摘(zhāi)要:由于整套(tao)實驗室标定(ding)裝置價格昂(ang)貴,氣液标準(zhun)裝置無🏃♂️法✨全(quan)面覆蓋,對于(yu)不同介質渦(wō)街流量計
無(wú)法實現計量(liàng)檢測,通過對(dui)渦街流量計(jì)測量特性做(zuo)簡🚶要介紹,在(zài)理論分析可(kě)行性的前提(ti)下,結合兩套(tao)标🚶♀️準裝置在(zài)不同介質💃、相(xiang)同溫度下對(dui)儀表K系數進(jin)行标定對比(bǐ)的現場實驗(yan),實驗結果表(biao)明,外部條件(jiàn)幾何相似時(shi),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(dìng)常數值,則其(qí)儀表K系數近(jin)乎相似,利用(yong)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(liu)量計是基于(yú)馮卡門發現(xian)的渦旋穩定(ding)性理論🌍，通過(guo)🏃🏻測量穩定的(de)漩渦頻率而(ér)實現流量計(ji)量的🍉,而漩渦(wo)産生的頻率(lǜ)隻與流體流(liú)速、斯特羅哈(hā)爾數Sr、漩渦發(fā)生體的形狀(zhuàng)和特征寬🐇度(dù)b有關。渦街流(liu)量計輸出與(yǔ)流量成正比(bǐ)的脈沖信🎯号(hào)。斯特羅哈爾(ěr)數Sr與漩渦.發(fā)生體形狀及(ji)雷諾數有關(guān),因此雷諾數(shu)與渦☀️街流量(liang)計有着精密(mì)的關聯。雷諾(nuò)數是一種用(yòng)來表征流體(tǐ)流動情況✌️的(de)無量綱數，物(wù)理上表示慣(guàn)性力和黏性(xìng)力量級之比(bi)，利于雷諾數(shù)可區📱分流體(tǐ)的流動是層(ceng)流還是紊流(liu)。當流體流經(jing)的兩根管子(zǐ)🐪的外部幾何(he)條件相似時(shí),如果雷諾數(shù)相等，則對應(yīng)微團🈲的慣性(xìng)力和黏性力(li)之比相等，也(yě)就是流體流(liu)動狀态幾何(hé)相似。實際應(ying)用中,在漩渦(wo)發生體形狀(zhuàng)固定時，雷諾(nuo)數Re在2x104~7x106時,斯特(tè)羅哈爾數在(zài)此雷諾數範(fan)圍内，基本是(shi)--個常數🚩。本文(wén)通過實驗方(fāng)法對渦街流(liu)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(cheng)曲線,并對實(shi)驗結果進行(hang)分析和解釋(shì)。
1測量原理和(hé)方法
卡門渦(wo)街現象是指(zhǐ)流體遇到垂(chuí)直插人管道(dào)中的非流線(xiàn)🤞型😍阻流件時(shí),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(wō)列,而左右兩(liǎng)側漩渦的旋(xuán)轉方向是相(xiang)反🎯的根據卡(kǎ)門渦街原理(li),漩渦發生頻(pin)率與管内平(píng)均流速u有以(yi)下關系:
式中(zhong):b爲阻流件寬(kuān)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(te)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(chǎn)生的脈沖數(shu)。由(1)式可知,漩(xuan)渦産生頻㊙️率(lü)與平均流速(su)、漩渦發生🏃♀️體(tǐ)形狀及幾何(hé)尺寸,斯特羅(luo)哈爾數相關(guan)。而查閱相關(guān)資料,經過🚶♀️大(dà)量實驗證明(ming),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(tè)羅哈爾數在(zai)此雷諾數範(fàn)圍内,基本是(shì)一個常數。由(yóu)此可知,在漩(xuán)渦發生⛷️體形(xíng)狀和尺寸💰固(gu)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(tong)介質對渦街(jiē)流量計的K系(xi)數進行标定(ding)時具有理論(lùn)基礎和可行(hang)性的。
雷諾數(shù)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(guan)道爲🌂管道當(dang)量直徑),m;η爲流(liú)體的動力黏(nian)度,Pa.s。
由式(2)得知(zhi),雷諾數取決(jue)于流體密度(du)、流體流速、流(liu)經🔞管道尺🍉寸(cùn)、流體的動力(li)黏度。
将雷諾(nuò)數控制在最(zuì)佳區間内，利(lì)用水和空氣(qi)兩種介質對(dui)渦街流量計(ji)K系數進行計(jì)量檢定,得出(chū)實驗數據,從(cong)而👉驗證利用(yòng)不同介質在(zai)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(cha)結果是否可(kě)信。
2實驗
采用(yòng)由2套社會公(gōng)用計量标準(zhun)對同--渦街流(liu)量計進行檢(jian)測。
裝置1:靜态(tai)質量法水流(liú)量标準裝置(zhi)(0.1級);
裝置2:音速(su)噴嘴氣體流(liu)量标準裝置(zhi)(Urel=0.33%,k=2)
被檢表:線性(xìng)和重複性較(jiao)好的1.0級某廠(chǎng)家DN50渦街流量(liang)計(脈🚶♀️沖輸出(chu))
對于DN50口徑,液(yè)體渦街流量(liàng)計标準流量(liàng)範圍爲4~40m³/h;氣體(tǐ)渦街流🎯量計(jì)🧑🏽🤝🧑🏻标準流量範(fàn)圍爲30~300m³/h。
流量是(shì)指單位時間(jian)内流經封閉(bì)管道有效截(jie)面的⁉️流體量(liàng)⛱️,換算成流速(su)。對于DN50口徑,液(ye)體渦街流量(liàng)計标準流量(liàng)範圍爲0.57~5.66m/s;
氣體(ti)渦街流量計(jì)
标準流量範(fan)圍爲4.24~42.44m/s。
由于在(zai)恒溫恒濕實(shi)驗室内進行(háng),介質溫度變(bian)化可忽略不(bu)🔞計,都在20℃。20℃時,水(shuǐ)的密度爲998.232kg/m³;動(dòng)力黏度爲1.0050X10-3Pa.s;20℃時(shí),空氣的密🔅度(dù)爲⭐1.205kg/m³;動力黏度(du)♋爲1.8107×10-5Pa·s。
計算得出(chu):對于DN50口徑,液(yè)體渦街流量(liàng)計雷諾數範(fan)圍爲2.831×104~2.811×105;氣體渦(wō)街流量計雷(lei)諾數範圍爲(wèi)1.411×10*~1412×105。由上看出，氣(qì)體渦街最小(xiao)流量測量點(diǎn)雷諾數已不(bú)在精度保證(zheng)範圍之内,同(tóng)時，根據JJG1029--2007《渦街(jie)流量計檢定(dìng)規程》,氣體渦(wō)街流量計在(zài)流量點在qt(0.2qmax)以(yǐ)下時,1.0級渦街(jiē)流量計誤差(cha)允許達到±2%，此(cǐ)時🎯的K值對我(wo)們🌂的研究有(you)不确定性,因(yīn)此😘,選取qt(0.2qmax)及以(yi)上流量點(包(bao)括0.2qmax、0.4qmax、qmax),利用兩套(tào)标準裝置對(dui)上述流量點(dian)進行檢測。
3實(shi)驗數據分析(xi)
由上頁圖1可(kě)見，在相應雷(lei)諾數區間内(nèi),用水和氣對(dui)渦街流量🏃♂️計(ji)📞儀表K系數進(jin)行标定的誤(wu)差僅相差0.5%左(zuǒ)右,不會引起(qǐ)明顯誤差。
4結(jié)語
在相應雷(lei)諾數區間内(nèi),用不同介質(zhì)對DN50渦街流量(liàng)計✌️K系數進行(hang)标✉️定,誤差基(jī)本一緻。所以(yǐ),對于1.5級及以(yǐ)下等級渦街(jiē)流量🐪計的✨标(biāo)定，如果受制(zhi)于條件所限(xiàn)，檢測裝置不(bu)全面,用音速(sù)噴嘴氣體流(liú)量标準裝置(zhi)和靜态質量(liang)🥰法水流量标(biao)準裝置互相(xiang)代替檢測是(shì)具有可行性(xìng)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(shì)的♍一些區别(bié)和台位差,存(cun)在着一些不(bú)确定度,但♋如(rú)果兩種檢測(cè)設備的精度(dù)等級都控制(zhi)🍉在較高範圍(wéi)内,該不确定(dìng)度對于精度(du)等級較低的(de)渦街流量計(ji)是可以忽略(lue)不計的。
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