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渦街流量計(jì)的流量特性試驗(yàn)分析
渦街流量計(jì)的流量特性試驗(yàn)分析
1.渦街流量計(jì)工作原理
如圖1所示,管道中垂直插入一梯形柱狀旋渦發(fā)生體,隨著流體流動,當(dāng)管道雷諾數(shù)達(dá)到一定值時(shí),在旋渦發(fā)生體兩側(cè)會交替地產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦,這種旋渦稱為卡曼渦街。
渦街流量計(jì)的流量特性試驗(yàn)分析
2.流量特性試驗(yàn)分析
2.1試驗(yàn)方案
在正壓法音速噴嘴氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上,通過調(diào)節(jié)滯止壓力來改變介質(zhì)密度,在4個(gè)不同介質(zhì)密度條件下,分別對50mm口徑渦街流量計(jì)進(jìn)行大量的試驗(yàn)。通過數(shù)據(jù)分析,主要從兩方面分析介質(zhì)密度變化對渦街流量計(jì)流量特性的影響
(1)渦街流量計(jì)儀表系數(shù)受密度變化影響程度,驗(yàn)證卡曼渦街理論;
(2)渦街流量計(jì)測量下限隨密度改變的變化趨勢,從理論角度給予解釋。
2.2試驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析
為了保證音速噴嘴在喉部達(dá)到音速,并結(jié)合穩(wěn)壓閥的調(diào)壓范圍,試驗(yàn)選擇在表壓0.13MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa下進(jìn)行,對應(yīng)空氣介質(zhì)密度分別為2.74kgm、3.619kg/m3、4.782kg/m2、5.987kg/m3。由于高壓儲氣罐的容量有限(12m3),為避免當(dāng)流量大時(shí)管道內(nèi)壓力下降迅速,試驗(yàn)ZUI大流量點(diǎn)選擇在176m3/h(對應(yīng)流速為25m/s);ZUI小流量點(diǎn)即流量下限正是本文要研究的流量特性之一,由試驗(yàn)結(jié)果而定。試驗(yàn)嚴(yán)格按照國家計(jì)量檢定規(guī)程進(jìn)行,在每個(gè)介質(zhì)密度下整個(gè)流量范圍內(nèi)壓力變化不超過1kPa,在每個(gè)流量點(diǎn)的每一次檢定過程中,壓縮空氣溫度變化不超過0.5℃。
根據(jù)試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù),可繪制出不同空氣密度下渦街儀表系數(shù)隨流量變化曲線,并得到渦街流量計(jì)的流量
特性
(1)不同密度下渦街各點(diǎn)儀表系數(shù)隨流量變化曲線,具有很好的相似性。小流量下K值波動較大,在流量點(diǎn)22m3/h處達(dá)到峰值,之后K值趨于常數(shù)且隨著密度的增大穩(wěn)定性愈好,這是因?yàn)?影響渦街儀表系數(shù)的斯特勞哈爾數(shù)Sr是雷諾數(shù)Re的函數(shù),而Re的定義為:Re=Udp/u
(2)隨著介質(zhì)密度的增大,渦街流量計(jì)儀表系數(shù)變化很小,ZUI大相對誤差為0.405%,因而驗(yàn)證了卡曼渦街理論得出的渦街流量計(jì)幾乎不受流體密度變化影響的特點(diǎn),非常適合于氣體流量測量。
(3)隨著介質(zhì)密度的增大,渦街流量計(jì)不確定度和線性度基本不變,渦街流量計(jì)準(zhǔn)確度為1.5級,且不受流體密度變化影響。
(4)隨著介質(zhì)密度的增大,渦街流量計(jì)流量下限降低,量程擴(kuò)大。這是因?yàn)?由公式可知,作用在旋渦發(fā)生體上的升力FL與被測流體的密度P和流速U平方成正比。當(dāng)壓縮空氣密度P升高時(shí),在保證渦街流量計(jì)的檢測靈敏度(即升力FL)不變的情況下,測量流速U會相應(yīng)降低,那么渦街流量計(jì)的流量下限qm也會相應(yīng)降低。
渦街流量計(jì)的流量特性試驗(yàn)分析
3.小結(jié)
1)隨著介質(zhì)密度的增大,渦街流量計(jì)儀表系數(shù)變化很小,ZUI大相對誤差僅為0.405%,驗(yàn)證了渦街流量計(jì)幾乎不受流體密度變化的影響。
(2)隨著介質(zhì)密度的增大,渦街流量計(jì)流量下限降低,量程擴(kuò)大,根據(jù)作用在旋渦發(fā)生體上的升力公式對此現(xiàn)象進(jìn)行了理論分析。