9 文丘里管的結(jié)構(gòu)形式和技術(shù)要求

有下述兩種不同型式的文丘里管：

a.經(jīng)典文丘里管；

b. 文丘里噴嘴。

文丘里管軸向截面如圖11所示，圖中所注字母供本章以下條款參照之用。

9.1 經(jīng)典文丘里管

9.1.1 幾何廓形

圖11經(jīng)典文丘里管的幾何形狀

經(jīng)典文丘里管是由入口圓筒段(以下簡稱圓筒段)A、圓錐收縮段(以下簡稱收縮段)B、圓筒形喉部(以下簡稱喉部)C和圓錐擴(kuò)散段(以下簡稱擴(kuò)散段)E組成。文丘里管的內(nèi)表面是一個(gè)對稱于旋轉(zhuǎn)軸線(下稱軸線)的旋轉(zhuǎn)表面，該軸線與管道軸線同軸。并且收縮段B和喉部C同軸?？赏ㄟ^目測檢查，認(rèn)為是同軸即可。

9.1.1.1圓筒段A的直徑應(yīng)為D，與管道內(nèi)徑之差不大于0.01D。圓筒段A的長度建議等于D，從收縮段B與圓筒段A的相交線的所在平面量起。按照文丘里管的不同型式，其長度可略有不同。（見9.1.1.7、9.1.1.8和9.1.1.9）。

圓筒段A的直徑D應(yīng)在垂直于軸線的、上游取壓口所在的平面上測量。測量的數(shù)目至少應(yīng)等于取壓口的數(shù)目（最少為四個(gè)）。

應(yīng)在每對取壓口附近處測量直徑，亦應(yīng)在各對取壓口之間測量直徑。所有這些測量值的平均值作為計(jì)算直徑比以及計(jì)算流量時(shí)的D值。

亦應(yīng)在取壓口平面之外的其它平面上測量直徑。

任何一直徑與直徑平均值之差為直徑平均值的±0.4％。

當(dāng)所有被測直徑與直徑平均值之差均符合上述要求時(shí)，則認(rèn)為滿足該要求。

9.1.1.2任何型式的經(jīng)典文丘里管其收縮段B均應(yīng)為圓錐形，并有21°±1°的夾角，上游始端起自收縮B段與圓筒段A（或各自的延長部分）的相交線的所在平面，而下游終端則截止于收縮段B與喉部C（或各自的延長部分）的相交線的所在平面。收縮段B的軸向長度，即該兩平面之間的距離約等于2.7(D-d)。

收縮段B是由半徑R的連接曲面過渡到圓筒段A的。R的值取決于經(jīng)典文丘里管的型式。

收縮段B的廓形應(yīng)使用樣板進(jìn)行檢驗(yàn)。在收縮段B，樣板與任何截面的偏差均為±0.004D。

當(dāng)在垂直于軸線的同一平面上，任意測量兩個(gè)直徑，任意直徑與直徑平均值之差不得超過直徑平均值的±0.4％時(shí)，才認(rèn)為該收縮段B的內(nèi)表面是旋轉(zhuǎn)表面。用同樣方法來檢驗(yàn)半徑為R的連接曲面是旋轉(zhuǎn)表面。

9.1.1.3喉部C應(yīng)是直徑為d的、與旋轉(zhuǎn)軸線對稱的圓形管段。上游始端起自收縮段B與喉部C（或各自的延長部

分）的相交線的所在平面；下游終端截止于喉部C與擴(kuò)散段E（或各自的延長部分）相交線的所在平面。不管何種型式的經(jīng)典文丘里管其喉部C的長度，亦即該兩平面之間的距離均應(yīng)等于d。

喉部C由半徑為R的連接曲面與收縮段B相連接，同時(shí)由半徑為R的連接曲面與擴(kuò)散段E相連接。R和R的值取決于經(jīng)典文丘里管的型式。

直徑d值應(yīng)在取壓口的平面上非常仔細(xì)地測得。測量的數(shù)目應(yīng)至少等于喉部取壓口的數(shù)目（最少為四個(gè)）。應(yīng)在每對取壓口附近處測量直徑，亦應(yīng)在各對取壓口之間測量直徑。所有這些測量值的平均值作為計(jì)算直徑比以及計(jì)算流量時(shí)的d值。

還應(yīng)在取壓口平面之外的其它平面上測量直徑。任意直徑與直徑平均值之差不得超過直徑平均值的±0.10％。當(dāng)所有被測直徑與直徑平均值之差均符合上述要求時(shí)，則認(rèn)為滿足該要求。

經(jīng)典文丘里管的喉部C內(nèi)表面應(yīng)經(jīng)機(jī)械加工，其表面粗糙度應(yīng)滿足9.1.1.6所給出的粗糙度要求。

應(yīng)按9.1.1.2所述方法分別檢驗(yàn)半徑為R和R的連接曲面是否是旋轉(zhuǎn)表面。當(dāng)位于垂直于軸線的同一平面上，任意測量兩個(gè)直徑，測得的直徑值與直徑平均值之差不超過直徑平均值的±0.1％時(shí)，才認(rèn)為該表面是旋轉(zhuǎn)表面。

曲率半徑R和R之值應(yīng)采用樣板進(jìn)行檢驗(yàn)。

樣板與經(jīng)典文丘里管之間的偏差，對每個(gè)曲面都應(yīng)以均勻的方式出現(xiàn)，因此測得的單個(gè)曲率的最大偏差出現(xiàn)在樣板形線大約中間位置處。該最大偏差之值應(yīng)不超0.02d。

9.1.1.4 擴(kuò)散段E應(yīng)為圓錐形，并具有7°到15°之間的擴(kuò)散角，建議選擇7°到8°之間的擴(kuò)散角。其最小直徑應(yīng)不小于喉部C直徑。

9.1.1.5當(dāng)擴(kuò)散段E的出口直徑小于直徑D時(shí)，則經(jīng)典文丘里管稱為“截尾的”文丘里管；而當(dāng)出口直徑等于直徑D時(shí)，則稱為“不截尾的”文丘里管。擴(kuò)散段E可截去其長度的35％，而壓力損失沒有明顯變化。

9.1.1.6喉部C與鄰近連接曲面的粗糙度高度參數(shù)R應(yīng)小于10d（見5.1.2）。擴(kuò)散段E是粗鑄的，其內(nèi)表面應(yīng)清潔而光滑。經(jīng)典文丘里管其它部分的粗糙度取決于文丘里管的型式。

9.1.1.7 具有粗鑄收縮段的經(jīng)典文丘里管的廓形特性

收縮段B的內(nèi)表面是砂型鑄造而未經(jīng)機(jī)械加工。但它必須是沒有裂紋、裂口、凹陷、不平和雜質(zhì)。表面粗糙度高度參數(shù)R必須小于10D。圓筒段A的內(nèi)表面可以不加工，但應(yīng)具有與收縮段B同樣的表面粗糙度。圓筒段A的最小長度等于下列兩值中較小者：

1D，或0.25D＋250mm（見9.1.1.1）。

曲率半徑R應(yīng)等于1.375D±2.75D。

曲率半徑R應(yīng)等于3.625D±0.125D。

喉部C的圓筒部分的長度應(yīng)不小于d/3。半徑為R的連接曲面端面與喉部取壓口軸線所在平面之間的距離也應(yīng)不小于d/6。同樣，半徑為R的連接曲面的始端與喉部取壓口軸線所在平面之間的距離也應(yīng)不小于d/6。（見9.1.1.3關(guān)于喉部長度的敘述）。半徑R應(yīng)在5d到15d之間，其值隨擴(kuò)散角減小而增大，半徑R建議采用近似10d。

9.1.1.8 具有機(jī)械加工收縮段的經(jīng)典文丘里管的廓形特性

圓筒段A的最小長度應(yīng)等于D。

曲率半徑R應(yīng)小于0.25D，最好等于零。

曲率半徑R應(yīng)小于0.25d，最好等于零。

半徑為R連接曲面的終端與喉部取壓口軸線所在平面之間的距離應(yīng)不小于0.25d。

半徑為R連接曲面的始端與喉部取壓口軸線所在平面之間的距離應(yīng)不小于0.30d。

曲率半徑R應(yīng)小于0.25d，最好等于零。

圓筒段A的內(nèi)表面和收縮段B的內(nèi)表面應(yīng)具有與喉部C相同的表面粗糙度（見9.1.1.6）。

9.1.1.9 具有粗焊鐵板收縮段的經(jīng)典文丘里管的廓形特性

圓筒段A的最小長度等于D。

除焊接之后所形成的曲面之外，在圓筒段A與收縮段B之間應(yīng)無連接曲面。在收縮段B與喉部C之間、喉部C與擴(kuò)散段E之間均無連接曲面。

圓筒段A與收縮段B的內(nèi)表面應(yīng)清潔、無結(jié)皮和焊渣。它可以鍍鋅。其粗糙度高度參數(shù)R大約為5×10D。

內(nèi)部焊縫應(yīng)與周圍的表面齊平，且不能靠近任何取壓口。

9.1.2 應(yīng)用范圍

凡是符合本標(biāo)準(zhǔn)的經(jīng)典文丘里管其應(yīng)用范圍取決于經(jīng)典文丘里管的制造方法。

根據(jù)收縮段B內(nèi)表面的技術(shù)要求以及收縮段B與喉部C相交處的廓形，把經(jīng)典文丘里管分成了三種型式。這三種型式的文丘里管的制造方法分別闡述于9.1.2.1至9.1.2.3條中，它們之間略有不同。

9.1.2.1 具有粗鑄收縮段的經(jīng)典文丘里管的制造方法和應(yīng)用范圍

這種型式的文丘里管是采用砂型鑄造成型的文丘里管，或用其它方法制成的，但在其收縮段B的表面上，有類似砂型鑄造的表面粗糙度的經(jīng)典文丘里管。喉部C經(jīng)過機(jī)械加工，圓筒與圓錐之間的接合處應(yīng)修圓（即圓弧過渡，下同）。

這種經(jīng)典文丘里管應(yīng)用范圍：

100mm≤D≤800mm

0.30≤β≤0.75

9.1.2.2 具有機(jī)械加工收縮段的經(jīng)典文丘里管的制造方法和應(yīng)用范圍

這種型式的文丘里管是一種與上述一樣采用砂型鑄造成型或其它方法制造的經(jīng)典文丘里管，但其收縮段B是象喉部C和圓筒段A那樣進(jìn)行機(jī)械加工的，圓筒與圓錐之間的結(jié)合處可以修圓，也可以不修圓。

這種經(jīng)典文丘里管的應(yīng)用范圍：

50mm≤D≤250mm

0.40≤β≤0.75

9.1.2.3 具有粗焊鐵板收縮段的經(jīng)典文丘里管的制造方法和應(yīng)用范圍

這種型式的文丘里管通常是焊接制成的。對于較大直徑的經(jīng)典文丘里管，可不用任何機(jī)械加工，但對較小直徑的經(jīng)典文丘里管，其喉部C必須經(jīng)機(jī)械加工。

這種經(jīng)典文丘里管的應(yīng)用范圍：

200mm≤D≤1200mm

0.40≤β≤0.70

9.1.3 材料和制造

9.1.3.1 只要文丘里管符合上述要求且在使用中保持不變形，經(jīng)典文丘里管可用任何材料和方法制造。

9.1.3.2制造文丘里管時(shí)，建議收縮段B與喉部C連為一體。對于具有機(jī)械加工收縮段的經(jīng)典文丘里，收縮段B與喉部C用一塊整料加工而成。即使它們是分開兩部分制造，也應(yīng)在內(nèi)表面最后機(jī)械加工之前組裝好，然后加工內(nèi)表面。

9.1.3.3 應(yīng)特別注意使擴(kuò)散段E與喉部C同軸。在這兩部分之間的直徑方向上應(yīng)無臺階。

有關(guān)這一點(diǎn)在經(jīng)典文丘里管未安裝到管道上之前，以及在擴(kuò)散段E與喉部C組裝之后，通過觸摸方法來檢查。

9.1.3.4 當(dāng)喉部C加襯套時(shí)，應(yīng)先將襯套組裝好后，再進(jìn)行機(jī)械加工。

9.1.4 取壓裝置

9.1.4.1上游取壓口和喉部取壓口應(yīng)做成幾個(gè)單獨(dú)的管壁取壓口形式，用均壓環(huán)把幾個(gè)單獨(dú)管壁取壓口連接起來。

9.1.4.2這些取壓口的直徑應(yīng)在4mm到10mm之間，此外上游取壓口的直徑應(yīng)不大于0.10D，喉部取壓口的直徑應(yīng)不大于0.13d。

在適合所測流體粘度和清潔度的情況下，建議取壓口的直徑盡量小。

9.1.4.3 上游取壓口和喉部取壓口均不少于四個(gè)，以供測量上游和喉部壓力。并且位于垂直于經(jīng)典文丘里管軸線的平面上，取壓口的軸線應(yīng)彼此具有相等的角度。

9.1.4.4 各取壓口的洞孔與管壁貫穿處應(yīng)呈圓形。其邊緣應(yīng)與管壁齊平、無毛刺和無異?，F(xiàn)象。為確保洞孔邊緣無毛刺或卷口，允許有倒圓，倒圓的半徑小于取壓口直徑的1/10。

9.1.4.5 從管道內(nèi)壁量起，取壓口在至少2.5倍取壓口直徑的長度范圍內(nèi)應(yīng)為圓筒形。

9.1.4.6 上述要求采用目測檢查

9.1.4.7 取壓口的間距是取壓口軸線與下述規(guī)定的基準(zhǔn)平面之間的距離，在平行于經(jīng)典文丘里管的軸線上測得。

對于具有粗鑄收縮段的經(jīng)典文丘里管，上游取壓口軸線距收縮段B（或它們的延長部分）和圓筒段A的相交平面之間的距離應(yīng)為：

當(dāng)100mm≤D＜150mm時(shí)：0.5D±0.25D；

當(dāng)150mm≤D≤800mm時(shí)：0.5DD。

對于具有機(jī)械加工收縮段的經(jīng)典文丘里管和具有粗焊鐵板收縮段B的經(jīng)典文丘里管，上游取壓口軸線距圓筒段A和收縮段B（或它們的延長部分）的相交平面之間的距離應(yīng)為：0.5D±0.05D。

對于所有型式的經(jīng)典文丘里管，喉部取壓口軸線距收縮段B和喉部C（或它們的延長部分）的相交平面之間的距離均為：0.5d±0.02d。

9.1.4.8上、下游均壓環(huán)的橫截面面積應(yīng)分別等于或大于上、下游側(cè)管壁取壓口總面積之半。但是在經(jīng)典文丘里管的上游，敷設(shè)有能引起流體非對稱流動的局部阻流件時(shí)，在文丘里管前，即使有符合規(guī)定長度的直管段，建議均壓環(huán)的橫截面面積也應(yīng)按上述值加倍。

9.1.5 流出系數(shù)

9.1.5.1 使用極限條件

無論哪種型式的經(jīng)典文丘里管，都必須避免同時(shí)采用D、β、R的極限值。否則，9.1.7所給出的不確定度很可能會增大。關(guān)于超出經(jīng)典文丘里管所規(guī)定的使用極限時(shí)，有關(guān)R、K/D和β對流出系數(shù)C值的影響，尚未標(biāo)準(zhǔn)化，但可參照附錄C(參考件)。

9.1.5.2 具有粗鑄收縮段的經(jīng)典文丘里管在下述規(guī)定條件下使用：

100mm≤D≤800mm

0.30≤β≤0.75

2×10≤R≤2×10

在上述條件下，流出系數(shù)C=0.984。

9.1.5.3 具有機(jī)械加工收縮段的經(jīng)典文丘里管的流出系數(shù)

具有機(jī)械加工收縮段的經(jīng)典文丘里管在下述規(guī)定條件下使用：

50mm≤D≤250mm

0.40≤β≤0.75

2×10≤R≤1×10

在上述條件下，流出系數(shù)C=0.995。

9.1.5.4 具有粗焊鐵板收縮段的經(jīng)典文丘里管的流出系數(shù)

具有粗焊鐵板收縮段的經(jīng)典文丘里管在下述規(guī)定條件下使用：

200mm≤D≤1200mm

0.40≤β≤0.70

2×10≤R≤2×10

在上述條件下，流出系數(shù)C=0.985。

9.1.6 可膨脹性系數(shù)

可膨脹性系數(shù)按公式(24)進(jìn)行計(jì)算，在8.1.6.3中的說明同樣適用于本標(biāo)準(zhǔn)中的各種型式的經(jīng)典文丘里管。但應(yīng)在9.1.5.2、9.1.5.3或9.1.5.4條的使用極限之內(nèi)。

9.1.7 流出系數(shù)的不確定度

9.1.7.1 具有粗鑄收縮段的經(jīng)典文丘里管

9.1.5.2條中所給出的流出系數(shù)的百分率不確定度δC/C=±0.7％。

9.1.7.2 具有機(jī)械加工收縮段的經(jīng)典文丘里管

9.1.5.3條中所給出的流出系數(shù)的百分率不確定度δC/C=±1％。

9.1.7.3 具有粗焊鐵板收縮段的經(jīng)典文丘里管

9.1.5.4條中所給出的流出系數(shù)的百分率不確定度δC/C=±1.5％。

9.1.8 可膨脹性系數(shù)的不確定度

可膨脹性系數(shù)的百分率不確定度：

δ/=±(4+100)△P/P％。

9.1.9 壓力損失

9.1.9.1 壓力損失的定義(見圖12)

圖12經(jīng)典文丘里管的壓力損失

文丘里管的壓力損失，可根據(jù)管道上安裝文丘里管前、后的管道壓力變化來確定。如果為管道上未安裝文丘里管時(shí)，兩個(gè)取壓口之間測得的壓力差，其中一個(gè)取壓口位于文丘里管上游，距文丘里管上游法蘭至少1D處，而在另一個(gè)則在下游，距文丘里管下游法蘭至少6D處。如果為管道上安裝了文丘里管后，在上述兩取壓口處所測得的壓力差，則文丘里管產(chǎn)生的壓力損失為-。

9.1.9.2 相對壓力損失

相對壓力損失值用公式(27)計(jì)算：

………………………(27)

相對壓力損失除與△P有關(guān)外，也與下述因素有關(guān)：

a.與直徑比有關(guān)：當(dāng)β增大時(shí)，ξ減小；

b. 與雷諾數(shù)有關(guān)：當(dāng)R增大時(shí)，ξ減?。?/p>

c. 與文丘里管的制造特性有關(guān)：(包括擴(kuò)散段的擴(kuò)散角，收縮段的制造方式，各個(gè)部件的表面粗糙度等)。當(dāng)φ和K/D增大時(shí)，ξ增大。

d. 與安裝條件有關(guān)：即與管道的同軸度以及上游管道內(nèi)壁的粗糙度等因素有關(guān)。一般來說，相對壓力損失大約有在5％到20％之間，附錄D(參考件)給出了某些因素對經(jīng)典文丘里管壓力損失影響的資料。

9.2 文丘里噴嘴

9.2.1 幾何廓形

文丘里噴嘴軸向截面如圖13所示。圖中所注字母僅供本章以下條款參照之用。文丘里噴嘴是由收縮段、圓筒形喉部(以下簡稱喉部)和擴(kuò)散段組成。

9.2.1.1 上游端面是與圖9所規(guī)定的ISA1932噴嘴完全相同。

8.1.2.2、8.1.2.3和8.1.2.4條中的規(guī)定同樣適用于文丘里噴嘴。

9.2.1.2喉部(見圖13)是由長度為0.3d的與ISA1932噴嘴(見圖9)相同的部分E和長度為0.4d至0.45d的部分所組成。

喉部直徑的d值，是在垂直軸線的平面上至少測量四個(gè)直徑的平均值，且各直徑相互有大致相等的角度。

喉部應(yīng)為圓筒形，任何橫截面的任何直徑與直徑平均值之差不得超過直徑平均值的±0.05％。當(dāng)所有被測直徑與直徑平均值的偏差均應(yīng)符合該要求時(shí)，則認(rèn)為滿足上述要求。

9.2.1.3 擴(kuò)散段(見圖13)應(yīng)與喉部的部分連接，而無圓弧面過渡，并應(yīng)除去所有毛刺。

擴(kuò)散段的擴(kuò)散角φ應(yīng)為：φ≤30°

擴(kuò)散段的長度L實(shí)際上對流出系數(shù)C并無影響，然而擴(kuò)散段的擴(kuò)散角影響擴(kuò)散段的長度從而影響壓力損失。

圖13文丘里噴嘴

圖14配置夾持環(huán)的文丘里噴嘴

9.2.1.4 可以象經(jīng)典文丘里管一樣，把文丘里噴嘴截尾(見9.1.1.5)。

9.2.1.5 文丘里噴嘴的內(nèi)表面的粗糙度高參度數(shù)應(yīng)為R≤10d(見5.1.2)。

9.2.2 材料和制造

9.2.2.1只要文丘里噴嘴符合9.2.1條中的規(guī)定，并且在使用中不會變形，文丘里噴嘴可用任何材料和方法制造。測量時(shí)保持文丘里噴嘴清潔。

9.2.2.2 文丘里噴嘴一般是用耐磨和耐腐蝕的金屬材料制造。

9.2.3 取壓裝置

9.2.3.1 取壓口的位置

取壓口的軸線可位于任意軸向平面內(nèi)，但需滿足7.2條的規(guī)定。

9.2.3.2 上游取壓口

上游取壓口與本標(biāo)準(zhǔn)7.2.2中所規(guī)定的ISA1932噴嘴完全相同，即采用角接取壓口(亦見圖13和圖14)。

9.2.3.3 喉部取壓口

喉部取壓口，由引到均壓環(huán)的至少四個(gè)單獨(dú)鉆孔取壓口組成。不得采用環(huán)隙或間斷隙。取壓口的軸線應(yīng)彼此大約有相等角度，并且在垂直于文丘里噴嘴軸線的平面上，該平面是圓筒形喉部E與部分之間的假想界面。

取壓口的直徑應(yīng)足夠大，以防止被污垢或氣泡堵塞。

文丘里噴嘴喉部中的單獨(dú)鉆孔取壓口的直徑δ應(yīng)小于或等于0.04d，且應(yīng)在2mm到10mm之間。

9.2.4 系數(shù)

9.2.4.1 使用極限條件

文丘里噴嘴應(yīng)在本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的下述條件下使用：

65mm≤D≤500mm

d≥50mm

0.316≤β≤0.775

1.5×10≤R≤2×10

9.2.4.2 流出系數(shù)

流出系數(shù)C由下式給出：C=0.9858-0.196β

為方便起見，附錄A(補(bǔ)充件)表A14給出了流出系數(shù)C值，該值是β的函數(shù)。表中數(shù)值不供精確內(nèi)插，更不允許外推。

在9.2.4.1的使用極限之內(nèi)，C值與雷諾數(shù)和管道直徑D無關(guān)。

上述C值大部分實(shí)驗(yàn)是在相對粗糙度K/D≤3.8×10的管道中進(jìn)行的。如果文丘里噴嘴上游直管段，至少10D長度范圍內(nèi)，管道相對粗糙度在表6的極限之內(nèi)(見表7.3.1關(guān)于K/D的估算)，其余部分的粗糙度不符合表6的要求也是可以使用的。

表6文丘里噴嘴相對粗糙度上限值

9.2.4.3 可膨脹性系數(shù)

在9.2.4.1條的使用極限之內(nèi)?？膳蛎浶韵禂?shù)用公式(24)計(jì)算。

9.2.5 不確定度

9.2.5.1 流出系數(shù)的不確定度

在9.2.4.1的使用極限條件之內(nèi)，同時(shí)假定β為已知且無誤差，則流出系數(shù)C值的百分率不確定度

δC/C=±(1.2+1.5)％。

9.2.5.2 可膨脹性系數(shù)的不確定度

可膨脹性系數(shù)值的百分率不確定度：

δ/=±(4+100)△P/P％。

9.2.6 壓力損失

當(dāng)擴(kuò)散角不大于15°時(shí)，壓力損失按9.1.9中規(guī)定方法計(jì)算。

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