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第一篇 原理和基础1

第一章 基本原理1

第一节 概述1

第二节 节流装置测量原理2

一、流体通过节流装置的流动情况2

二、流量方程式3

三、标准节流装置的测量原理5

第一节 概述6

第二章 流量方程式中各参数的确定方法6

第二节 流出系数7

一、孔板、喷嘴的流出系数特性8

二、标准孔板的流出系数8

第三节 可膨胀性系数13

第四节 被测介质的物性参数14

一、密度15

二、粘度41

三、等熵指数χ50

第五节 雷诺数52

第七节 流体通过节流装置时的压力损失54

第六节 材料的热膨胀系数54

第八节 差压上限值的确定55

第三章 标准节流装置的结构形式和技术要求56

第一节 概述56

第二节 孔板的结构形式和技术要求56

一、孔板的结构形式56

二、孔板的取压装置57

第三节 喷嘴的结构形式和技术要求58

一、ISA1932喷嘴58

二、长径喷嘴60

一、经典文丘里管的结构形式61

第四节 经典文丘里管的结构形式和技术要求61

二、各种类型经典文丘里管的廊形特性62

三、取压装置63

第五节 文丘里喷嘴的结构形式和技术要求63

一、文丘里喷嘴的几何廊形63

二、文丘里喷嘴的取压装置63

第四章 标准节流装置的安装65

第一节 概述65

第二节 阻流件的影响65

一、速度分布畸变和旋涡角65

三、渐扩管和突扩管66

二、弯头66

四、渐缩管和突缩管67

五、阀门67

第三节 标准节流装置的安装要求68

一、概述68

二、测量管及其安装68

三、节流件的安装80

四、差压信号管路的安装81

第二节 标准节流装置的使用条件90

第一节 概述90

第五章 标准节流装置与差压计的使用90

第三节 制造节流装置的材料91

第四节 孔板的强度计算91

第五节 标准节流装置的选择原则92

第六节 标准节流装置的检验方法93

一、几何检验法93

二、系数检验法97

第七节 差压计(差压变送器)的检验98

一、差压计(差压变送器)的技术要求98

三、差压计(差压变送器)的检验项目和方法100

二、差压计(差压变送器)的检验条件100

第六章 标准节流装置的设计计算103

第一节 概述103

一、节流装置设计计算的命题103

二、计算用公式103

三、迭代计算法104

四、节流装置设计计算要点105

五、计算机计算程序106

第二节 常用设计计算命题的计算方法106

一、命题①(计算流量)的计算方法106

二、命题②(计算孔径)的计算方法107

第三节 设计计算实例108

一、实例之一(命题①) 被测介质水108

二、实例之二(命题①) 被测介质为天然气109

三、实例之三(命题②) 被测介质为水112

四、实例之四(命题②) 被测介质为过热水蒸气115

五、实例之五(命题②) 被测介质为空气118

六、实例之六(命题②) 被测介质为高炉煤气121

七、实例之七(命题②) 被测介质为天然气125

八、实例之八(命题③) 被测介质为焦炉煤气128

九、实例之九(命题③) 被测介质为过热水蒸气131

第一节 概述133

第七章 标准节流装置偏高标准规定的处理和测量的附加误差133

一、孔板开孔直角入口边缘锐利度135

第二节 节流装置结构不符合标准要求135

二、孔板厚度E136

三、取压口位置和质量136

四、排泄孔和放气孔139

五、实际管道内径和节流件孔径与设计值不符时的处理140

六、环室有台阶140

七、节流件安装偏心141

八、节流装置结构不符合标准要求时影响的倾向141

二、节流件上游侧直管段长度不足143

第三节 管道布置不符合标准要求143

一、节流件上下游侧安装异径营143

三、流动调整器的作用145

四、流动情况不符合标准要求时影响的倾向146

第四节 使用条件不符合标准要求146

一、孔板挠曲146

二、孔板上游端面沉积脏物147

三、孔板上游侧测量管沉积脏物147

四、文丘里管内壁沉积脏物147

第五节 管道粗糙度不符合标准要求148

二、ISA1932喷嘴的糙管流出系数149

三、降低管道粗糙度的影响149

一、角接取压标准孔板的糙管流出系数149

第八章 其他(非标准)节流装置151

第一节 概述151

第二节 低雷诺数用节流装置151

一、1/4圆孔板152

二、锥形入口孔板154

三、双重孔板155

一、圆缺孔板156

第三节 脏污介质用节流装置156

二、偏心孔板160

三、楔形孔板161

四、耐磨孔板166

五、环形孔板167

六、弯管168

第四节 低压损用节流装置169

一、矩形文丘里管169

二、道尔管171

四、通用文丘里管172

三、罗洛斯(Lo-Loss)管172

第五节 小管径节流装置173

第六节 端头节流装置173

一、由大的空间(无上游管线)至管线或至另一大的空间173

二、由管线至大的空间(无下游管线)174

三、吸入式端头节流件174

第七节 宽范围度节流装置176

第八节 脉动流节流装置178

一、概述178

三、脉动流平均流量的确定方法179

二、脉动流流量测的误差源179

第九节 临界流节流装置182

一、概述182

二、工作原理183

三、临界流文丘里喷嘴的结构形式和安装要求187

四、临界流文丘里喷嘴的应用与设计计算188

第十节 混相流节流装置192

一、概述192

二、气液两相流195

三、气固两相流195

四、液固两相流196

第九章 流量测量的不确定度198

第一节 概述198

一、术语198

二、测量误差的组成198

三、测量的可能结果199

四、测量的不确定度199

第二节 流量测量不确定度的计算式201

一、流量测量不确定度的计算式201

二、流量测量误差源的分析202

三、流量测量不确定度计算式各不确定度分量的估算203

第三节 流量测量不确定度计算举例205

第二篇 设计计算用图表207

第一章 通用图表207

1.节流装置设计计算任务书(表2.1.1)207

2.地区气象表(表2.1.2)208

3.体积单位换算表(表2.1.3)209

4.质量单位换算表(表2.1.4)210

5.体积流量单位换算表(表2.1.5)210

6.质量流量单位换算表(表2.1.6)211

9.温度单位换算表(表2.1.9)212

10.动力粘度单位换算表(表2.1.10)212

8.压力单位换算表(表2.1.8)212

11.运动粘度单位换算表(表2.1.11)214

12.功、能及热量单位换算表(表2.1.12)214

13.英寸与毫米单位换算表(表2.1.13)215

14.毫米与英寸换算表(表2.1.14)215

15.管道内流速常用值(表2.1.15)216

16.ANSI(美国国家标准)和DIN(德国国家标准)的标准管径(表2.1.16)217

17.节流件与管道常用材料的热膨胀系数λ×106(表2.1.17)218

18.差压式流量计示值修正公式(表2.1.18)219

19.气体流量换算公式(表2.1.19)219

20.孔板与阻流件之间所要求的直管段长度(无流动调整器)(表2.1.20)219

7.密度单位换算表(表2.1.7)221

21.喷嘴和文丘里喷嘴所要求的直管段长度(无流动调整器)(表2.1.21)221

22.经典文丘里管所要求的直管段长度(表2.1.22)221

23.孔板与19根管束流动整直器之间所允许的直管段长度(阻流件与孔板的距离为Lf)(表2.1.23)222

25.差压变送器的基本特性(表2.1.25)223

24.迭代格式(表2.1.24)223

26.计算机计算框图--求质量流量qm(图2.1.1)224

27.计算机计算框图--求节流孔直径d20(图2.1.2)225

28.计算机计算框图--求差压△p(图2.1.3)226

29.计算机计算框图--求管道内径D20(图2.1.4)227

30.节流件压力损失图(图2.1.5)229

31.流量-管道内平均流速关系图(图2.1.6)230

第二章 气体的物理性质图表231

1.气体性质表(表2.2.1)231

2.空气的压缩系数(表2.2.2)233

3.氮的压缩系数(表2.2.3)233

5.氩的压缩系数(表2.2.5)234

4.氧的压缩系数(表2.2.4)234

7.甲烷的压缩系数(表2.2.7)235

8.一氧化碳的压缩系数(表2.2.8)235

6.氢的压缩系数(表2.2.6)235

9.二氧化碳的压缩系数(表2.2.9)236

10.水蒸气的压缩系数(表2.2.10)236

11.空气的临界流函数C？(表2.2.11)237

12.氮的临界流函数(表2.2.12)237

14.氩的临界流函数C(表2.2.14)238

15.甲烷的临界流函数C(表2.2.15)238

13.氧的临界流函数C(表2.2.13)238

16.水蒸气的临界流函数C(表2.2.16)239

17.二氧化碳的临界流函数C(表2.2.17)239

18.甲烷和天然气的ac与bc值(表2.2.18)239

19.甲烷和天然气的az与bz值(表2.2.19)241

20.理想气体的定压比热容cp(表2.2.20)242

21.气体的比热容比cp/cv(表2.2.21)243

22.不同压力和温度下甲烷cp及cv值表(表2.2.22)244

23.饱和气体的水分含量(表2.2.23)245

24.求气体粘度的X、Y值表(表2.2.24)和一般气体在常压下的粘度μ图(图2.2.1)246

25.空气的压缩系数图(图2.2.2)248

26.氮气的压缩系数图(图2.2.3)249

27.氧气的压缩系数图(图2.2.4)250

28.氢气的压缩系数图(图2.2.5)251

29.氩气的压缩系数图(图2.2.6)252

30.甲烷的压缩系数图(图2.2.7)253

31.一氧化碳的压缩系数图(图2.2.8)254

32.二氧化碳的压缩系数图(图2.2.9)255

33.氦气的压缩系数图(图2.2.10)256

34.氨气的压缩系数图(图2.2.11)257

35.氯气的压缩系数图(图2.2.12)258

36.乙炔的压缩系数图(图2.2.13)258

37.乙烯的压缩系数图(图2.2.14)259

38.乙烷的压缩系数图(图2.2.15)260

39.n-丁烷的压缩系数图(图2.2.16)260

40.i-丁烷的压缩系数图(图2.2.17)261

41.丙烯的压缩系数图(图2.2.18)261

42.丙烷的压缩系数图(图2.2.19)262

43.一氧化氮的压缩系数图(图2.2.20)263

44.氢氮气体的压缩系数图(图2.2.21)264

45.焦炉煤气的压缩系数图(图2.2.22)264

46.天然气的压缩系数图(图2.2.23)265

47.气体的压缩系数与对比参数关系图(图2.2.24)266

49.氮气的等熵指数图(图2.2.26)271

48.空气的等熵指数图(图2.2.25)271

50.氧气的等熵指数图(图2.2.27)272

51.氢气的等熵指数χ图(图2.2.28)273

52.二氧化碳的等熵指数图(图2.2.29)273

53.氨气的等熵指数图(图2.2.30)274

54.甲烷的等熵指数图(图2.2.31)274

55.水蒸气的等熵指数图(图2.2.32)275

56.天然气的等熵指数图(图2.2.33)275

12.1 取压法兰(图3.12.1)278

57.碳氢气体的比热容比Cp/Cv图(图2.2.34)278

第三章 液体的物理性质图表279

1.液体的性质表(表2.3.1)279

2.液体粘度的实验值和计算系数(表2.3.2)280

3.求液体粘度的X、Y值表(表2.3.3)和一般液体在常压下的粘度图(图2.3.1)294

4.液体的膨胀系数图(图2.3.2)296

5.石油的相对密度图(图2.3.3)297

6.油品的粘度图(图2.3.4)298

7.甘油的动力粘度图(图2.3.5)299

第四章 水和水蒸气的物理性质表300

1.水的密度ρ(表2.4.1)300

2.水蒸气的密度ρ(表2.4.2)308

3.水和水蒸气的动力粘度μ×106(表2.4.3)326

4.饱和水蒸气的压力和密度表(表2.4.4)328

第五章 节流装置的流出系数和可膨胀性系数331

1.各类节流装置的流出系数和可膨胀性系数(表2.5.1)331

2.各类节流装置公式的使用条件(表2.5.2)332

3.角接取压孔板的流出系数C值(表2.5.3)333

4.D和D/2取压孔板的流出系数C值(表2.5.4)334

5.法兰取压孔板的流出系数C值(D=50mm)(表2.5.5)336

6.法兰取压孔板的流出系数C值(D=75mm)(表2.5.6)337

7.法兰取压孔板的流出系数C值(D=100mm)(表2.5.7)338

8.法兰取压孔板的流出系数C值(D=150mm)(表2.5.8)339

9.法兰取压孔板的流出系数C值(D=200mm)(表2.5.9)340

10.法兰取压孔板的流出系数C值(D=250mm)(表2.5.10)341

11.法兰取压孔板的流出系数C值(D=375mm)(表2.5.11)342

12.法兰取压孔板的流出系数C值(D=760mm)(表2.5.12)343

13.法兰取压孔板的流出系数C值(D=1000mm)(表2.5.13)344

14.孔板可膨胀性系数ε值(表2.5.14)345

15.ISA1932喷嘴的流出系数C值(表2.5.15)345

16.长径喷嘴的流出系数C值(表2.5.16)346

17.文丘里喷嘴的流出系数C值(表2.5.17)348

18.喷嘴和文丘里喷嘴的可膨胀性系数ε值(表2.5.18)348

1.角接取压节流装置制造安装图(图3.1)349

第一章 标准节流装置制造安装图349

第三篇 节流装置制造安装图349

1.1 法兰(图3.1.1)350

1.2 前环室、后环室(图3.1.2)351

1.3 标准孔板(图3.1.3)352

1.4 ISA1932喷嘴(图3.1.3p)353

2.中压角接取压标准节流装置制造安装图(图3.2)354

2.1 法兰(图3.2.1)355

2.2 前环室、后环室(图3.2.2)356

3.高压角接取压(环室)节流装置制造安装图(图3.3)357

3.1 环室法兰(图3.3.1)358

3.2 标准孔板(图3.3.2)359

4.高温高压角接取压(环室)节流装置制造安装图(图3.4)360

4.1 前环室、后环室(图3.4.1)361

4.2 孔板(图3.4.2)362

4.3 ISA1932喷嘴(图3.4.2p)363

5.角接取压(单独钻孔)节流装置制造安装图(图3.5)364

6.角接取压(钻孔环形)节流装置制造安装图(图3.6)365

7.角接取压(单独钻孔)节流装置制造安装图(图3.7)366

7.1 孔板(图3.7.1)367

8.法兰取压节流装置制造安装图(图3.8)368

8.1 取压法兰(图3.8.1)369

9.法兰取压(金属环密封)节流装置制造安装图(图3.9)370

9.1 取压法兰(图3.9.1)371

9.2 密封环(图3.9.2)372

9.3 标准孔板(图3.9.3)373

10.D和D/2取压节流装置制造安装图(图3.10)374

11.文丘里喷嘴制造安装图(一)(图3.11)375

11.1 文丘里喷嘴(图3.11.1)376

12.文丘里喷嘴制造安装图(二)(图3.12)377

12.2 喷嘴(图3.12.2)379

12.3 后扩管(图3.12.3)380

13.经典文丘里管(图3.13)381

第二章 非标准节流装置制造安装参考图382

1.偏心孔板节流装置制造安装参考图(图3.14)382

1.1 偏心孔板(图3.14.1)383

2.双重孔板(环室取压)节流装置制造安装参考图(图3.15)384

2.1 中间垫环(图3.15.1)385

3.双重孔板(钻孔取压)节流装置制造安装参考图(图3.16)386

3.1 取压环(图3.16.1)387

3.2 中间垫环(图3.16.2)388

4.1/4圆孔板、锥形入口孔板节流装置制造安装参考图(图3.17)389

4.1 1/4圆孔板、锥形入口孔板(图3.17.1)390

5.端头孔板节流装置制造安装参考图(图3.18)391

5.1 端头孔板(图3.18.1)392

5.2 取压环室(图3.18.2)393

6.临界流文丘里喷嘴节流装置制造安装参考图(图3.19)394

6.1 临界流文丘里喷嘴(图3.19.1)395

7.楔形孔板节流装置制造安装参考图(图3.20)396

8.法兰取压圆缺孔板节流装置制造安装图(图3.21)397

8.1 圆缺孔板(图3.21.1)398

第三章 差压信号管路的安装示意图399

1.测量无腐蚀性液体流量的安装示意图(图3.22)399

2.测量腐蚀性液体流量的安装示意图(隔离液密度大于被测液密度)(图3.23)400

3.测量腐蚀性液体流量的安装示意图(隔离液密度小于被测液密度)(图3.24)401

4.测量腐蚀性液体流量的安装示意图(液体双隔离，中间隔离液的密度小于被测液体的密度，并且小于隔离液的密度)(图3.250)402

5.测量腐蚀性液体流量的安装示意图(液体双隔离，中间隔离液的密度大于被测液体的密度，并且大于隔离液的密度)(图3.26)403

6.测量腐蚀性液体流量的安装示意图(利用喷吹管，隔离液密度大于被测液密度)(图3.27)404

7.测量腐蚀性液体流量的安装示意图(利用喷吹管，隔离液密度小于被测液密度)(图3.28)405

8.测量无腐蚀性气体流量的安装示意图(图3.29)406

9.测量腐蚀性气体流量的安装示意图(液体隔离)(图3.30)407

10.测量腐蚀性气体流量的安装示意图(利用喷吹管，隔离气密度大于被测气密度)(图3.31)408

11..测量腐蚀性气体流量的安装示意图(利用喷吹管，隔离气密度小于被测气密度)(图3.32)409

12.蒸汽流量测量管路安装示意图(图3.33)410

参考文献411