角接取壓孔板在不同版GB 2624 下計(jì)算得到的流出系數(shù)及流量的比較分析

史振東 王京安 段慧明 張志力 趙海升

（1.中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院，北京 100029；2.北京博思達(dá)新世紀(jì)測(cè)控技術(shù)有限公司，北京 100191）

0 引言

標(biāo)準(zhǔn)孔板是機(jī)械加工獲得的一塊圓形穿孔的薄板，是差壓式流量計(jì)的節(jié)流件，擁有悠久的歷史。隨著工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，越來(lái)越多的新型流量計(jì)得到了發(fā)展。但孔板流量計(jì)，作為一種經(jīng)典的流量計(jì)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)可動(dòng)部件、長(zhǎng)期使用穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，有豐富的設(shè)計(jì)制造和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。此外，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，線性好，可不必進(jìn)行實(shí)流標(biāo)定。因此孔板在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用，擁有巨大的市場(chǎng)?？装辶髁坑?jì)有可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 2624，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)孔板進(jìn)行了描述和規(guī)定。隨著理論研究和試驗(yàn)數(shù)據(jù)的日益完善，GB 2624 也由1993 版本更新到2006 版本。那么在相同條件下，分別以GB 2624—2006 和GB 2624—1993 計(jì)算流量，計(jì)算結(jié)果的差別有多大？ 本文就此進(jìn)行了探討。

1 GB 2624—1993 與GB 2624—2006 關(guān)于流出系數(shù)的異同分析

孔板流量計(jì)計(jì)算流量公式為：

式中：d 為孔板內(nèi)徑；β 為孔徑比；ε為可膨脹系數(shù)；C為流出系數(shù)；△p為孔板上下游差壓；P為流體密度。

從式（1）可以看出，在孔板、管道、差壓、介質(zhì)及其狀態(tài)相同的條件下，流量?jī)H與流出系數(shù)、可膨脹系數(shù)的大小有關(guān)。

GB/T 2624—2006 根據(jù)大量數(shù)據(jù)回歸的R/G公式取代GB/T 2624—1993 的stolz公式計(jì)算孔板流出系數(shù)。

角接取壓孔板在GB 2624—1993 中流出系數(shù)的計(jì)算公式為：

角接取壓孔板在GB 2624—2006 中流出系數(shù)用Reader-Harris/Gallagher（1998）公式計(jì)算：

式中：

對(duì)于角接取壓：

式（3）簡(jiǎn)化為：

從式（2）、（4）可以看出，流出系數(shù)公式有較大不同。

2 以水為介質(zhì)角接取壓孔板的流出系數(shù)及流量計(jì)算

下面以實(shí)例進(jìn)行分析，已知條件：管道內(nèi)徑為100mm、孔板內(nèi)徑為50mm；介質(zhì)為水，工作壓力為0.3MPa，工作溫度為20℃；取壓方式為角接取壓。以GB 2624—1993 計(jì)算和以GB 2624—2006 計(jì)算的流出系數(shù)和質(zhì)量流量比較分別如表1 和表2 所示。

表1 以GB 2624—1993 計(jì)算和以GB 2624—2006 計(jì)算流出系數(shù)比較

由表1 可以看出，隨著差壓的增大，流出系數(shù)減??；由表2 可以看出，隨著差壓的增大，質(zhì)量流量增大。

由表1 和表2 可以看出，在同一差壓下，質(zhì)量流量的偏差與流出系數(shù)的偏差是相同的，這是因?yàn)樵谄渌鼦l件相同，即管道內(nèi)徑、孔板內(nèi)徑、介質(zhì)、工作壓力、工作溫度都完全相同的情況下，流量公式中只有流出系數(shù)一個(gè)變量，而流量與流出系數(shù)成線性關(guān)系。

從表2 可以看出，在本文工作條件下，按GB 2624—2006 計(jì)算出來(lái)的流量比GB 2624—1993 計(jì)算出來(lái)的流量偏大，隨著差壓的增加，計(jì)算結(jié)果之間的偏差逐漸減小，但減小的幅度很小。

表2 以GB 2624—1993 計(jì)算和以GB 2624—2006 計(jì)算質(zhì)量流量比較

3 結(jié)論

本文系統(tǒng)地介紹了GB 2624—1993、GB 2624—2006 流出系數(shù)的公式，并將角接取壓方式的孔板流出系數(shù)的公式進(jìn)行了簡(jiǎn)化整理，以GB 2624—2006計(jì)算出來(lái)的流出系數(shù)及流量與以GB 2624—1993 計(jì)算出來(lái)的流出系數(shù)及流量進(jìn)行了比較分析，有利于生產(chǎn)廠家及廣大用戶進(jìn)行孔板設(shè)計(jì)計(jì)算及流量計(jì)算。而現(xiàn)行的JJG 640—1994《差壓式流量計(jì)檢定規(guī)程》，與GB 2624—1993 基本一致，本文對(duì)流出系數(shù)及流量計(jì)算結(jié)果的比較分析對(duì)如何更好地貴徹和完善檢定規(guī)程具有較大的思義。