差壓孔板流量計在各個行業(yè)都應用廣泛、歷史悠久，在各類流量儀表中其使用量占居*位。近年來，由于各種新型流量計的不斷涌現(xiàn)，致使它的用量有所下降。

 

差壓孔板流量計由三部分組成，即由節(jié)流裝置、導壓管和差壓計。差壓孔板流量計是利用流體流動的節(jié)流原理來實現(xiàn)流量測量的。節(jié)流原理是流體在有節(jié)流裝置的管道中流動時，在節(jié)流裝置前后的管壁處，流體的靜壓力產生差異的現(xiàn)象.

 

1、差壓孔板流量計的原理

流動流體的能量有靜壓能和動能兩種形式.流體具有靜壓能是因為有壓力，具有動能是因為有流動速度，在一定條件下，這兩種形式的能量是可以相互轉化.根據(jù)能量守恒定律，在沒有外加能量的前提下，流體所具有的靜壓能和動能，再加上用以克服流體流動阻力的能量損失，其能量總和是相等的。

圖1表示在節(jié)流裝置前后截面Ⅰ、Ⅱ及Ⅲ處流體壓力與速度的分布情況。流體在到達截面Ⅰ之前，以一定的流速v1流動，此時靜壓力為p1。在接近節(jié)流裝置時，由于遇到節(jié)流裝置的阻礙，使靠近管壁處的流體受到節(jié)流裝置的阻擋作用，使部分動能轉化為靜壓能，使得節(jié)流裝置入口端面靠近管壁處的流體靜壓力升高，并且遠大于管徑中心處的壓力，因此節(jié)流裝置入口端面處產生一徑向壓差。

 

在徑向壓差的作用下，流體產生徑向加速度，從而使靠近管壁處的流體質點的流動方向傾斜于管道中心軸線，出現(xiàn)縮脈現(xiàn)象。由于受到慣性作用，流速的*小截面并不在節(jié)流裝置的孔口處，而是經過節(jié)流裝置之后仍繼續(xù)收縮，到截面Ⅱ處流速達到*小，此時流速大，即v2，之后流速又逐漸擴大，至截面Ⅲ后完全恢復，流速逐漸降到原值，即v3=v1。

 

由于節(jié)流裝置產生流速的局部收縮現(xiàn)象，使流體的流速隨之變化，即動能也跟著變化.根據(jù)能量守恒定律，表征流體靜壓能的靜壓力也要變化。在截面Ⅰ處，流體具有靜壓力p1。在截面Ⅱ處，流速增到*大v2，靜壓力就降到*小p2，而后又隨著流速的恢復而恢復。由于在節(jié)流裝置端面處流通面突然縮小，而節(jié)流裝置之后流通面積突然又擴大，使流體形成局部渦流，部分能量被消耗，同時流體流經孔板時，為克服摩擦力也需消耗能量，所以流體在截面Ⅲ處的靜壓力p3不能恢復到原值p1，而產生的壓力損失.截面Ⅰ與Ⅱ處的壓差（δp=p1- p2）與流體在節(jié)流裝置前的流量有一一對應關系，只要測出節(jié)流裝置前后的壓差大小即可表示流量大小。

 

2、差壓式流量方程推導

流體流經節(jié)流裝置時，不對外做功，沒有外加能量，流體本身也沒有溫度變化.在管道內流動的流體，對于管道中任意兩個截面都符合伯努利方程，現(xiàn)選截面Ⅰ和Ⅱ（見圖2）進行分析。

流體的伯努利方程：

 

從上式可以看出：流量與壓力差ΔP的平方根成正比。

對于可壓縮流體流量監(jiān)測，因其易發(fā)生體積變化，所以在流量方程中要引入膨脹系數(shù)ε，則流量基本方程可寫為：

 

式中：qv、qm分別為被測介質的體積流量和質量流量；A0節(jié)流裝置的開孔截面積；ρ節(jié)流裝置前的流體密度。

式（13）、（14）為節(jié)流式流量計的流量方程，即壓差和流量間的定量關系。

由流量基本方程可以看出，在其他條件不變的前提下，流量與壓差的平方根成正比，要知道流量與壓力差的真實關系，關鍵在于α的取值。α是受許多因素影響的綜合性系數(shù)，對于標準節(jié)流裝置，其值可以從有關手冊中查出；對于非標準節(jié)流裝置，其值主要由實驗方法得到。