參考圖
(圖318）399
51端頭孔板(圖3181）400
52取壓環室(圖3182）401
6．臨界流文丘里噴嘴節流裝置製造
安裝參考圖(圖319）402
7．楔形孔板節流裝置製造安裝
參考圖(圖320）404
8．法蘭取壓圓缺孔板節流裝置製造
安裝圖(圖321）405
第三章差壓信號管路的安裝示意圖407
1．測量無腐蝕性液體流量的安裝示
意圖(圖322）407
2．測量腐蝕性液體流量的安裝示意圖
(隔離液密度大於被測液密度)
(圖323）408
3．測量腐蝕性液體流量的安裝示意圖
(隔離液密度小於被測液密度)
(圖324）409
4．測量腐蝕性液體流量的安裝示意圖
(液體雙隔離，中間隔離液的密度小
於被測液體的密度，並且小於隔離液
的密度)(圖325）410
5．測量腐蝕性液體流量的安裝示意圖
(液體雙隔離，中間隔離液的密度大
於被測液體的密度，並且大於隔離液
的密度)(圖326）411
6．測量腐蝕性液體流量的安裝示意圖
(利用噴吹管，隔離液密度大於被測
液密度)(圖327）412
7．測量腐蝕性液體流量的安裝示意圖
(利用噴吹管，隔離液密度小於被測
液密度)(圖328)412
8．測量無腐蝕性氣體流量的安裝示意圖
(圖329）413
9．測量腐蝕性氣體流量的安裝示意圖
(液體隔離)(圖330）413
10．測量腐蝕性氣體流量的安裝示意圖
(利用噴吹管，隔離氣密度大於被測
氣密度)(圖331）414
11．測量腐蝕性氣體流量的安裝示意圖
(利用噴吹管，隔離氣密度小於被測
氣密度)(圖332）415
12．蒸汽流量測量管路安裝示意圖
(圖333）416
參考文獻417