流体流经节流件时,流束收缩引起压头转换而在节流件前后产生静压力差,该压差与流过的流量之间存在一定的关系,通过测量压差而求出流量的一种流量计通称节流装置,也称为差压装置。节流装置结构简单,性能稳定,使用维护方便,且有一部分已标准化,是目前应用最多的一种流量计。常用标准节流装置有孔板、喷嘴及文丘里管,如下图所示。
要准确测量出截面Ⅰ、Ⅱ处的压力有困难,因为产生最低静压力p2′的截面Ⅱ的位置随着流速的不同会改变。因此是在孔板前后的管壁上选择两个固定的取压点,来测量流体在节流装置前后的压力变化。因而所测得的压差与流量之间的关系,与测压点及测压方式的选择是紧密相关的。
v沿管道轴向连续地向前流动的流体,由于遇到节流元件的阻挡,超声波流量计使靠近管壁处的流体受到的阻挡作用最强,因而使其一部分动压能转化成静压能,于是就出现了节流元件入口端面靠近管壁处的流体静压力P1,的升高 (即图中P1>P2)。此压力比管道中心处压力要大,即在节流元件入口端面处产生一径向压差。这一径向压差使流体产生径向附加速度,从而使靠近管壁处的流体质点的流向就与管道中心轴线相倾斜,形成了流束的收缩运动。同时,由于流体运动的惯性,使得流束收束最厉害 (即流束最小截面)的位置不在节流孔处,而是位于节流孔之后 (即图中截面Ⅱ处),压力变送器并随流量大小而变化。以上就是流体流经节元件时,流束为什么产生收缩的原因
由于节流元件的阻挡造成了流束的局部收缩,同时,又因流体始终处于连续稳定的流动状态,因此在流束截面最小处的流速达到最大。根据伯努利方程式和位能、动能的相互转化原理,在流束截面最小处的流体静压力最低,同理,在孔板出口端面处,由于流速已比原来增大,因此静压力也就较原来为低 (即图中P2<P1)。故节流元件入口侧的静压P1比其出口侧的静压P2大,即在节流元件前后产生压差ΔP。节流元件前流体压力较高,常称为正压,并用“+”标记;节流元件后流体静压力较低,常称为负压,并用“—”标记。并且流量愈大,流束局部收缩和位能、动能的转化也愈显著,即ΔP也愈大。所以只要测出元件前后的压力差ΔP就可求得流经节流元件的流体流量。这就是节流装置测量流量基本原理。