摘(zhāi)要:由于整套(tao)實驗室标定(dìng)裝置價格昂(ang)貴,氣液标準(zhǔn)裝置無法全(quan)面覆蓋,對于(yú)不同介質渦(wo)街流量計
無(wu)法實現計量(liang)檢測,通過對(dui)渦街流量計(ji)測量特性做(zuo)😘簡要介紹,在(zài)理論分析可(ke)行性的前提(tí)下,結合兩套(tao)标準裝置在(zai)不同介質、相(xiàng)同溫度下對(dui)儀表K系數進(jin)行标定對比(bǐ)的現場實驗(yàn),實驗結果表(biǎo)明,外部條件(jian)幾何相似時(shí),若渦街流量(liàng)計的雷諾數(shu)在相應精度(dù)區間内時,斯(si)特羅哈爾數(shù)Sr近似于穩定(ding)常數值,則其(qi)儀表K系數㊙️近(jin)乎相似,利用(yòng)不同介質檢(jian)測出🔅的流量(liàng)計誤差有一(yi)定參考價值(zhí)。
引言
渦街流(liú)量計是基于(yu)馮卡門發現(xian)的渦旋穩定(dìng)性理論，通過(guò)測量穩定的(de)漩渦頻率而(er)實現流量計(ji)量的,而漩渦(wo)産生的頻率(lü)隻與流體流(liu)速、斯特羅哈(ha)爾數Sr、漩渦發(fā)生體的形狀(zhuang)和特征寬度(du)b有關。渦街流(liú)量計輸出與(yǔ)流量成正比(bi)的脈沖信号(hao)。斯特羅哈爾(ěr)數Sr與漩渦.發(fa)生體形狀及(ji)雷諾數有關(guān),因此雷諾數(shù)與渦街流量(liàng)計有着精密(mi)的關聯。雷諾(nuo)數是一種用(yòng)來表征流體(ti)流動情況的(de)無量綱數，物(wù)理😘上表示慣(guan)性力和黏性(xìng)力量級之比(bǐ)，利于雷諾數(shu)可區分流體(ti)的流動是層(ceng)流還是紊流(liu)。當流體流經(jīng)的兩根管子(zi)的外部幾何(hé)條件相似時(shí),如果雷諾數(shu)相等，則對應(ying)微團🧑🏽🤝🧑🏻的慣性(xìng)力和黏性力(lì)之比相✌️等，也(ye)就是流體流(liú)動狀态幾何(he)相似。實際應(ying)用中,在漩渦(wō)發生體形狀(zhuang)固定時，雷諾(nuò)數🌍Re在2x104~7x106時,斯特(tè)羅哈爾數在(zai)此雷諾數範(fan)圍内👄，基本是(shì)--個常數。本文(wen)通過實驗方(fang)法對渦街流(liú)量計🔆在上述(shu)雷諾數區間(jian)🈚内,在同口徑(jìng)相同溫度下(xià),利用不同☀️介(jie)質進行計量(liang)标定,繪制成(chéng)曲線,并🌈對實(shí)驗結果進行(hang)分析和解釋(shì)。
1測量原理和(hé)方法
卡門渦(wō)街現象是指(zhi)流體遇到垂(chui)直插人管道(dào)中的非流線(xiàn)⭐型阻流件時(shi),會繞過阻流(liú)件流動,産生(shēng)漩渦分離💯的(de)現象,形成有(yǒu)規則的漩渦(wo)列,而左右兩(liǎng)側漩渦的旋(xuan)轉方向是相(xiàng)反的根據卡(kǎ)門渦街原理(lǐ),漩渦發生頻(pín)率與管内平(píng)均流速u有以(yǐ)下關系:
式中(zhōng):b爲阻流件寬(kuan)度,m;u爲流經流(liu)量計的平均(jun1)流速,m/s;ƒ爲漩渦(wo)頻率,Hz;Sr爲斯特(tè)羅哈爾數。
渦(wo)街流量計的(de)K系數是單位(wèi)體積的流體(ti)流過流量🌈計(jì)時,流量計㊙️産(chan)生的脈沖數(shu)。由(1)式可知,漩(xuán)渦産生頻率(lü)與平均☁️流速(su)、漩渦發生🎯體(tǐ)形狀及幾何(he)尺寸,斯特♋羅(luo)哈爾數相關(guān)♻️。而查閱相關(guān)資料,經過❌大(da)量實驗證明(míng),斯特羅哈爾(er)數Sr與雷諾數(shù)相關關系圖(tú)🚶如1所示。
由圖(tú)1可知,當雷諾(nuò)數在2x104~7x106時，斯特(te)羅哈爾數在(zài)此雷諾數範(fan)圍内,基本是(shì)一個常數。由(you)此可知,在漩(xuán)渦發生體形(xing)狀和尺寸固(gù)定的情✂️況下(xià),隻要将雷諾(nuò)數控制在此(ci)區間範圍内(nei)，流速和頻率(lü)直接相💞關,因(yīn)此,利用不同(tóng)介質對渦街(jiē)流量計的K系(xì)數進行标定(dìng)時具有🔅理論(lùn)基礎和可行(háng)性的。
雷諾數(shu)的計算公式(shì)如下:
式中：ρ爲(wèi)流體密度,kg/m³;v爲(wèi)流體流速,m/s;D爲(wei)流場的特征(zhēng)長度(圓形管(guǎn)道爲管道當(dang)量直徑),m;η爲流(liu)體的動力黏(nián)度,Pa.s。
由式(2)得知(zhī),雷諾數取決(jué)于流體密度(dù)、流體流速、流(liú)經管💃🏻道尺✊寸(cùn)♍、流✂️體的動力(li)黏度。
将雷諾(nuò)數控制在最(zui)佳區間内，利(lì)用水和空氣(qì)兩種介質🈲對(dui)渦街流量計(jì)K系數進行計(jì)量檢定,得出(chū)實驗數據,從(cóng)而驗證利用(yòng)不同介質在(zài)其他條件相(xiang)似條件下對(duì)同口徑同--渦(wo)街流量計進(jìn)行計量檢定(ding)得出的誤差(chà)結果是否可(kě)🌏信。
2實驗
采用(yong)由2套社會公(gōng)用計量标準(zhun)對同--渦街流(liu)量計進行檢(jiǎn)測。
裝置1:靜态(tài)質量法水流(liú)量标準裝置(zhi)(0.1級);
裝置2:音速(sù)噴嘴氣體流(liu)量标準裝置(zhi)(Urel=0.33%,k=2)
被檢表:線性(xing)和重複性較(jiào)好的1.0級某廠(chang)家DN50渦街流量(liàng)計(脈沖輸出(chū))
對于DN50口徑,液(ye)體渦街流量(liang)計标準流量(liàng)範圍爲4~40m³/h;氣體(ti)渦街流量計(jì)标準流量範(fan)圍爲30~300m³/h。
流量是(shi)指單位時間(jiān)内流經封閉(bi)管道有效截(jié)面的流體量(liàng),換⭕算成流速(su)。對于DN50口徑,液(ye)體渦街流量(liang)計标準流量(liàng)範圍爲0.57~5.66m/s;
氣體(tǐ)渦街流量計(ji)
标準流量範(fan)圍爲4.24~42.44m/s。
由于在(zài)恒溫恒濕實(shi)驗室内進行(hang),介質溫度變(bian)化可忽略不(bú)計,都在20℃。20℃時,水(shuǐ)的密度爲998.232kg/m³;動(dong)力黏度爲1.0050X10-3Pa.s;20℃時(shi),空氣的密🧑🏾🤝🧑🏼度(du)爲1.205kg/m³;動力💘黏度(du)爲1.8107×10-5Pa·s。
計算得出(chū):對于DN50口徑,液(yè)體渦街流量(liàng)計雷諾數範(fàn)圍爲2.831×104~2.811×105;氣體渦(wo)🔞街流量計雷(lei)諾數範圍爲(wei)1.411×10*~1412×105。由上看出，氣(qi)體㊙️渦街最小(xiao)流量測量點(dian)雷諾數已不(bú)在精度保證(zheng)範✌️圍之内,同(tong)時，根據JJG1029--2007《渦街(jiē)🈲流量計檢定(ding)規程》,氣體渦(wo)街流量計在(zài)⛷️流量點在qt(0.2qmax)以(yi)下時,1.0級渦街(jiē)流量計誤差(cha)允許達到±2%，此(ci)時🌈的K值對我(wo)們的研究有(yǒu)不确定性,因(yin)此,選取qt(0.2qmax)及以(yi)上流量點(包(bāo)括0.2qmax、0.4qmax、qmax),利用兩套(tào)标準裝置對(duì)上述流量點(dian)進行檢測。
3實(shi)驗數據分析(xī)
由上頁圖1可(ke)見，在相應雷(lei)諾數區間内(nèi),用水和氣對(duì)渦街流量🥰計(jì)儀表K系數進(jin)行标定的誤(wù)差僅相差0.5%左(zuǒ)右,不會引起(qi)明顯誤差。
4結(jie)語
在相應雷(lei)諾數區間内(nei),用不同介質(zhi)對DN50渦街流量(liàng)計K系數💃🏻進行(hang)标定,誤差基(ji)本一緻。所以(yi),對于1.5級及以(yǐ)下等級渦街(jie)流量計的标(biao)定，如果受制(zhi)于條件所限(xian)，檢測裝置不(bu)全面,用音速(sù)噴嘴氣體流(liu)量标準裝置(zhi)和靜态質量(liàng)法水流量标(biāo)準裝置互相(xiang)代替檢測是(shi)具🛀🏻有可行性(xing)的。該實驗中(zhōng)仍有一些不(bu)足:兩套标準(zhun)裝置一套屬(shu)于正壓法檢(jian)測,一套屬于(yú)負壓法檢測(cè),由🙇♀️于檢測設(she)備工作方式(shi)的💰一些區别(bié)和台位差,存(cún)在着👣一些不(bu)确定度,但♋如(ru)果兩種檢測(cè)設備的精度(du)等💋級都控制(zhì)在較高範圍(wei)内,該不确定(dìng)度對于精💔度(du)等🎯級較低的(de)渦街流量計(jì)是可以忽略(lue)不計的。
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