标准孔板经验流出系数分析

马云峰，刘 明

（天津市计量监督检测科学研究院，天津 300192）

标准孔板流量计是一种具有代表性的差压流量计，因其结构简单、安装方便、易于加工、性能稳定、经久耐用等优点在工业生产和能源计量方面有着广泛的应用[1]。标准孔板做为一种经典的节流器件，当管道内流体流过标准孔板时，在标准孔板前后形成压力差，在已知标准孔板的物理尺寸和当下标准流量，可依据JJG640-2016 差压流量计检定规程[2]计算流出系数。国家依据ISO5167 出台了标准孔板的国家标准GB/T2624。标准孔板因技术较为成熟，随着理论研究和实验数据的日趋完善，GB/T2624 由1993 版本更新到2006 版本，随着ISO5167 于2016年有新版本的更新，国标在近期也会出台最新版本的标准孔板国家标准。

1 新旧版本标准孔板国标对流出系数的描述

在GB/T 2624-1993 版本[3]中流出系数的表达式为

在GB/T 2624.2-2006 版本[4]中流出系数的表达式为

式中：β 为等效直径比；ReD为管道雷诺数；L1为孔板上游端面到上游取压口的距离除以直径的商；为孔板下游端面到下游取压口的距离除以直径的商。

标准孔板的取压方式有3 种，分别是角接取压、法兰取压、D 和D/2 取压。当标准孔板采用角接取压时，L1＝＝0，那么式（1）和式（2）可简化为

2 不同版本经验流出系数比对

已知条件：管道内径DN100；流体介质为水；水温20℃；取压方式为角接取压；等效直径比β 取0.5；在不同雷诺数下GB/T 2624-1993 版本计算得到的经验流出系数与GB/T 2624.2-2006 版本计算得到的经验流出系数与使用液体流量标准装置检定出的流出系数如表1 和表2 所示。试验中使用静态质量法水流量标准装置，扩展不确定度为0.044%。

表1 GB/T 2624-1993 与试验结果误差Tab.1 Error between GB/T 2624-1993 and the test results

表2 GB/T 2624.2-2006 与试验结果误差Tab.2 Error between GB/T 2624.2-2006 and the test results

从表1 与表2 的计算结果可以看出，GB/T 2624.2-2006 得到标准孔板经验流出系数比GB/T 2624-1993 得到标准孔板经验流出系数要大，且与试验结果最为接近，最大误差不超过0.16%。

3 结语

本文通过研究不同版本的GB/T 2624 对标准孔板的经验流出系数的表述可知，标准孔板的流出系数并不是一个固定值，它与等效直径比与雷诺数相关，且随着雷诺数的增大，流出系数有变小的趋势。GB/T 2624.2-2006 版本得到的经验流出系数更接近于实流标定的结果。本文只是验证了标准孔板在使用介质为水的情况下流出系数的情况，现实中标准孔板流量计更多地应用在蒸汽上，鉴于标定装置的局限性，还无法验证其在不同介质的情况下经验流出系数的有效性，待后续进一步研究。