標(biāo)準(zhǔn)孔板經(jīng)驗(yàn)流出系數(shù)分析

馬云峰，劉 明

（天津市計(jì)量監(jiān)督檢測(cè)科學(xué)研究院，天津 300192）

標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)是一種具有代表性的差壓流量計(jì)，因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、易于加工、性能穩(wěn)定、經(jīng)久耐用等優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)生產(chǎn)和能源計(jì)量方面有著廣泛的應(yīng)用[1]。標(biāo)準(zhǔn)孔板做為一種經(jīng)典的節(jié)流器件，當(dāng)管道內(nèi)流體流過(guò)標(biāo)準(zhǔn)孔板時(shí)，在標(biāo)準(zhǔn)孔板前后形成壓力差，在已知標(biāo)準(zhǔn)孔板的物理尺寸和當(dāng)下標(biāo)準(zhǔn)流量，可依據(jù)JJG640-2016 差壓流量計(jì)檢定規(guī)程[2]計(jì)算流出系數(shù)。國(guó)家依據(jù)ISO5167 出臺(tái)了標(biāo)準(zhǔn)孔板的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2624。標(biāo)準(zhǔn)孔板因技術(shù)較為成熟，隨著理論研究和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的日趨完善，GB/T2624 由1993 版本更新到2006 版本，隨著ISO5167 于2016年有新版本的更新，國(guó)標(biāo)在近期也會(huì)出臺(tái)最新版本的標(biāo)準(zhǔn)孔板國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

1 新舊版本標(biāo)準(zhǔn)孔板國(guó)標(biāo)對(duì)流出系數(shù)的描述

在GB/T 2624-1993 版本[3]中流出系數(shù)的表達(dá)式為

在GB/T 2624.2-2006 版本[4]中流出系數(shù)的表達(dá)式為

式中：β 為等效直徑比；ReD為管道雷諾數(shù)；L1為孔板上游端面到上游取壓口的距離除以直徑的商；為孔板下游端面到下游取壓口的距離除以直徑的商。

標(biāo)準(zhǔn)孔板的取壓方式有3 種，分別是角接取壓、法蘭取壓、D 和D/2 取壓。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)孔板采用角接取壓時(shí)，L1＝＝0，那么式（1）和式（2）可簡(jiǎn)化為

2 不同版本經(jīng)驗(yàn)流出系數(shù)比對(duì)

已知條件：管道內(nèi)徑DN100；流體介質(zhì)為水；水溫20℃；取壓方式為角接取壓；等效直徑比β 取0.5；在不同雷諾數(shù)下GB/T 2624-1993 版本計(jì)算得到的經(jīng)驗(yàn)流出系數(shù)與GB/T 2624.2-2006 版本計(jì)算得到的經(jīng)驗(yàn)流出系數(shù)與使用液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置檢定出的流出系數(shù)如表1 和表2 所示。試驗(yàn)中使用靜態(tài)質(zhì)量法水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，擴(kuò)展不確定度為0.044%。

表1 GB/T 2624-1993 與試驗(yàn)結(jié)果誤差Tab.1 Error between GB/T 2624-1993 and the test results

表2 GB/T 2624.2-2006 與試驗(yàn)結(jié)果誤差Tab.2 Error between GB/T 2624.2-2006 and the test results

從表1 與表2 的計(jì)算結(jié)果可以看出，GB/T 2624.2-2006 得到標(biāo)準(zhǔn)孔板經(jīng)驗(yàn)流出系數(shù)比GB/T 2624-1993 得到標(biāo)準(zhǔn)孔板經(jīng)驗(yàn)流出系數(shù)要大，且與試驗(yàn)結(jié)果最為接近，最大誤差不超過(guò)0.16%。

3 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)研究不同版本的GB/T 2624 對(duì)標(biāo)準(zhǔn)孔板的經(jīng)驗(yàn)流出系數(shù)的表述可知，標(biāo)準(zhǔn)孔板的流出系數(shù)并不是一個(gè)固定值，它與等效直徑比與雷諾數(shù)相關(guān)，且隨著雷諾數(shù)的增大，流出系數(shù)有變小的趨勢(shì)。GB/T 2624.2-2006 版本得到的經(jīng)驗(yàn)流出系數(shù)更接近于實(shí)流標(biāo)定的結(jié)果。本文只是驗(yàn)證了標(biāo)準(zhǔn)孔板在使用介質(zhì)為水的情況下流出系數(shù)的情況，現(xiàn)實(shí)中標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)更多地應(yīng)用在蒸汽上，鑒于標(biāo)定裝置的局限性，還無(wú)法驗(yàn)證其在不同介質(zhì)的情況下經(jīng)驗(yàn)流出系數(shù)的有效性，待后續(xù)進(jìn)一步研究。