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失的定义看，节流件下游的压力应该从不包含其他阻力件、并且具有很长直管段上取压。为了方便起见通常选择节流件上游1D和下游6D处的静压的差值作为不可恢复压力损失。
而流体经过节流件的压差或压降，却是为流量计算而测量的。不同的流量元件、不同的取压方式对压差测量的要求是不同的。例如径距取压要求上游取压口在孔板上游1D处, 下游取压口在孔板下游D/2处。不同的流量元件及其取压方式对应着不同的计算公式。由此可见压差和不可恢复压力损失的概念、作用和测量方法是不同的。
2 符号和单位
qm qv
?P P1 P2
质量流量 体积流量 差压
kg/s m/s Pa Pa(A) Pa(A) m m m kg/m Pa·s m2/s ℃ m/s
3
节流装置上游流体静压 节流装置下游流体静压 取压口间距
相对取压口间距l/D 操作温度下的内径 孔板的直径 操作密度 动力粘度 运动粘度 雷诺数 孔径比 流出系数 流体温度
l L D d ?
?? ReD ? t ? U κ ?
C
气体膨胀系数 绝热指数 比热比
流体的平均轴向速度
注：? 是定压比热与定容比热之比，对理想气体，比热比等于其等熵指数。
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3 节流装置计算
3.1 节流装置计算的约束条件(ISO 5167)
我们将影响节流装置计算的因素概括为：流体性质、流动状态及流量元件的安装要求
三方面，并分别介绍如下： 流体性质：
ISO 5167标准适用于可压缩流体(气体)和不可压缩流体(液体),并且流体应可以视为在物理学和热力学上是均匀和单相的。在工程设计中遇到的大部分流体是混合溶液，当该混合溶液具有高度分散的特点时，可以被视为单相流体。
按照该标准计算节流装置的孔径比?、差压上限、和质量流量(或体积流量)时，需要已知流体工作状态下的密度和粘度。对不可压缩流体，当压差选取不当时，在流体经过节流件后的缩流处，可能由于压力低于该温度下的液体蒸汽压，部分液体产生汽化。这种汽-液两相状态属于热力学不稳定状态，并且也违反了ISO标准关于流体是均匀和单相的的约定。在节流装置的选型计算中应该避免出现这种情况。 流动状态：
流量应该是恒定的，或流量只随时间做微小和缓慢的变化。本标准不适用于脉动流的流量测量。
流体的流动状态是用雷诺数Re来表征的,对于雷诺数Re ＞ 40000的湍流情况，流量与差压的开方具有确定关系。节流装置的计算和流量测量都是基于此的。当雷诺数Re ＜ 2000时，流体处于层流状态，流量与差压近似线形关系。而处于中间状态的过渡流，流量与压差不再具有上面的关系。利用流量与差压的开方成比例的计算方法和测量手段将会导致很大的误差。
由于上面谈到的流体的流动状态对测量精度的影响，ISO 5167-1标准和GB/T2624-93 都采用最小雷诺数作为判据，并且不同孔径比?对应的最小雷诺数是不同的，在有关的文档中包含不同取压方式下孔径比?和最小雷诺数对照表，设计人员可以查表得到。当使用如Intools计算程序时，程序会自动从数据库中查找该孔径比?值对应的最小雷诺数，如果计算的管道雷诺数小于最小雷诺数。系统会给出相应的提示。由于仪表设计人员无法改变流量值、无法调整管径，他们通常要向工艺专业反馈这一信息，强制计算可能导致孔板在使用中测量误差非常大。
此外流量测量要保证流体经过节流装置不发生相变,如果由于通过节流件的压降导致出现两相流，就违反了前面的约束-即流体在物理学和热力学上是均匀、单相的。在出现相变时，通过节流件的质量流量要小于按不可压缩流体理论计算的数值。并且在出现汽液相平衡时质量流量达到一个稳态值。因此使用不可压缩流体的计算公式会导致较大的误差。为了防止出现相变，ISO 5167标准规定：0.2 ≤?≤ 0.75 并且P2/P1≥0.75。增大
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孔板的直径可以减少在孔板上的压降，通过压降比限制在P2/P1≥0.75 条件，以保证在节流件的缩流处的压力大于该状态下的液体蒸气压、避免出现汽化。 流量元件的安装要求：
测量方法仅适用于流过圆形横截面的管线的流体，在测量处管道应被充满。 一次装置安装在管道中这样的位置—上游的流动状态接近于充分发展的流动剖面，且无旋涡。为此需要保证一定的上下游直管段长度。 使用条件：
流体流过测量段的流动是亚音速的，并且对管道的尺寸和管道雷诺数加以限制。ISO标准限制管道直径D不能小于50 mm ，并且管道内径D不能大于1200 mm,并且管道雷诺数不能低于3150，而且计算得到的节流孔的直径应大于12.5 mm 。
推荐由位于节流装置下游的阀来实现流量控制，位于上游的切断阀应该全开，而且最好采用闸阀(Gate)型。
3.2 管道雷诺数 ReD 的计算
雷诺数为表示惯性力和粘性力之比的无量纲的参数，用于表征流体的流动状况。 对流体上游条件和管道上游直径而言，即
ReD?4qm ??1?D或者在已知流速U1和运动粘度的条件下利用下式计算
ReD?对一次装置的节流孔或喉部直径来说：
?1D ?1ReD =Red / ?
3.3 气体膨胀系数 ? 的计算
对不可压缩流体其气体膨胀系数 ?=1 ；而对可压缩流体其气体膨胀系数 ? ＜ 1 ，其计算公式为：
??qm1??4?4
dC2?p?12在ISO 5167标准中给出的 ? 值是以实验确定的数据为依据的,对于喷嘴和文丘里管的气体膨胀系数 ? 是以热力学通用能量方程推导的。
对于标准取压装置(法兰取压标准孔板、角接取压标准孔板、标准喷嘴)，气体膨胀系数 ? 可以按照下面的经验公式计算。（该经验公式要求压差比 P2/P1 ≥ 0.75 ）
?1=1-（0.41+0.35?4）*?P/ (? P1)
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式中 ? --为等熵指数。
对于下游条件气体膨胀系数 ?2
?2??11??PP2
对于文丘里喷嘴、经典文丘里管、ISA 1932喷嘴，在P2/P1 ≥ 0.75条件下其气体膨胀系数 ? 的计算公式为：
?1?[(?? 3.4 流出系数C的计算
2/?1??41??(??1)/?1/2)()()] 1??4?2/?1??参见4.3.4节，流出系数的计算公式 3.5 节流装置的选型计算
节流装置的选型计算主要是已知满刻度流量、差压上限等条件,计算孔板直径。对设计人员来说首先要确定节流装置的类型，如流量元件是孔板还是喷嘴或文丘里管；取压方式为角接取压或是法兰取压等。其中法兰取压标准孔板、角接取压标准孔板和标准喷嘴被称为标准取压装置。此外还有其他一些非标准取压装置，用户可以根据被测介质的特点、压力损失的要求等选用不同类型的一次装置。
下面是不同取压装置的特点（包括适用的介质类型、压力损失、测量精度、直管段长度、加工制造、维护等） 3.5.1 标准孔板(ISO 5167-1)
适合于清洁、无腐蚀、无固体颗粒物的流体、流体在工作状态下不会出现凝结、结晶，对于夹带固体颗粒的液态流体在节流孔处不会出现积聚。
对气体测量而言，当测量气体中携带液滴时，可以选择带排净口Drain的孔板，对于液体测量而言，当液体中包含气泡时，可以选择带放空口Vent的孔板。如果忽略气体中携带的液滴、或液体中包含的气泡对测量的影响，测量精度将无法保障。
孔板的结构简单,它是由“薄” 的圆板开孔加工而成，孔板的开孔中心应该在管道的中心线上，并且在加工时要特别保证上游端面的粗糙度不能超过ISO标准的规定，由于孔板的下游端面留有斜角（锐角）以利于流体扩散，标准孔板也被称为“同心锐孔板” 。
孔板的加工、安装和维护方便、价格不高、并且能够保证一定的测量精度，所以得到了广泛的使用。但在孔板的安装使用时，要注意管道中流体的流向，孔板的上下游端面的加工要求是不一样的，如果孔板的安装方向出现错误，会给测量带来很大影响。通常孔板的制造厂会在孔板上标出正确的流向。
ISO 5167标准中将法兰取压:，角接取压，径距取压作为标准取压方式，在附录中介绍的Intools 和 InstruCalc计算程序中还介绍了缩流取压、管道取压的计算方法。
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