การวัด

ขนาดมิเตอร์วัดการไหล (Orifice / Venturi)

อัตราการไหลโดยมวล สัมประสิทธิ์การไหลออก C ค่าการขยายตัว ε ความดันสูญเสียถาวร Δϖ และความไม่แน่นอน ตาม ISO 5167-1 ถึง -4 (2022) — แผ่น orifice 3 แบบแท็ป หัวฉีด ISA 1932 / รัศมียาว และ Venturi แบบคลาสสิก

ค่าที่กรอกจะถูกจำไว้ในเบราว์เซอร์นี้

กรณีตัวอย่างและหน่วยแสดงผล

หน่วยแสดงผล

ชุดค่าตั้งต้น (Preset)

A. ของไหลและการไหล (Fluid & flow)

สถานะของไหล

ความดันต้นทาง p₁ (สัมบูรณ์)

bar abs

ผลต่างความดัน ΔP

mbar

อุณหภูมิ

°C

ของไหล water · ρ₁ = 999.00 kg/m³ · μ = 0.999 Pa·s

โจทย์ (Solve mode)

B. ท่อ (Pipe geometry)

วัสดุท่อ

ขนาดท่อ (Nominal size)

Schedule / Class

เส้นผ่านศูนย์กลางภายใน D = 102.30 mm (4.028 in)

C. ชนิดอุปกรณ์และตำแหน่งแท็ป

ตระกูลอุปกรณ์

ตำแหน่งแท็ป

แท็ปชิดแผ่นทั้งต้นและปลายทาง — L₁ = L₂′ = 0

D. อัตราส่วนเส้นผ่านศูนย์กลาง β

อัตราส่วนเส้นผ่านศูนย์กลาง β = d/D

รูคอคอด d = 51.15 mm · ตัวประกอบความเร็วเข้า E = 1.0328

ทำความเข้าใจ Orifice / Nozzle / Venturi (ISO 5167)

1. เครื่องมือคำนวณนี้ทำอะไร

ตรวจสอบและคำนวณมิเตอร์วัดการไหลแบบผลต่างความดัน (primary element) ตามมาตรฐาน ISO 5167:2022 — ครอบคลุม:

อัตราการไหลโดยมวล qm จากสมการหลัก (Eq 5.1) — สูตรเดียวกันทั้ง orifice / nozzle / Venturi
สัมประสิทธิ์การไหลออก C — orifice ใช้ RHG 8 เทอม, nozzle/Venturi ใช้สูตรปิดตาม ISO 5167-3/-4
ค่าการขยายตัว ε — สำหรับก๊าซ (ของเหลว ε = 1 พอดี)
ความดันสูญเสียถาวร Δϖ — orifice 60–70 %, nozzle 30–60 %, Venturi 10–20 % ของ ΔP — เป็นต้นทุนพลังงานปั๊มถาวร
ความไม่แน่นอน — รวมแบบ RSS ของ δC, δε, δD/d, δΔP, δρ ตาม ISO 5167-1 §8

2. สมการหลัก (ISO 5167-1 Eq 5.1)

สมการการไหลมาจาก Bernoulli ร่วมกับการอนุรักษ์มวลที่คอคอด:

q_{m} = \frac{C ε}{1 - β ^{4}} \frac{π}{4} d^{2} 2 Δ P ρ_{1}

E = 1/√(1−β⁴) — ตัวประกอบความเร็วเข้า แก้พลังงานจลน์ของความเร็วในท่อต้นทาง สำคัญที่ β สูง
(π/4)d² — พื้นที่หน้าตัดของคอคอด
√(2·ΔP·ρ) — รูปพลังงานจลน์ (Bernoulli) ของความเร็วที่ vena contracta
C — ตัวแก้เชิงประจักษ์ รวมการหดตัวของลำ การสูญเสียในชั้นขอบ และการขยายตัวของลำ
ε — ตัวแก้การอัดตัวของก๊าซ ปรับ ρ ตาม ΔP/p₁

3. ค่า C — RHG 8 เทอมสำหรับ orifice

Reader-Harris/Gallagher (1998) เป็นการถดถอยจากข้อมูลสอบเทียบแผ่น orifice มากกว่า 5,000 จุดทั่วโลก — สหสัมพันธ์มาตรฐานที่ ISO 5167-2 ยอมรับ แต่ละเทอมแทนผลทางกายภาพต่างกัน:

C = 0.5961 + 0.0261 β^{2} - 0.216 β^{8} + 0.000521 (\frac{1 0 ^{6} β}{R e _{D}})^{0.7} + (0.0188 + 0.0063 A) β^{3.5} (\frac{1 0 ^{6}}{R e _{D}})^{0.3} + (0.043 + 0.080 e^{- 10 L_{1}} - 0.123 e^{- 7 L_{1}}) (1 - 0.11 A) \frac{β ^{4}}{1 - β ^{4}} - 0.031 (M_{2}^{'} - 0.8 M_{2}^{' 1.1}) β^{1.3} + 0.011 (0.75 - β) (2.8 - D_{mm} /25.4) [if D < 71.12 mm]

ที่ β = 0.50 และ Re_D ปัจจุบัน ค่า C = 1.1766

กับดักที่พบบ่อย: แท็ปหน้าแปลนมี L₁ = L₂′ = 25.4/D_mm — ไม่ใช่ค่าคงที่ แต่ขึ้นกับขนาดท่อ (แท็ปชิดแผ่น: L₁ = L₂′ = 0; D-D/2: L₁ = 1, L₂′ = 0.47)

4. ค่า ε — เฉพาะก๊าซ

ของเหลวมี ρ เกือบคงที่ จึง ε = 1 พอดี ก๊าซมีความหนาแน่นลดลงเมื่อผ่านคอคอด — ε คือตัวแก้:

Orifice (ISO 5167-2 §5.4):
$ε = 1 - (0.351 + 0.256 β^{4} + 0.93 β^{8}) [1 - (p_{2} / p_{1})^{1/ κ}]$
Nozzle / Venturi (ISO 5167-3/-4 §5.4): ใช้สูตรปิดจากทฤษฎีหัวฉีดไอเซนโทรปิก — รูปฟังก์ชันต่างจาก orifice อย่างชัดเจน

ที่ ΔP/p₁ = 1.25 % ค่า ε = 1.0000 — เมื่อ ΔP/p₁ → 0 ค่า ε → 1

หมายเหตุสัญลักษณ์: ISO ใช้ ε ส่วน AGA Report 3 ใช้ Y — ค่าใกล้กันแต่ไม่เท่ากันทุกจุด เครื่องนี้รายงาน ε ตาม ISO

5. β — อัตราส่วนเส้นผ่านศูนย์กลาง

β = d/D ระหว่างรูคอคอดกับเส้นผ่านศูนย์กลางภายในท่อ — ISO 5167 กำหนด 0.10 ≤ β ≤ 0.75 (Venturi แคบกว่า)

β เล็ก (≤ 0.30): ΔP สูงสำหรับอัตราการไหลเดียวกัน ทรานสมิตเตอร์อ่านได้ชัด แลกกับความดันสูญเสียถาวรสูง
β กลาง (0.40–0.60): จุดสมดุล — ต้นทุนพลังงานพอประมาณ ความไม่แน่นอนต่ำ (δC ≤ 0.6 %)
β สูง (≥ 0.65): ΔP เล็ก ต้องใช้ทรานสมิตเตอร์ความละเอียดสูง ความไม่แน่นอนของ C โตขึ้น (1.5 % ที่ β = 0.75)

6. การขึ้นกับ Re_D

C ขึ้นกับเรย์โนลด์สของท่อ (Re_D = 4q_m/(πμD)) ไม่ใช่ของคอคอด · ที่ Re_D < 10⁵ เทอม T₂ และ T₃ มีผลชัด C ลดลงเมื่อ Re ต่ำ · ที่ Re_D > 10⁶ C เกือบคงที่ · ISO 5167-2 กำหนดขั้นต่ำ Re_D = 5,000

7. ความดันที่วัดได้ กับ ความดันสูญเสียถาวร

ΔP ที่วัด = ผลต่างที่ทรานสมิตเตอร์อ่าน (ที่ vena contracta) ใช้คำนวณการไหล · Δϖ ถาวร = ความดันที่หายไปจริง (ความดันปลายทางไม่กลับมาเท่าต้นทาง) เป็นต้นทุนพลังงาน

Orifice plate: 60–70 % — ลำที่ออกจากรูขยายตัวแบบคืนไม่ได้
Nozzle: 30–60 %
Venturi: 10–20 % — ส่วนบานออก ~7° คืนความดันจากความเร็ว จึงติดตั้งแพงแต่คืนทุนในค่าพลังงาน

ที่อุปกรณ์และ β ปัจจุบัน Δϖ/ΔP = 55.0 %

8. ความไม่แน่นอน (ISO 5167-1 §8 RSS)

(\frac{δ q _{m}}{q _{m}})^{2} = (\frac{δ C}{C})^{2} + (\frac{δ ε}{ε})^{2} + (\frac{2 β ^{4}}{1 - β ^{4}} \frac{δ D}{D})^{2} + (\frac{2}{1 - β ^{4}} \frac{δ d}{d})^{2} + \frac{1}{4} (\frac{δ Δ P}{Δ P})^{2} + \frac{1}{4} (\frac{δ ρ}{ρ})^{2}

δC/C ตาม ISO 5167-2 §5.3.3: 0.5 % (β < 0.20), 0.75 % (β = 0.60), 1.5 % (β = 0.75) สำหรับ orifice
δε/ε = 4·(ΔP/p₁) % ตาม ISO 5167-1 §8.2.3 (ก๊าซเท่านั้น)
δD/D, δd/d ≈ 0.1 % (แผ่นกลึงละเอียด) · δΔP/ΔP ≈ 0.5 % · δρ/ρ ≈ 0.2 %

งานซื้อขาย (custody transfer) ต้องการความไม่แน่นอนรวม < 1 % (AGA Report 3) งานกระบวนการยอมรับ 2–5 %· ค่าปัจจุบัน ±0.77 %

9. กรณีตรวจสอบของเครื่องมือ

ISO 5167-2:2022 Annex A.1 (D = 250 mm, β = 0.6 orifice แท็ปชิดแผ่น, อากาศแห้ง, ΔP = 50 kPa, p₁ = 0.99 MPa, T = 300 K) — เครื่องมือให้ C และ ε ตรงกับค่าในมาตรฐาน (0.6034 / 0.9871) ภายใน 0.2 %

ISO 5167-1:2022 — Part 1: General principles and requirements
ISO 5167-2:2022 — Part 2: Orifice plates (§5.3.2 สหสัมพันธ์ RHG)
ISO 5167-3:2022 — Part 3: Nozzles and Venturi nozzles
ISO 5167-4:2022 — Part 4: Venturi tubes
Reader-Harris, M. J. & Gallagher, J. E. (1998) — The equation for the discharge coefficient of orifice plates, Flow Meas. Instrum. 9:19–27
AGA Report No. 3 / API MPMS 14.3 — orifice metering สำหรับก๊าซธรรมชาติ
Miller, R. W. — Flow Measurement Engineering Handbook, 3rd ed. (1996)
Baker, R. C. — Flow Measurement Handbook, 2nd ed. (2016)

ผลการคำนวณเป็นค่าเบื้องต้น — DekEn ใช้วิธีมาตรฐานที่อ้างอิงได้ แต่ไม่ใช่สิ่งทดแทนวิศวกรวิชาชีพ (PE) โปรดตรวจสอบกับข้อมูลโครงการและมาตรฐานที่เกี่ยวข้องก่อนนำไปก่อสร้าง จัดซื้อ หรือออก RFQ

Indicative engineering results — DekEn implements published methods but is not a substitute for a licensed Professional Engineer. Verify against project data and applicable codes before construction, procurement, or RFQ.

ตรวจสอบแล้ว

ระดับ: ตรวจสอบแล้ว › วิธีมาตรฐาน › เบื้องต้น · ความหมายและหลักฐาน

ระบบจริงของคุณไม่ได้มีท่อเดียว

แบบจำลองระบบท่อแก้ทั้งระบบพร้อมกัน — วงรอบปิด ปั๊ม วาล์ว แรงดันกระชาก และการจำลอง 24 ชั่วโมง ลองต่อระบบท่อ 3 มิติ แล้วกดรันดูผลจริงได้เลย ไม่ต้องสมัครบัญชี · สร้างระบบท่อของคุณเอง บันทึกโปรเจกต์ และทำ safety study ได้ในแพ็ก Pro

ลองต่อระบบท่อ 3 มิติ ดูแพ็ก Pro