1、結(jié)構(gòu)與幾何形狀
①孔板結(jié)構(gòu)與幾何形狀
◆結(jié)構(gòu)最簡單，通常是一塊中心開有圓形孔的薄金屬板
◆孔板的厚度相對較小
◆孔板的入口邊緣非常尖銳(直角或小圓角)，這是關(guān)鍵特征
◆流體在孔板處發(fā)生突然收縮，在孔板下游形成明顯的縮脈(最小流通截面處)。
②噴嘴結(jié)構(gòu)與幾何形狀
◆結(jié)構(gòu)比孔板復(fù)雜，是一個流線型的收縮管道段
◆噴嘴入口部分是光滑的圓弧曲面(橢圓或1/4圓)，逐漸收縮到圓柱形喉部
◆喉部長度約為其直徑的0.3-0.5倍
◆出口部分可以是直圓柱形或略有擴散(標(biāo)準(zhǔn)噴嘴出口無擴散)
◆流體在噴嘴內(nèi)發(fā)生漸進的、引導(dǎo)性的收縮，在喉部達到最小截面。
2、流體動力學(xué)特性與壓損
①孔板流體動力學(xué)特性與壓損
◆由于突然收縮和擴張，流體在孔板下游產(chǎn)生劇烈的渦流和湍流
◆能量損失(永久壓力損失)很大。大約40%-80%的差壓(上游壓力與孔板下游壓力之差)無法恢復(fù)，最終轉(zhuǎn)化為熱能
◆恢復(fù)壓力低
②噴嘴流體動力學(xué)特性與壓損
◆流線型設(shè)計引導(dǎo)流體平滑收縮和(部分)擴張
◆湍流和渦流顯著減少
◆能量損失(永久壓力損失)比孔板小得多。大約只有10%-20%的差壓損失掉
◆恢復(fù)壓力較高
3、精度與量程比
①孔板精度與量程比
◆孔板精度受入口邊緣尖銳度影響極大，邊緣磨損或積垢會顯著改變流量系數(shù)，降低精度
◆孔板對上游流動擾動(流速分布)更敏感，需要更長的上游直管段來穩(wěn)定流場
◆量程比(最大流量/最小流量)相對較小，通常為3:1到4:1。在低雷諾數(shù)(低流速或高粘度)時精度下降較快
②噴嘴精度與量程比
◆流線型設(shè)計使噴嘴流量系數(shù)更穩(wěn)定，受磨損影響較小(特別是入口曲面)
◆對上游流動擾動的敏感度低于孔板，所需的上游直管段長度通常比孔板短
精度通常比孔板高，尤其是在中等流量范圍內(nèi)
◆量程比優(yōu)于孔板，可達4:1到5:1，在較低雷諾數(shù)下仍能保持較好的精度和穩(wěn)定性
4、耐磨損與耐腐蝕性
①孔板耐磨損與耐腐蝕性
◆孔板的尖銳入口邊緣極易被磨損(如含固體顆粒流體)或腐蝕，導(dǎo)致流量系數(shù)漂移，需要更頻繁檢查和更換
◆直角邊緣處容易堆積污垢或雜質(zhì)
②噴嘴耐磨損與耐腐蝕性
◆流線型曲面設(shè)計更耐磨損和腐蝕，不易堆積污垢，具有一定的“自清潔”能力
◆使用壽命通常比孔板長
5、成本
孔板：結(jié)構(gòu)最簡單，制造最容易，成本最低
噴嘴：結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，加工(特別是精確的入口曲面和喉部)要求更高，成本顯著高于孔板
6、典型應(yīng)用場景
①孔板典型應(yīng)用
◆成本敏感的應(yīng)用
◆清潔流體(氣體、液體)
◆大管徑應(yīng)用(成本優(yōu)勢明顯)
◆對永久壓力損失要求不嚴格的場合
◆符合標(biāo)準(zhǔn)(如ISO 5167, ASME MFC-3M)的孔板設(shè)計成熟，應(yīng)用極其廣泛
②噴嘴典型應(yīng)用
◆需要更高精度和更好重復(fù)性的場合
◆需要更低永久壓力損失以節(jié)省泵/風(fēng)機能耗的場合(如大流量蒸汽測量)
◆測量高速流體、蒸汽、高溫高壓流體(流線型設(shè)計承受力更好)
◆測量含有少量固體顆粒或易結(jié)垢的流體(耐磨、自潔)
◆低雷諾數(shù)應(yīng)用(如高粘度液體或低速氣體)
◆可用直管段長度受限的場合(所需上游直管段通常比孔板短)
總結(jié)對比表
簡單來說孔板便宜簡單但壓損大、易磨損、精度稍遜；噴嘴貴些但壓損小、更耐用、精度高、更適合苛刻工況。選擇哪種節(jié)流裝置取決于具體的應(yīng)用需求，包括流體性質(zhì)(清潔度、粘度、相態(tài))、工況(壓力、溫度、流量范圍)、對精度和壓損的要求、可用預(yù)算以及安裝空間(直管段長度)等因素。
相關(guān)閱讀
◆一文弄懂各差壓式流量計結(jié)構(gòu)
◆弄懂孔板安裝要求,安裝孔板不求人
◆為什么孔板在其三分之一量程以下的測量精度很低
