摘要:由于整套(tào)實驗室标定裝(zhuāng)置價格昂責,氣(qì)液标準裝置無(wú)法全面覆蓋,對(duì)于不同介質渦(wō)街流量計 無法(fa)實現計量檢測(cè),通過對渦街流(liu)量計測量特性(xìng)做簡要介紹,在(zai)理論分析可行(háng)性的前提下,結(jie)合兩套标準裝(zhuang)置在不同介質(zhi)、相同溫度下對(duì)儀表K系數進行(háng)标定對比的現(xiàn)場實驗,實驗結(jie)果表明,外部條(tiao)件幾何相似時(shí),若渦街流量計(jì)的雷諾數在相(xiang)應精度區間内(nèi)時,斯特羅哈爾(ěr)數Sr近似于穩定(dìng)常數值,則其儀(yi)表K系數近乎相(xiang)似，利用不同介(jiè)質檢測出的流(liú)量計誤差有一(yi)定參考價值。
引(yin)言
　　渦街流量計(jì)是基于馮卡門(men)發現的渦旋穩(wen)定性理論，通過(guò)測量穩定的漩(xuan)渦頻率而實現(xian)流量計量的,而(er)漩渦産生的頻(pín)率隻與流體流(liú)速、斯特羅哈爾(er)數Sr、漩渦發生體(tǐ)的形狀和特征(zhēng)寬度b有關。渦街(jie)流量計輸出與(yǔ)流量成正比的(de)脈沖信号。斯特(te)羅哈爾數Sr與漩(xuan)渦.發生體形狀(zhuàng)及雷諾數有關(guan),因此雷諾數與(yu)渦街流量計有(yǒu)着精密的關聯(lian)。雷諾數是一種(zhong)用來表征流體(tǐ)流動情況的無(wú)量綱數，物理.上(shàng)表示慣性力和(hé)黏性力量級之(zhī)比，利于雷諾數(shu)可區分流體的(de)流動是層流還(hái)是紊流。當流體(ti)流經的兩根管(guǎn)子的外部幾何(hé)條件相似時,如(rú)果雷諾數相等(děng)，則對應微團的(de)慣性力和黏性(xìng)力之比相.等,也(ye)就是流體流動(dong)狀态幾何相似(sì)。實際應用中,在(zai)漩渦發生體形(xíng)狀固定時，雷諾(nuo)數Re在2x104~7x106時,斯特羅(luó)哈爾數在此雷(léi)諾數範圍内,基(jī)本是一個常數(shù)。本文通過實驗(yan)方法對渦街流(liú)量計在上述雷(lei)諾數區間内,在(zai)同口徑相同溫(wēn)度下,利用不同(tong)介質進行計量(liàng)标定,繪制成曲(qu)線,并對實驗結(jié)果進行分析和(hé)解釋。
測量原理(lǐ)和方法
　　卡門渦(wo)街現象是指流(liu)體遇到垂直插(cha)入管道中的非(fēi)流線型阻流件(jiàn)時,會繞過阻流(liú)件流動，産生漩(xuan)渦分離的現象(xiàng)，形成有規則的(de)漩渦列,而左右(you)兩側漩渦的旋(xuan)轉方向是相反(fǎn)的。根據卡門渦(wō)街原理,漩渦發(fā)生頻率與管内(nèi)平均流速u有以(yǐ)下關系:
 
　　式中:b爲(wei)阻流件寬度,m;u爲(wèi)流經流量計的(de)平均流速，m/s;f爲漩(xuan)渦頻率,Hz;Sr爲斯特(tè)羅哈爾數。
　　渦街(jie)流量計的K系數(shu)是單位體積的(de)流體流過流量(liàng)計時，流量計産(chan)生的脈沖數。由(you)(1)式可知,漩渦産(chan)生頻率與平均(jun)流速、漩渦發生(sheng)體形狀及幾何(hé)尺寸,斯特羅哈(ha)爾數相關。而查(cha)閱相關資料,經(jing)過大量實驗證(zhèng)明,斯特羅哈爾(ěr)數Sr與雷諾數相(xiang)關關系圖如1所(suǒ)示
 
　　由圖1可知,當(dāng)雷諾數在2x104~7x106時,斯(si)特羅哈爾數在(zài)此雷諾數範圍(wei)内,基本是一個(ge)常數。由此可知(zhī),在漩渦發生體(ti)形狀和尺寸固(gu)定的情況下,隻(zhī)要将雷諾數控(kong)制在此區間範(fàn)圍内，流速和頻(pin)率直接相.關,因(yin)此，利用不同介(jie)質對渦街流量(liang)計的K系數進行(háng)标定時具有理(lǐ)論基礎和可行(hang)性的。
　　雷諾數的(de)計算公式如下(xià):
 
　　式中:ρ爲流體密(mi)度,kg/m³;v爲流體流速(su),m/s;D爲流場的特征(zhēng)長度(圓形管道(dao)爲管道當量直(zhi)徑),m;η爲流.體的動(dòng)力黏度，Pa's。
　　由式(2)得(de)知,雷諾數取決(jué)于流體密度、流(liú)體流速、流經管(guǎn)道尺寸、流體的(de)動力黏度。
　　本文(wén)研究目的，是将(jiang)雷諾數控制在(zài)最佳區間内，利(li)用水和空氣兩(liǎng)種介質對渦街(jie)流量計K系數進(jìn)行計量檢定,得(de)出實驗數據,從(cong)而驗證利用不(bú)同介質在其.他(tā)條件相似條件(jian)下對同口徑同(tóng)一渦街流量計(jì)進行計量檢定(dìng)得出的誤差結(jie)果是否可信。
2實(shi)驗
　　本次實驗采(cǎi)用由江蘇省計(jì)量科學研究院(yuan)考核通過的2套(tao)社會公用計量(liàng)标準對同一渦(wo)街流量計進行(hang).檢測。
裝置1:靜态(tài)質量法水流量(liang)标準裝置(0.1級);
裝(zhuāng)置2:音速噴嘴氣(qi)體流量标準裝(zhuang)置(∪rel=0.33%，k=2)
被檢表:線性(xìng)和重複性較好(hǎo)的1.0級某廠家DN50渦(wo)街流量計(脈沖(chong)輸出)
　　對于DN50口徑(jing),液體渦街流量(liàng)計标準流量範(fàn)圍爲4~40m³/h;氣體渦街(jiē)流量計标準流(liú)量範圍爲30~300m³/h.
　　流量(liang)是指單位時間(jian)内流經封閉管(guǎn)道有效截面的(de)流體量,換算成(chéng)流速。對于DN50口徑(jing),液體渦街流量(liang)計标準流量範(fàn)圍爲0.57~5.66m/s;氣體渦街(jiē)流量計标準流(liu)量範圍爲4.24~42.44m/s.
　　由于(yu)本次實驗在恒(héng)溫恒濕實驗室(shi)内進行,介質溫(wen)度變化可忽略(luè)不計,都在20℃。20℃時,水(shuǐ)的密度爲998.232kg/m³;動力(li)黏度爲1.0050x10-3Pa·s;20℃時，空氣(qi)的密度爲1.205kg/m³;動力(lì)黏度爲1.8107x10-5Pa·s。
　　計算得(dé)出:對于DN50口徑,液(yè)體渦街流量計(ji)雷諾數範圍爲(wei)2.831x104~2.811x105;氣體渦街流量(liàng)計雷諾數範圍(wei)爲1.411x104~1.412x105由上看出，氣(qì)體渦街最小流(liú)量測量點雷諾(nuo)數已不在精度(du)保證範圍之内(nei),同時,根據JJG1029--2007《渦街(jiē)流量計檢定規(gui)程》,氣體渦街流(liu)量計在流量點(dian)在qt(0.2qmax)以下時,1.0級渦(wō)街流量計誤差(cha)允許達到±2%，此時(shí)的K值對我們的(de)研究有不确定(ding)性,因此,選取qt(0.2qmax)及(ji)以上流量點(包(bao)括0.2qmax-0.4qmax>qmax),利用兩套标(biao)準裝置對上述(shù)流量點進行檢(jian)測。
 
3實驗數據分(fèn)析
　　由上頁圖1可(ke)見,在相應雷諾(nuò)數區間内，用水(shuǐ)和氣對渦街流(liu)量計儀表K系數(shù)進行标定的誤(wu)差僅相差0.5%左右(you)，不會引起明顯(xian)誤差。
4結語
　　通過(guo)本次實驗,在相(xiang)應雷諾數區間(jiān)内,用不同介質(zhi)對DN50渦街流量計(ji)K系數進行标定(ding),誤差基本一緻(zhi)。所以,對于1.5級及(ji)以下等級渦街(jiē)流量計的标定(dìng),如果受制于條(tiao)件所限,檢測裝(zhuang)置不全面,用音(yin)速噴嘴氣體流(liú)量标準裝置和(he)靜态質量法水(shuǐ)流量标準裝置(zhì)互相代替檢測(ce)是具有可行性(xìng)的。該實驗中仍(reng)有一些不.足:兩(liang)套标準裝置一(yi)套屬于正壓法(fǎ)檢測,一套屬于(yú)負壓法檢測,由(yóu)于檢測設備工(gong)作方式的一些(xiē)區别和台位.差(chà),存在着一些不(bu)确定度,但如果(guǒ)兩種檢測設備(bei)的精度等級都(dōu)控制在較高範(fàn)圍内,該不确定(ding)度對于精度等(děng)級較低的渦街(jie)流量計是可以(yi)忽略不計的。

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