渦(wō)街流量計 在(zài)實際應用中(zhong)，使用介質對(dui)其測量帶來(lai)多大的附加(jia)誤💞差尚不明(ming)确。利用在以(yi)空氣爲介質(zhi)的音速噴嘴(zui)法氣體流量(liàng)标準裝置和(hé)以蒸汽爲介(jiè)質的蒸汽流(liu)量标準裝置(zhi)的比對試驗(yan)，對🚶在空氣和(hé)蒸汽介質🏃🏻‍♂️下(xia)渦街流👨‍❤️‍👨量計(jì)的流量特性(xing)進行對比研(yán)♌究，得到儀♈表(biao)系數在不同(tong)介質下變🔅化(hua)曲線和趨勢(shì)，并對試驗☀️結(jie)果進行分析(xi)解釋。
一、卡門(mén)渦街的基本(běn)原理
　　如圖1所(suǒ)示，在測量管(guǎn)道中垂直地(di)插入一非流(liú)線型阻流體(tǐ)🌍，也♻️稱😄發生體(tǐ)。随着流體流(liú)動，當管道雷(léi)諾數🏒達到🌍一(yi)定值時，在發(fā)生體兩側就(jiu)會交替地分(fèn)離出👨‍❤️‍👨卡門渦(wo)街。漩渦🚶頻率(lǜ)f與流經發生(shēng)體兩側的平(píng)均流♍速U1之間(jian)的關系可表(biao)示爲：

　　式中：f——漩渦頻(pín)率，Hz；Sr——斯特勞哈(hā)爾數；U1——發生體(tǐ)兩側的平均(jun1)㊙️流速，m/s；d——發生體(tǐ)迎流面的寬(kuan)度，m。
二、試驗裝(zhuang)置和儀表
1.蒸(zhēng)汽流量标準(zhun)裝置
　　蒸汽冷(lěng)凝稱重法是(shi)指蒸汽流過(guò)被檢表後，通(tōng)過冷凝器全(quan)部冷凝成常(cháng)溫水并由電(dian)子秤稱量，再(zai)根據測量被(bèi)檢表處㊙️的壓(ya)力和📱溫度得(dé)到密度，進而(er)得到📧被檢表(biǎo)處的标♋準體(tǐ)積🔞量。
　　冷凝稱(chēng)重法蒸汽流(liu)量标準裝置(zhì)（以下簡稱“蒸(zheng)汽裝置🥵”）是國(guó)内唯一采用(yòng)蒸汽實流标(biao)定的蒸汽流(liú)量标準裝置(zhì)。該裝置以過(guo)熱蒸汽作爲(wèi)檢定介質，對(duì)蒸汽流量儀(yi)表進行實流(liú)标定，檢定🤩流(liu)量範圍爲（2.5～10000）kg/h，其(qí)精度⛹🏻‍♀️等級爲(wei)0.1級。該裝置可(ke)以開展DN200以⛷️下(xià)口徑 渦街流(liu)量計 、彎管、 V錐(zhuī)流量計 、分流(liú)旋翼、 孔闆流(liu)量計 、 旋進漩(xuán)渦流量計 等(deng)多種蒸汽流(liu)量計的檢定(dìng)、校準及相關(guan)檢測。
2.音速噴(pēn)嘴法氣體流(liú)量标準裝置(zhì)
　　文丘裏噴嘴(zuǐ)是個孔徑逐(zhu)漸減小的流(liú)道，孔徑最小(xiǎo)⛱️的🛀🏻部分稱爲(wèi)噴嘴的喉部(bù)，喉部的後面(miàn)有孔徑逐漸(jiàn)擴大的流道(dào)。當氣體通過(guo)❄️噴嘴時，喉部(bu)的氣體流速(sù)🐕将随着節流(liú)壓力比減🚶‍♀️小(xiao)而增大。當節(jiē)流壓力比小(xiao)到一定值時(shi)，喉部流速達(dá)到最大流速(su)——音速。此時若(ruò)再減小節流(liú)壓力比，流速(sù)（流量）将保持(chi)🌂音速不變，不(bu)🔴再受下遊壓(ya)👈力的影響，而(ér)隻與噴嘴入(rù)口處的滞止(zhǐ)壓力和溫度(dù)有關🏃‍♂️，此時的(de)☂️噴嘴稱爲✏️音(yin)速噴嘴，流量(liàng)方程式爲

　　式(shì)中：qm——流過噴嘴(zuǐ)的質量流量(liàng)；A*——音速噴嘴喉(hóu)部面積；C——流出(chu)系數；C*——臨界流(liu)函數；P0——音速噴(pen)嘴入口處滞(zhi)止絕對壓🐇力(li)；T0——音速噴嘴入(ru)口處滞止🧡絕(jué)對溫度；R——通用(yòng)氣體常數👣；M——氣(qi)體千摩爾質(zhi)量。
　　從式（2）可以(yǐ)看出，一種喉(hou)徑的噴嘴隻(zhi)有一個臨界(jie)流量值，噴嘴(zui)入口的滞止(zhǐ)壓力和滞止(zhǐ)溫度不變時(shí)，通⭕過噴嘴的(de)流量也不變(biàn)，正是由于此(cǐ)特性使音速(sù)噴嘴作爲🔱标(biao)準件廣泛應(yīng)用于氣體流(liu)量标準裝置(zhì)中。
　　音速噴嘴(zui)法氣體流量(liàng)标準裝置（以(yi)下簡稱“空氣(qi)裝🈲置”）采🐅用臨(lin)界流文丘裏(li)噴嘴作爲标(biāo)準表，該檢定(ding)裝♋置擴展不(bú)确定度（k=2）達到(dào)0.25%，流量範圍爲(wèi)（2.5~10000）m3/h，可開展DN15～DN300口徑(jìng)的渦街、渦輪(lún)、容積⭐式等氣(qi)體流量儀表(biao)的檢定/校準(zhǔn)工作。該設備(bei)主要由羅茨(ci)真空泵提供(gòng)負壓，與傳統(tong)采用水環真(zhēn)空泵相比，可(ke)節約電能損(sǔn)耗60％以上。地下(xia)循環通風系(xi)統，提高了氣(qi)體流場的穩(wen)定性（壓力波(bō)動在1％以内，溫(wēn)度波動在0.1℃以(yǐ)内）。
3.所用的渦(wo)街流量計
　　本(ben)次特别訂制(zhi)了DN25、DN40、DN50、DN80、DN100、DN150共6台渦街(jie)流量計。該渦(wō)街流量計體(tǐ)積流量⛹🏻‍♀️的精(jing)度等級爲1.5級(jí)，其主要應用(yòng)于測量和輸(shu)出氣體、蒸汽(qi)和液🚶‍♀️體的瞬(shùn)時體積流量(liàng)。其流體溫🌐度(du)範圍從-200℃~400℃、可測(ce)量和輸🍉出流(liu)體的瞬時體(ti)積流量。該渦(wo)街流量計有(you)内置的溫度(du)傳感器，可以(yǐ)🏃‍♂️測量和輸🔆出(chū)溫度信号，有(yǒu)内置豐富的(de)軟件計算功(gōng)能，可以實現(xiàn)對飽和蒸😘汽(qì)的質量流量(liang)的測量。
考慮(lǜ)試驗條件，具(ju)體測量範圍(wéi)如表1所示。
三(sān)、不同介質下(xia)的對比試驗(yan)研究
1.試驗方(fang)案
　　在空氣裝(zhuang)置和蒸汽裝(zhuang)置中以标準(zhǔn)安裝條件對(duì)DN25、DN40、DN50、DN80、DN100和DN150渦街流量(liang)計各做2組試(shì)驗進行比對(dui)，依次從最小(xiao)流量到20%、40%、60%、80%、100%最大(dà)流量，共計6個(ge)流量點，每個(ge)流量點重複(fú)檢定7次。在空(kōng)氣裝置中用(yong)标準表（噴嘴(zui)組合）法做1組(zu)試驗，計算得(de)到儀表系數(shu)、重複性等數(shu)據；在蒸汽裝(zhuāng)置中用稱重(zhong)法做1組試驗(yàn)，再計算儀表(biǎo)系數、重複性(xìng)等相關數據(jù)，比較兩組數(shù)據差異和聯(lian)系。
2.各口徑渦(wo)街流量計試(shì)驗情況
（1）DN25試驗(yan)
　　儀表系數和(hé)流量曲線關(guan)系如圖2所示(shi)。從圖2中不難(nán)發現該渦街(jie)流量計在空(kong)氣裝置上的(de)儀表系數偏(piān)⭐高于在蒸汽(qì)裝置上的儀(yi)表系數。但在(zài)0.8qmax時，在空氣裝(zhuang)置上的🚶‍♀️儀表(biǎo)系數有明顯(xiǎn)下降，分析原(yuan)因認爲，DN25管線(xian)是在DN50管線基(jī)礎上通過變(biàn)徑實現的，可(kě)能🌈在大流量(liàng)時造成流場(chang)不穩或測壓(yā)偏低造成标(biao)🏃🏻準量偏高。







（2）DN40試驗
　　儀表(biǎo)系數和流量(liàng)曲線關系如(ru)圖3所示。從圖(tú)3中不難發現(xian)，該🔴渦✨街💋流量(liang)計（剔除個别(bié)流量點）在空(kōng)氣裝置上的(de)儀表🔴系數逐(zhú)漸減小，而在(zài)蒸汽裝置上(shang)的儀表系數(shù)則逐漸增加(jia)。在0.6qmax時，兩者儀(yi)🛀表系數基本(běn)重合。
（3）DN50試驗
　　儀(yi)表系數和流(liú)量曲線關系(xi)如圖4所示。從(cóng)圖4中不難發(fā)現🐕，其規律🍓和(hé)DN40渦街流量計(jì)規律基本一(yī)緻，即在空🌍氣(qi)裝💰置上的儀(yí)表系數逐♈漸(jiàn)減小，而在蒸(zheng)汽裝置上的(de)儀表系數則(ze)逐漸增加，在(zai)靠近0.6qmax時，兩者(zhě)儀表系數重(zhong)合。
　　空氣裝置(zhì)的DN40管線和DN25管(guan)線是在DN50管線(xian)的基礎上變(biàn)徑實現的。比(bi)較圖2、圖3和圖(tú)4中空氣裝置(zhi)上的儀表系(xi)數-流量曲線(xian)圖，可發現，在(zài)大流量時，随(suí)着口徑的減(jian)小，儀表系🈲數(shù)減小的越來(lai)越快。
（4）DN80試驗
　　儀(yi)表系數和流(liu)量曲線關系(xì)如圖5所示。從(cóng)圖5中不難發(fā)現，該渦街流(liú)量計在空氣(qi)裝置上的儀(yi)表系數逐漸(jian)減小，而🆚在蒸(zhēng)汽裝置上的(de)儀表系數則(zé)逐漸增加🈲。在(zài)0.8qmax時，兩者儀表(biao)系數基本重(zhong)合。
（5）DN100試驗
　　儀表(biao)系數和流量(liàng)曲線關系如(rú)圖6所示。從圖(tu)6中不難發🥵現(xiàn)🙇🏻，該渦街🧑🏾‍🤝‍🧑🏼流量(liàng)計在空氣裝(zhuang)置上的儀表(biǎo)系數一直大(da)于在蒸汽裝(zhuang)置上的儀表(biǎo)系數，且線性(xìng)度較好，而在(zài)蒸汽裝置上(shàng)的儀表系數(shù)則逐漸增加(jia)。
（6）DN150試驗
　　儀表系(xì)數和流量曲(qǔ)線關系如圖(tu)7所示。從圖7中(zhong)可以看出，該(gāi)渦街流量計(ji)在空氣裝置(zhì)上和蒸汽裝(zhuāng)置上的線性(xìng)度都較差。在(zai)空氣裝置上(shang)，其儀表系數(shu)先增大後減(jian)小；而在蒸汽(qì)裝置上，其儀(yi)表系數則先(xian)減小後增大(da)。
四、試驗結論(lun)
1.除DN100渦街流量(liang)計外，其他5台(tái)渦街流量計(ji)在空氣裝置(zhì)上的特性基(ji)本一緻，即在(zai)大流量時，儀(yi)表系數會有(you)📱一個較明顯(xian)下降。
2.各口徑(jìng)的渦街流量(liàng)計在蒸汽裝(zhuāng)置上的特性(xing)基本一❗緻☂️，即(jí)儀表系數随(sui)着流量的增(zēng)大而增大。
3.就(jiù)比較單台流(liu)量計在空氣(qi)裝置和蒸汽(qi)裝置上的儀(yi)🍓表系數而言(yan)，六台渦街流(liú)量計的規律(lü)基本一緻，即(ji)渦街流量計(ji)在空📧氣裝置(zhì)上的儀表系(xi)數偏高于在(zai)蒸汽裝置上(shàng)的儀表系數(shù)，但因實驗數(shù)據量比較小(xiao)，還無法⭐定量(liàng)地給出偏差(chà)量。
4.初步結論(lun)：由于受黏度(du)、溫度等因素(su)的影響，渦街(jiē)流量計以空(kōng)氣爲介質的(de)儀表系數和(he)以蒸汽爲介(jie)質的儀表系(xi)🌈數存在差異(yi)，但差别量較(jiao)小，具體差别(bie)量則需要在(zai)後續🏃‍♀️大量實(shi)驗的基礎上(shàng)總結分析後(hòu)給出。
5.每個口(kǒu)徑的渦街流(liu)量計在儀表(biǎo)系數與流量(liàng)的曲線💃圖上(shàng)，以🚩蒸汽和空(kōng)氣爲介質均(jun)有一個交彙(hui)點。在交彙點(diǎn)，儀表系數相(xiang)同。這就提供(gong)了一種可能(neng)：設計一台具(jù)✊有交彙點儀(yi)表系數的⁉️渦(wo)街流量計，在(zài)保證一定測(ce)量✏️誤差的情(qíng)🐆況下，既可💃🏻測(cè)空氣，又可測(ce)蒸汽。

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