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渦輪流量計(jì)精度與直管段長度之關(guān)系
Updated:2019-5-13 9:58:26 Browse:2015 Close window Print this page
 [導(dǎo)讀] 影響渦輪流量計(jì)精度的主要外部因素是流體的流動(dòng)狀態(tài),渦輪流量計(jì)特性曲線要保持良好的線性關(guān)系,流過流量計(jì)的流體應(yīng)為充分發(fā)展的流型。對流量計(jì)的精度和直管段的預(yù)測,為不同精度要求的渦輪流量計(jì)選擇適當(dāng)長度的直管段提供了理論參考。
 
    渦輪流量計(jì)是一種速度式流量儀表,由于具有結(jié)構(gòu)緊湊、測量精度高、反應(yīng)速度快、測量范圍廣、價(jià)格低廉和安裝方便等優(yōu)點(diǎn),而得到廣泛應(yīng)用。對于貿(mào)易結(jié)算計(jì)量,流量計(jì)的精確度是至關(guān)重要的。影響渦輪流量計(jì)精度的主要外部因素是流體的流動(dòng)狀態(tài),渦輪流量計(jì)特性曲線要保持良好的線性關(guān)系,流過流量計(jì)的流體應(yīng)為充分發(fā)展的流型。
 
    1.旋轉(zhuǎn)系數(shù)與下游直管段長度之間的關(guān)系
 
    旋轉(zhuǎn)流的旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度用旋轉(zhuǎn)系數(shù)來表示,旋轉(zhuǎn)系數(shù)定義為角動(dòng)量通量與軸向動(dòng)量通量的比值:
 
        (1)
 
    式中:ω -- 周向速度;
          u -- 軸向速度;
          R -- 管道半徑;
          A -- 流體流過的橫截面積;
          ρ -- 密度。
 
    對于圓管內(nèi)的旋轉(zhuǎn)流,在r=0.95R處的旋轉(zhuǎn)角度最大,即:
 
        (2)
 
    采用多項(xiàng)迭代的方法,可編程計(jì)算出在某個(gè)值時(shí)(X 為圓管直徑D的倍數(shù))滿足一定精度的Sw值:
 
    Sw=be-cX                          (3)
 
    常數(shù)b和c與流體性質(zhì)、雷諾數(shù)和流量有關(guān),需要通過實(shí)驗(yàn)確定。對于不可壓縮流體,b=0.030~0.085,c=0.10~0.50。一般來說,流量越大,旋轉(zhuǎn)流的衰減越大,由式(3)可以看出,旋轉(zhuǎn)流發(fā)生后的直管段越長,旋轉(zhuǎn)流的強(qiáng)度越弱,對渦輪流量計(jì)精度的影響越小。
 
    2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果分析
 
    為了在實(shí)驗(yàn)過程中能得到理想的旋轉(zhuǎn)流體,實(shí)驗(yàn)中采用了模擬多種強(qiáng)度旋轉(zhuǎn)流的發(fā)生器,旋轉(zhuǎn)流發(fā)生器安裝在流量計(jì)上游來流的起始點(diǎn)處。
 
    實(shí)驗(yàn)采用稱量法,記錄電子稱上的質(zhì)量脈沖數(shù)N,N乘以質(zhì)量脈沖常數(shù)(0.08333),即得到質(zhì)量值(kg),同時(shí)記錄時(shí)間和渦輪變送器的脈沖數(shù),在每個(gè)流量點(diǎn)重復(fù)做三次,記錄三組數(shù)據(jù),共選擇5個(gè)流量點(diǎn)來覆蓋渦輪流量計(jì)的測量量程。流量Q=0.08333N/t,儀表系數(shù)為:
 
        (4)
 
    儀表系數(shù)K與旋轉(zhuǎn)數(shù)Sw成線性關(guān)系,儀表精度為:
 
        (5)
 
    其中α、d均為待定系數(shù)。
 
    根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得多組脈沖數(shù)和流量數(shù)據(jù),可計(jì)算出儀表精度δ值。按δ-X方程及δ和X數(shù)據(jù)進(jìn)行最小二乘法回歸,可確定α和d的數(shù)值。一般來說,對不可壓縮流體,α=1.15~2.20,d=0.016~0.11。
 
    3.直管段長度和流量計(jì)精度的初步預(yù)測
 
    在工程設(shè)計(jì)中,根據(jù)流體性質(zhì)、流量和雷諾數(shù)確定α和d值。這樣,按照式(5)就可以依不同的流量計(jì)精度要求,對直管段長度進(jìn)行初步預(yù)測,或確定直管段長度后,對流量計(jì)的精度做初步預(yù)測。
 
    當(dāng)δ=0.2%時(shí),不同流量下所需直管段長度見表1。
 
表1 不同流量下所需直管段長度
 
d 0.0165 0.0385 0.0578 0.0755 0.0801 0.0910 0.106 X 145.05 62.16 41.41 31.70 29.88 26.30 22.58
 
    當(dāng)X=30時(shí),不同流量下儀表精度見表2。
 
表2 不同流量下預(yù)測的儀表精度
 
d 0.0165 0.0385 0.0578 0.0755 0.0801 0.0910 0.106 δ 1.33 0.69 0.39 0.23 0.20 0.14 0.10
 
    對流量計(jì)的精度和直管段的預(yù)測,為不同精度要求的渦輪流量計(jì)選擇適當(dāng)長度的直管段提供了理論參考。
 
    4.結(jié)語
 
    (1)旋轉(zhuǎn)數(shù)Sw與X成指數(shù)關(guān)系,即隨著下游距離X的增加,旋轉(zhuǎn)流強(qiáng)度以指數(shù)方式衰減。指數(shù)系數(shù)c和α值與介質(zhì)的性質(zhì),雷諾數(shù)等參數(shù)有關(guān)。
    (2)對于任一旋轉(zhuǎn)流源,隨著下游距離的增加,在大流量區(qū)旋轉(zhuǎn)流強(qiáng)度衰減速度快,而在小流量區(qū),旋轉(zhuǎn)流強(qiáng)度衰減速度要慢一些,因此,對小流量的流量計(jì)管道設(shè)計(jì)中需要加長直管段,以減少旋轉(zhuǎn)流對流量計(jì)精度的影響。
    (3)不論旋轉(zhuǎn)流的方向如何,流量計(jì)越靠近旋轉(zhuǎn)流源,流量計(jì)的精度δ越差,流量計(jì)精度可以按式(5)進(jìn)行初步預(yù)測。
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