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天津石化炼油厂 汪玉忠
24 什么是雷诺数？在节流装置计算中的作用及计算式是什么？
雷诺数是流体惯性力与粘性力之比的无因次的数，用ReD表示。雷诺数表示流体的流动状态如层流或紊流，ReD =2300是临界雷诺数，当ReD＜2300时为层流、ReD＞2300时为紊流。计算公式如下：
 （24-1）
式中：u—流体流速 m/s；
ν—流体运动粘度 m2 /s；
L—流体特性长度 m；
流体在圆管道中流动时L=D
则
ReD=uD/v（24-2）
将  代入式（24-2） 则
 （24-3）
式中：qV — 体积流量 m3 /h D—管道直径 mm
ν—运动粘度 cst （1cst=102 Cm2 /s） ReD —管道雷诺数
25 什么是流体粘度？粘度单位有哪些？
流体粘度是指流体流动时，流层彼此之间相互作用形成的内摩擦，使流体显示出粘滞性，粘度就是衡量粘滞性大小的物理量。根据牛顿粘性定律用下式表示：
式中 F—相邻两层流体做相对运动时产生的内摩擦力，N；
S—相邻流体层的接触面积，m2；
dv—两流体层的相对运动速度，m/s；
dx—两流体层的距离，m；
dv/dx—相对运动速度沿法线方向的变化率（速度梯度）；
μ—流体动力粘度，N•s / m2。
流体粘度影响流体流动状态，反映在雷诺数的计算中，雷诺数与粘度相关联。粘度大小常用运动粘度ν和动力粘度μ来表示。
⑴动力粘度μ 动力粘度又称物理粘度或绝对粘度。动力粘度的SI单位是Pa•s（帕斯卡秒） 或N•s/m2(牛顿每平方米)，单位是泊（P）和厘泊（Cp），两者之间关系为1Pa•s = 10P =103cP
⑵运动粘度ν 运动粘度是动力粘度与相同温度、压力下该流体密度ρ的比值，表示为：
ν= μ/ρ
运动粘度的SI单位是m2/s或 mm2/s ，cgs单位是厘斯（cSt），两者之间关系为：
1m2/s = 106 mm2/s =106 cSt
26 流体的流束可膨胀系数ε的物理意义？在节流装置计算中的作用是什么？
由于气体和蒸汽是可压缩的流体，通过节流装置时，压力降低会引起体积膨胀，引入流体的流束可膨胀系数ε，以修正体积变化对计算结果的影响。对于液体ε=1，表示不可压缩；对于可压缩的气体和蒸汽，ε＜1。
ε的大小与节流装置的型式、孔径比β、差压ΔP以及等商指数K值有关，与雷诺数大小无关。在ISO—5167中规定标准孔板的流束可膨胀系数ε由实验方法确定；喷嘴的文丘里管的流束可膨胀系数ε由能量通用公式计算，不同的节流装置、不同的取压方式、同一种气体或蒸汽的流束可膨胀系数ε是不同的，所以在节流装置计算时需要考虑ε的实际大小。
27 在节流装置计算中，为什么引入管道材质和孔板材质线膨胀系数λD和λd ？
在节流装置计算中，孔径比β是在操作条件下确定的，为了得到准确的测量值，需要知道膨胀后的管道内径，因此引入管道材质的线膨胀系数λD。计算公式是：
在β值确定后，计算孔径d=β×D，d是操作条件下的数值，同样需要换算成20℃时的数值d20 。计算公式为：
28 使用不同计量单位时，节流装置计算的几种表达式是什么？
⑴当qm采用kg/s、qv采用m3 /s、ΔP采用Pa、d采用m时，节流装置计算为基本表达式：
 （28-1）
 （28-2）
⑵当qm采用kg/h、qV采用m3/h 、ΔP采用Pa、d采用mm 时，节流装置计算公式为：
 （28-3）
 （28-4）
⑶当qm采用kg/h、qV采用m3/h 、ΔP采用kPa 、D采用mm时，节流装置计算公式为：
 （28-5）
 （28-6）
⑷当计量单位qm采用kg/s、qV采用m3/s、ΔP采用Pa 、D采用mm时，计算公式为：
 （28-7）
 （28-8）
⑸当计量单位qm采用kg/h、qV采用m3/h 、ΔP采用kgf/ cm2 时，节流装置计算公式为：
 （28-9）
 （28-10）
29 用计算机计算孔板孔径的步骤有哪些？各个步骤是如何确定和计算的？
孔板孔径的计算一般由计算机进行，分为：
（1）确定命题，如计算孔板孔径d；
（2）确定已知量，如管径D、质量流量qm、仪表差压ΔP、流体密度ρ、流体动力粘度μ；
（3）确定不变量公式A（包括管径D、仪表差压ΔP、流体密度ρ、流体动力粘度μ、雷诺数ReD），公式A
（4）确定迭代方程A2(包括流出系数C、可膨胀系数ε、直径比β2和(1-β4)-1/2）
（5）弦截法计算中的变量X(包括迭代方程B、流出系数C、可膨胀系数ε)
（6）精确度判断
 (n为正整数)
（7）第一个假定值
C=C∞ 或（Co）,ε=1
（8）结果
30 举例说明孔板孔径的计算方法？
A已知条件
介质：蒸汽
最大流量：qm=1kg/s
最大差压： ΔP=0.5×105 Pa
操作压力：P=10×105 Pa
操作温度：t =500℃
常温下管道内径：D20=0.102m
孔板材质温度膨胀系数：λd=0.000016 mm/mm℃
管道材质温度膨胀系数：λD=0.000011 mm/mm℃
操作条件下等熵指数：K=1.276
操作条件下介质密度：ρ=2.8250 kg/m3
操作条件下介质粘度：μ=0.0000285 Pa•S
节流装置的取压方式为法兰取压
B求孔板孔径d20
具体计算如下：
⑴ 计算操作条件下管道内径：
 （m）
⑵ 计算雷诺数：
⑶ 计算A2
⑷ 设C最大=0.6060 , ε=1
⑸ 根据计算程序：
采用法兰取压 L1=L2=25.4 、102.53856
从n=3起求xn，用下述快速弦截法公式：
精确度判别式： 
判别条件：|En|<5x10-5 n为0、1、2、3……
计算结果如表1所示：
表1 孔板孔径计算结果
当n=3时可以求得：E3=1.31×10-7＜5×10-5
因此β=0.5977090, C=0.6064627
⑹ 计算d值：
⑺ 计算d20：
最后确认孔板孔径d20为60.82（mm）
31差压流量计测量气体（或蒸汽）时，发现实际流体参数偏离设计值，应如何修正？
在差压流量计测量气体或蒸汽时，经常发现被测量的流体的参数（如温度、压力等）与设计时所采用的参数已经发生变化，必然产生误差，可以用简单的方法进行修正计算。根据流量基本公式进行分析和修正，修正的原则是修正密度。
 （31-1）
此方法适用于差压流量计在没有温压补偿的情况下，对已显示的流量进行修正，修正的方法为用修正系数bp（见下式）乘以实际流量值qc值即可。
蒸汽 qm= qc* bp （31-2）
气体 qv= qc* bp （31-3）
⑴气体
流体为气体，实际的温度t1和压力p1与设计所采用的相差较大时，修正系数bp为
（31-4）
式中：Tj、Pj、Zj—分别为设计时采用的绝对温度、绝对压力、压缩系数
Ts、Ps、Zs—分别为实际工作状态的绝对温度、绝对压力、压缩系数
⑵饱和蒸汽
流体为饱和蒸汽，一般用经验公式（此公式是在绝对压力为0～2.0MPa的条件下拟合的）。
 （31-5）
 （31-6）
⑶流体为过热蒸汽
流体为过热蒸汽，密度的经验公式。
经验公式  （31-7）
 （31-8）
这是一个通用补偿式（31-8），系数A、B、D和F是从过热蒸汽密度表的温度和压力范围回归而得到的。
例如，当压力变化范围为0～3.9226MPa，温度变化范围为0～500℃，根据过热蒸汽密度表，采用最小二乘法求得：A=1.9155 B=0.01 D=7.0259 F=2.0326。
32 用SY/T6143计算天然气流量与采用国标GB/T2624的计算有什么不同？
由于天然气由多种气体组成，其在不同采气井中的成分也不尽相同，即使在同一口井中随时间的推迟也是不同的，而且它在运输过程中的温度和压力也在随时变化，所以天然气的密度是变化的。如果采用GB/T2624的计算公式，会带来较大的计算误差。为了弥补密度变化会带来的误差，石油天然气行业制订了《用标准孔板流量计测量天然气流量的标准》SY/T6143-2004。该标准根据ISO5167-1、2（2003年版）和GB/T2624的基本公式，并结合石油天然气测量的基本特征编写的。它的实用计算公式的核心是用一个相对密度系数FG代替基本公式中的密度ρ，再把天然气的温度和压力引入到公式当中进行修正。
天然气流量计算实用公式如下：
体积流量计算公式：
 （32-1）
质量流量计算公式：
（32-2）
式中：qvn —天然气在标准参比条件下的体积流量；
Avn —体积流量系数
秒体积流量（m3/s）Avn =0.3795×10-6
小时体积流量（m3/h）Avn =0.011446
日体积流量（m3/d）Avn =0.27471
qm —天然气质量流量；
Am —质量流量系数
秒质量流量（kg/s） Am =3.8295×10-6
小时质量流量(kg/h) Am =0.013786
年质量流量 (kg/n) Am =0.33287
C —流出系数；
E —渐近速度系数  ；
d — 孔板孔径 mm；
FG — 相对密度系数 Gr —天然气真实密度；
ε— 可膨胀系数；
FZ— 超压缩系数，是天然气特性偏离理想气体定律导出的修正系数
Zn — 天然气在标准参比条件下的压缩因子
Z1 —天然气在操作条件下的压缩因子；
FT —流量温度系数 FT=(273.15/T1)1/2 ，其中T1 =273.15+t， t— 实测温度；
P1 — 孔板上游侧流体静压 MPa
ΔP —流体流经孔板产生的差压 Pa
摘自《自动化博览》2011年第四期
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