摘要:利用常(chang)壓氣體作爲流動(dong)介質，以流出系數(shu)平均相對誤差、線(xiàn)性度和不确定度(dù)爲評價指标，通過(guò)實流實驗。研究上(shàng)遊組合☂️管件對V 錐(zhuī)流量計 測量性能(neng)的影響。在上遊相(xiang)同阻流件條件下(xia)建模仿真,對V錐流(liu)量計和孔闆流量(liang)計的結構進行對(dui)比🔴。
0引言
　　V錐流量計(jì)尚未實現國際國(guó)内甚至行業範圍(wei)内的标✌️準化，目前(qian)僅獲得加拿大工(gōng)業部的天然氣密(mi)閉管輸交接準入(ru)認可、美國機械工(gōng)程師協會的制造(zào)認可等。自2003年以來(lai),國内也在積🌈極開(kāi)展對V錐流量計的(de)推廣和♻️使用工作(zuò)，然而生産廠家對(dui)量程比、壓力損失(shī)、精度等關鍵技術(shu)指标乃至安裝條(tiáo)件都直接⁉️采取美(mei)國MeCrometer公司産品說明(míng)書的方式。國内關(guan)于㊙️V錐流量計安裝(zhuāng)使用條件的實驗(yàn)研究鮮見報道。
　　對(dui)DN100球閥+ DN100單彎頭, DN150球閥(fá)+ DN150變DN100漸縮管,DN150球閥+ 90°單(dan)彎頭+ DN150變D100漸縮🥵管, DN150球(qiu)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻閥+90°單彎頭+DN150變DN100漸縮(suō)管+ 90°單彎頭這四種(zhong)阻流件組合形式(shì),通👨‍❤️‍👨過改變前直管(guan)段長度對V錐流量(liang)計的測量精度進(jin)行實流實驗，從而(ér)得出在上述四種(zhǒng)阻流件組合的工(gong)況,V錐流🙇🏻量計的測(cè)量性能變化趨勢(shì)。　還通過模拟仿真(zhen)對V錐流量計和 孔(kong)闆流量計 的結構(gou)進行對比。
1安裝條(tiáo)件對V錐流量計測(cè)量精度影響的實(shi)驗研究
1.1 V錐流量計(jì)的基準實驗
　　用于(yú)V錐流量計直管段(duan)長50D,後直管段長3D,管(guǎn)道内流體流動👅爲(wèi)充分發展的淌流(liú)狀态06團團團[51。前期(qī)大量文獻表明，前(qián)直管段長度達到(dào)50D時,可以認爲流場(chang)已經充分發♈展:同(tong)時，後直管㊙️段達到(dao)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼3D,不會影🌍響V錐量計(jì)的流出系數。故上(shàng)遊阻🌂流件實驗結(jié)果均按❤️照前直管(guan)🐇段50D,後直管段3D爲基(ji)準進行比較，從而(ér)得到流出系數㊙️和(hé)流出系數相對誤(wù)差的變化㊙️情況。
1.2.上(shang)遊阻流件對V錐流(liú)量計測量精度影(ying)響的實驗研🈲究.
1.2.1. 上(shàng)遊阻流件類型一(yi) DN100球閥+ DN100單彎頭的實(shí)驗研究
　　阻流件類(lèi)型爲DN100球閥+ DN100單彎頭(tóu)的雷諾數流出系(xi)數曲🔞線圖如🚩圖1所(suǒ)示，從圖中可以看(kàn)出,在雷諾數大于(yu)80 000時❄️随着前直管段(duàn)長度☁️的縮短，流出(chū)系數呈遞增趨勢(shi):當雷諾數小于80 000時(shi)，流出系數随前直(zhi)管段長度變化無(wú)明顯增減趨勢,無(wu)法進行有規律的(de)判斷。同時和基準(zhun)實驗數據相差比(bi)較大,當雷諾數在(zài)250 000那點時,基準實驗(yan)的數據和其他的(de)很接近。

　　從表1可以(yi)看出，當直管段長(zhǎng)度小于3D時，随着直(zhí)管段長✉️度🛀🏻的縮㊙️短(duan)🈚，平均相對誤差呈(cheng)遞增趨勢:當直管(guan)段長度大于3D時，平(ping)均相🍉對誤差變化(huà)不大。此變化趨勢(shi)也可見圖2所示。

1.2.2上(shang)遊阻流件類型- -DN150 球(qiú)閥+ DN150變DN100漸縮管的實(shi)驗研究
　　阻流件類(lèi)型爲DN150 球閥+ DN150變DN100漸縮(suō)管的雷諾數流出(chū)系數曲線圖如圖(tú)3所示，從圖中可以(yǐ)看出,随着前直管(guan)段長度的改變,流(liu)出系數基🙇🏻本不變(bian)，但略小于基準實(shi)驗流出系數。

　　從表(biǎo)2和圖4可以看出,在(zai)該工況下，雖然存(cún)在流.出系數相對(dui)誤差,但前直管段(duan)長度對流出系數(shù)的影響基本可以(yi)忽略，且相對誤❌差(chà)也不是很大。

1.2.3. 上遊(yóu)阻流件類型- -DN150球閥(fá)+90*單彎頭+DNI50變D100漸縮管(guǎn)的實驗研🔆究
　　阻流(liu)件類型爲DN150球閥+90°單(dān)彎頭+ DN150變DN100漸縮管的(de)雷諾數流出系數(shù)曲線🚶‍♀️圖如圖5所示(shì)，從圖中可以看出(chu),随着前直管段長(zhang)度的縮短，流出系(xì)數呈遞減趨勢。

　　從(cóng)表3和圖6可以看出(chu)，随着前直管段長(zhang)度的增長，流出系(xì)🌈數相對誤差呈減(jiǎn)小趨勢。


1.2.4. 上遊阻流(liú)件類型一-DN150球閥+90°單(dan)彎頭+DN150變DN100漸縮管+90°單(dan)彎頭的實驗研究(jiū)
阻流件類型爲DN150球(qiu)閥+ 90°單彎頭+ DN150變DN100漸縮(suo)管+90°單彎頭的雷諾(nuò)數流出系數曲線(xian)圖如圖7所示，流出(chū)系數均略大于基(ji)準實♋驗流出系數(shù)，且💞改變前直管段(duàn)長度對流出系數(shu)的影響很小。

從表(biao)4和圖8可以看出，平(píng)均相對誤差與前(qián)直管段長度無明(ming)顯關系，且偏差均(jun1)不大。

2V錐流量計和(he)孔闆流量計結構(gou)的模拟仿真對比(bǐ)
　　V錐流量計作爲一(yi)-種新型的差壓式(shi)流量計,其工作原(yuán)理和孔闆💋流量計(jì)相同。介質通過V錐(zhui)時,由于阻流件V錐(zhui)的存💚在，使得流體(tǐ)的🐉流過面積發生(sheng)變化，從而流速發(fā)生變化。根據伯努(nǔ)利方程，流速🔴的變(biàn)化引起.壓力的變(biàn)化，該壓力的變化(huà)與介質的流速之(zhi)間存🌏在一

　　變DN100漸縮(suō)管+90°單彎頭的流出(chu)系數相對誤差曲(qǔ)線定的關系🐕。因此(ci)✍️，可通過測量錐體(ti)前後的差壓達到(dao)測量流體🐕流量的(de)目👈的。雖然與孔闆(pǎn)原理一樣，但是最(zui)本質的區别在于(yú)孔闆爲🔆中心收縮(suō)型節🔴流裝置,而V錐(zhui)爲邊壁收縮型節(jie)流裝置。
　　測量範圍(wéi)窄是制約孔闆流(liú)量計使用的主要(yào)原因。--方面由于孔(kong)闆的流出系數随(suí)雷諾數的變化而(er)變化較大,另一方(fāng)面孔闆的突然節(jiē)流導緻孔闆後産(chan)生較大的漩渦🚶‍♀️，該(gāi)漩渦的存在直接(jiē)導緻測量的差壓(yā)信号噪聲較大;而(ér)💃V錐流量計克服了(le)以上的缺點。如圖(tu)9所示,V錐🙇‍♀️流量計是(shì)由與管道同軸的(de)内部節流件V錐和(he)取壓裝置組成，流(liu)體經過時并不像(xiàng)孔闆那樣突然改(gai)變流體的流動📐狀(zhuàng)态，而是介質随着(zhe)錐體的方向向邊(biān)壁收縮，該錐體起(qi)到調整介質流動(dòng)狀态的作用,重塑(sù)了流束曲線，使流(liu)體的流動更加穩(wěn)🚶定。實踐證明，相比(bǐ)♻️于孔闆流量計,V錐(zhuī)流量計的流出💰系(xi)數随雷諾數的變(bian)化基本不變，且需(xu)要較短的前🈲直管(guǎn)💃段。

　　實流實驗的結(jié)果表明，即使上遊(you)存在各種不同類(lèi)型的阻流件時,對(dui)于V錐流量計來說(shuō)隻需3D的前直管段(duan)即可保證計量精(jing)度在+0. 5%的範圍之内(nei),而對于孔闆來說(shuo)則需要10D甚至30D的前(qián)直管段才能達🍉到(dao)同V錐的同📱等精度(dù)。爲🎯了更好的從本(ben)質上來分析兩種(zhǒng)差壓式流量計的(de)差異，采用CFD軟件Fluent分(fen)别對兩種流量計(ji)在上遊存在相同(tong)阻🍓流件即球閥+90°彎(wan)頭)時的情況進行(háng)建模仿真。仿真的(de)錐體和孔✊闆部分(fen)的壓力雲圖以及(jí)速度矢量圖如圖(tú)10至圖13所示。

　　對比圖(tu)10與圖12不難發現，V錐(zhuī)的下遊取壓在錐(zhui)體尾部，避開了漩(xuán)渦較大的區域,處(chu)在一個速度較爲(wèi)平穩🛀的區☂️域。而孔(kong)闆的下遊取壓剛(gāng)好處在漩渦區域(yù)，漩🌈渦的存✊在導緻(zhì)了孔闆下遊的壓(ya)力信号的采集存(cún)☔在較大的幹擾。因(yin)此🌐，采用同樣的差(chà)壓變🔴送器對兩種(zhong)流量計進行測量(liàng)時,V錐流量計的差(chà)壓信号的信噪比(bi)要明顯高于孔闆(pǎn)。
　　如此，在流體流過(guò)V錐時，流體介質的(de)方向會随着錐體(tǐ)的🔞邊壁慢慢向管(guan)壁收縮，如圖11所示(shì)，流過錐體之後形(xíng)成漩渦，無論錐體(tǐ)前端的流體的流(liú)動是否得到充分(fèn)發展，在錐體尾部(bu)還是會存在❤️一個(ge)速度相對平穩的(de)區域。而對于孔闆(pǎn)而言，它的這種結(jie)構使😘得流束在管(guan)💁道中心突然💁收縮(suō)，在下遊取壓處産(chan)生較大的漩渦，前(qian)端流體是否充分(fèn)發展将會對漩渦(wō)的特性産生不确(què)定性的影響，這就(jiu)☁️直接影響着差壓(yā)信号的測量。因此(cǐ),在;孔闆和V錐流量(liang)計的上遊均存在(zài)相同㊙️阻流件時，流(liu)✨體的未充分發展(zhan)對V錐流量計的測(ce)量産生的影響較(jiao)🔞小，而對于孔闆産(chan)生的影響較大，即(ji)在保證同樣精度(du)下，V錐所需要的前(qián)直管段相📞比于孔(kong)闆要短。
3總結
　　對DN100球(qiú)閥+DN100單彎頭,DN150球閥+DN150變(bian)DN100漸縮管,DN150球閥+90°單彎(wan)頭+DN150變D100 漸縮⭐管,DN150球閥(fa)+ 90°單彎頭+DN150變DN100漸縮管(guan)+90°單彎頭這四種阻(zu)流件組🔆合形式，通(tong)過改變前直管段(duan)長度對V錐流量計(ji)的測量精度✊進行(háng)實流實驗,發現當(dāng)後直管段長度不(bu)變♈時,随着前直管(guǎn)段長度變短，流出(chu)系數相㊙️對誤差随(sui)之變大。爲V錐流量(liang)計在以上四種阻(zu)流件組合條件下(xia)，前直管段💋長度變(bian)化跟流出系數的(de)變化趨勢圖📐和雷(léi)諾數跟流出系數(shù)的關系變化提供(gong)了參考。通過對V錐(zhuī)流量計和孔📞闆流(liu)量計結構的模🧑🏽‍🤝‍🧑🏻拟(ni)仿真對比，得到當(dāng)🌍孔闆和V錐流量計(ji)的上遊均存在相(xiang)同阻流件時,流體(tǐ)的未充分發展對(dui)V錐流量計的測量(liang)産💯生的影響較小(xiao)而對于孔闆産生(shēng)的影響較大，即在(zài)保證同樣精度下(xia),V錐所需🏃要的前直(zhi)管段相比于孔闆(pǎn)要短。

以上内容源(yuán)于網絡，如有侵權(quan)聯系即删除!