摘要:由(you)于整套(tao)實驗室(shi)标定裝(zhuang)置價格(ge)昂貴,氣(qi)液标準(zhun)裝置🔞無(wu)😍法全面(mian)覆蓋,對(dui)于不同(tong)介質渦(wo)街流量(liang)計 無法(fa)實現計(ji)量檢測(ce),通過對(dui)渦街流(liu)量計測(ce)量特性(xing)👌做簡要(yao)介紹,在(zai)理論分(fen)析可行(hang)性的前(qian)提下,結(jie)合兩套(tao)标準裝(zhuang)置在不(bu)同☔介質(zhi)、相同溫(wen)度下對(dui)儀表K系(xi)數進行(hang)标定對(dui)比的現(xian)場實驗(yan),實驗結(jie)果✌️表明(ming),外部條(tiao)件幾何(he)相似時(shi),若渦街(jie)流量計(ji)的雷諾(nuo)數在相(xiang)應精度(du)區間内(nei)時,斯特(te)羅哈爾(er)數Sr近似(si)于穩定(ding)常數值(zhi),則其儀(yi)表K系數(shu)近乎相(xiang)似,利用(yong)不同介(jie)質檢測(ce)出的流(liu)量計誤(wu)差有一(yi)定參考(kao)價值。
引(yin)言
　　渦街(jie)流量計(ji)是基于(yu)馮卡門(men)發現的(de)渦旋穩(wen)定性理(li)論，通過(guo)測量穩(wen)定的漩(xuan)渦頻率(lü)而實現(xian)流量計(ji)量的,而(er)漩渦産(chan)生的🌈頻(pin)率隻與(yu)流體流(liu)速、斯特(te)羅哈爾(er)數Sr、漩渦(wo)發生體(ti)的形狀(zhuang)和特征(zheng)寬度b有(you)關。渦街(jie)流量計(ji)輸出與(yu)流量成(cheng)正比的(de)脈沖信(xin)🏃‍♂️号。斯特(te)羅♍哈爾(er)數Sr與漩(xuan)渦.發生(sheng)體形狀(zhuang)及雷諾(nuo)⁉️數有關(guan),因此雷(lei)諾數與(yu)渦街流(liu)量計有(you)🔅着🧑🏾‍🤝‍🧑🏼精密(mi)的關聯(lian)。雷諾數(shu)是一種(zhong)用來表(biao)征流體(ti)流✔️動情(qing)況的無(wu)量綱數(shu)，物理上(shang)表示慣(guan)性力和(he)黏性力(li)量級之(zhi)比，利于(yu)雷諾數(shu)可區分(fen)🔞流體的(de)流💞動是(shi)層流還(hai)是紊流(liu)。當流體(ti)流經的(de)兩根管(guan)子的外(wai)部幾何(he)條件相(xiang)似時,如(ru)果雷諾(nuo)數相等(deng)，則對應(ying)微團的(de)慣性力(li)和黏性(xing)力之比(bi)相🏃🏻‍♂️等，也(ye)就是流(liu)體流動(dong)狀态幾(ji)何相似(si)。實際應(ying)用中,在(zai)漩渦發(fa)生體形(xing)狀固定(ding)時，雷諾(nuo)數Re在2x104~7x106時(shi),斯特羅(luo)哈爾數(shu)在此雷(lei)諾✨數範(fan)圍内✊，基(ji)本是--個(ge)常數。本(ben)文通過(guo)實驗方(fang)法對渦(wo)街流量(liang)計在上(shang)述雷諾(nuo)數區間(jian)内,在同(tong)口徑相(xiang)同溫度(du)下,利用(yong)不同介(jie)質進行(hang)計量标(biao)定,繪制(zhi)成曲線(xian),并💯對實(shi)驗結果(guo)進行分(fen)析🌈和解(jie)釋。
1測量(liang)原理和(he)方法
　　卡(ka)門渦街(jie)現象是(shi)指流體(ti)遇到垂(chui)直插人(ren)管道中(zhong)的非♊流(liu)線型阻(zu)流件時(shi),會繞過(guo)阻流件(jian)流動,産(chan)生漩渦(wo)分離的(de)現象,形(xing)成有🔴規(gui)則的漩(xuan)渦列,而(er)左右兩(liang)側漩渦(wo)的旋🥵轉(zhuan)方向是(shi)相反的(de)根據卡(ka)門渦街(jie)原理,漩(xuan)渦發生(sheng)頻率與(yu)管内平(ping)均流速(su)u有以下(xia)關系:
 
　　式(shi)中:b爲阻(zu)流件寬(kuan)度,m;u爲流(liu)經流量(liang)計的平(ping)均流速(su),m/s;ƒ爲漩渦(wo)☂️頻😄率,Hz;Sr爲(wei)💔斯特羅(luo)哈爾數(shu)。
　　渦街流(liu)量計的(de)K系數是(shi)單位體(ti)積的流(liu)體流過(guo)流量計(ji)時,流量(liang)計産生(sheng)的脈沖(chong)數。由(1)式(shi)可知,漩(xuan)渦産生(sheng)頻率與(yu)平均流(liu)速、漩渦(wo)發生體(ti)形狀及(ji)幾何尺(chi)寸,斯特(te)羅哈爾(er)數相關(guan)。而查閱(yue)相關資(zi)💃料,經過(guo)⭐大量實(shi)驗證🔴明(ming),斯特羅(luo)哈爾數(shu)Sr與雷諾(nuo)數相✨關(guan)關系圖(tu)如1所示(shi)。
 
　　由圖1可(ke)知,當雷(lei)諾數在(zai)2x104~7x106時，斯特(te)羅哈爾(er)數在此(ci)雷諾🙇‍♀️數(shu)範圍内(nei),基本是(shi)一個常(chang)數。由此(ci)可知,在(zai)漩渦發(fa)生體形(xing)狀和尺(chi)寸固定(ding)的情況(kuang)下,隻要(yao)将雷諾(nuo)數控制(zhi)在此區(qu)間範圍(wei)内，流速(su)和頻率(lü)直接相(xiang)關,因此(ci),利用不(bu)同介質(zhi)對渦街(jie)流量計(ji)的K系數(shu)進行标(biao)📧定時具(ju)有理論(lun)基礎和(he)可行性(xing)的。
雷諾(nuo)數的計(ji)算公式(shi)如下:
 
　　式(shi)中：ρ爲流(liu)體密度(du),kg/m³;v爲流體(ti)流速,m/s;D爲(wei)流場的(de)特征長(zhang)度(圓形(xing)☁️管道爲(wei)❄️管道當(dang)量直徑(jing)),m;η爲流體(ti)的動力(li)黏度,Pa.s。
　　由(you)式(2)得知(zhi),雷諾數(shu)取決于(yu)流體密(mi)度、流體(ti)流速、流(liu)經管道(dao)🈲尺寸、流(liu)體的動(dong)力黏度(du)。
　　将雷諾(nuo)數控制(zhi)在最佳(jia)區間内(nei)，利用水(shui)和空氣(qi)兩種介(jie)質📱對渦(wo)街流量(liang)計K系數(shu)進行計(ji)量檢定(ding),得出實(shi)驗數據(ju),從而驗(yan)證👌利用(yong)不同介(jie)質在其(qi)他條件(jian)相似條(tiao)件下對(dui)同口徑(jing)同--渦街(jie)流量計(ji)進行計(ji)量檢定(ding)得出的(de)誤差結(jie)果是否(fou)可信。
2實(shi)驗
　　采用(yong)由2套社(she)會公用(yong)計量标(biao)準對同(tong)--渦街流(liu)量計進(jin)行🐕檢測(ce)💜。
裝置1:靜(jing)态質量(liang)法水流(liu)量标準(zhun)裝置(0.1級(ji));
裝置2:音(yin)速噴嘴(zui)氣體流(liu)量标準(zhun)裝置(Urel=0.33%,k=2)
被(bei)檢表:線(xian)性和重(zhong)複性較(jiao)好的1.0級(ji)某廠家(jia)DN50渦街流(liu)量計(脈(mo)⛹🏻‍♀️沖輸出(chu))
　　對于DN50口(kou)徑,液體(ti)渦街流(liu)量計标(biao)準流量(liang)範圍爲(wei)4~40m³/h;氣體渦(wo)街流量(liang)計标準(zhun)流量範(fan)圍爲30~300m³/h。
　　流(liu)量是指(zhi)單位時(shi)間内流(liu)經封閉(bi)管道有(you)效截面(mian)的流體(ti)量,換算(suan)🎯成流速(su)。對于DN50口(kou)徑,液體(ti)渦街流(liu)量計标(biao)準流量(liang)範圍爲(wei)0.57~5.66m/s; 氣體渦(wo)街流量(liang)計 标準(zhun)流量範(fan)圍爲4.24~42.44m/s。
　　由(you)于在恒(heng)溫恒濕(shi)實驗室(shi)内進行(hang),介質溫(wen)度變化(hua)可忽略(lue)不計,都(dou)在20℃。20℃時,水(shui)的密度(du)爲998.232kg/m³;動力(li)黏度爲(wei)1.0050X10-3Pa.s;20℃時,空氣(qi)的密度(du)爲1.205kg/m³;動力(li)黏度爲(wei)1.8107×10-5Pa·s。
　　計算得(de)出:對于(yu)DN50口徑,液(ye)體渦街(jie)流量計(ji)雷諾數(shu)範圍爲(wei)2.831×104~2.811×105;氣體渦(wo)街⁉️流量(liang)計雷諾(nuo)數範圍(wei)爲1.411×10*~1412×105。由上(shang)看出，氣(qi)體♉渦街(jie)最小✨流(liu)量測量(liang)點雷😄諾(nuo)數已不(bu)在精度(du)保證範(fan)⛷️圍之内(nei),同時，根(gen)據JJG1029--2007《渦街(jie)流量計(ji)檢定規(gui)✏️程》,氣體(ti)渦街流(liu)量計在(zai)流量點(dian)在qt(0.2qmax)以下(xia)時,1.0級💰渦(wo)街流量(liang)計誤差(cha)允🚩許達(da)到±2%，此時(shi)👣的K值對(dui)我們的(de)研究有(you)不确定(ding)性,因此(ci)🏃‍♀️,選取qt(0.2qmax)及(ji)以上流(liu)🔴量點(包(bao)括0.2qmax、0.4qmax、qmax),利用(yong)‼️兩套标(biao)準裝置(zhi)對上述(shu)流量點(dian)進行檢(jian)測。
3實驗(yan)數據分(fen)析
　　由上(shang)頁圖1可(ke)見，在相(xiang)應雷諾(nuo)數區間(jian)内,用水(shui)和氣對(dui)❄️渦街流(liu)🌈量計儀(yi)表K系數(shu)進行标(biao)定的誤(wu)差僅相(xiang)差0.5%左右(you),不會引(yin)起明顯(xian)誤差。
 
4結(jie)語
　　在相(xiang)應雷諾(nuo)數區間(jian)内,用不(bu)同介質(zhi)對DN50渦街(jie)流量計(ji)K系數進(jin)行❤️标定(ding),誤差基(ji)本一緻(zhi)。所以,對(dui)于1.5級及(ji)以下等(deng)級渦街(jie)流量計(ji)的标定(ding)，如果受(shou)制于條(tiao)件所限(xian)，檢測裝(zhuang)置不全(quan)面🧑🏽‍🤝‍🧑🏻,用音(yin)速噴嘴(zui)氣🥵體流(liu)量标準(zhun)裝置和(he)靜态質(zhi)量法水(shui)流量标(biao)準裝置(zhi)🔴互相代(dai)替檢測(ce)是具有(you)可行性(xing)的。該實(shi)驗中仍(reng)有一些(xie)不足:兩(liang)套标準(zhun)裝置一(yi)套屬于(yu)正壓法(fa)檢測,一(yi)套屬于(yu)負壓法(fa)檢測,由(you)于檢測(ce)設備工(gong)作方式(shi)的一些(xie)區别和(he)台位差(cha),存在着(zhe)一些不(bu)确定度(du),但如果(guo)兩種檢(jian)測設備(bei)♌的精度(du)等級都(dou)控制在(zai)較高範(fan)圍内,該(gai)不确定(ding)度對于(yu)精度等(deng)👉級較低(di)的渦街(jie)流量計(ji)是☂️可以(yi)忽略不(bu)計的。

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