渦(wō)街流量計(jì) 在實際應用(yòng)中，使用介質(zhì)對(duì)其測量(liàng)帶來(lái)多大(dà)的附(fù)加誤差(chà)尚不(bú)明确。利用在(zài)以空氣爲介質的音(yīn)速噴嘴法氣體流(liú)量标準裝置(zhì)和以蒸汽爲介(jiè)質的(de)蒸汽(qì)流量(liàng)标準裝(zhuāng)置的比對試(shì)驗(yàn)，對在空(kōng)氣和蒸(zhēng)汽介質(zhì)下渦(wō)街(jiē)流量計的流(liú)量(liàng)特(tè)性進行對(duì)比研究，得(dé)到儀表系數在(zài)不同介質(zhì)下變(biàn)化曲線和趨勢，并對(duì)試驗結果進行分析解釋。
一、卡(kǎ)門渦街的基本(běn)原理(lǐ)
　　如圖1所示(shì)，在測量管(guǎn)道中垂直地插入一(yī)非(fēi)流(liú)線型(xíng)阻流體，也稱發(fā)生體(tǐ)。随着流體(tǐ)流動，當(dāng)管道(dào)雷諾數達到一定值時，在發生體兩側(cè)就會(huì)交替(tì)地分離出卡門渦街。漩(xuán)渦頻率(lǜ)f與流經(jīng)發(fā)生體(tǐ)兩側的平均流(liú)速u1之間的關系可表(biǎo)示(shì)爲：

　　式中(zhōng)：f——漩渦頻率，hz；sr——斯特勞哈爾數(shù)；u1——發生(shēng)體兩側的(de)平均流速，m/s；d——發生(shēng)體迎(yíng)流面的寬(kuān)度，m。
二、試驗(yàn)裝置(zhì)和儀表
1.蒸汽流(liú)量标(biāo)準裝(zhuāng)置
　　蒸(zhēng)汽冷(lěng)凝稱重法(fǎ)是指蒸汽流過(guò)被檢表後(hòu)，通過(guò)冷凝器(qì)全(quán)部冷(lěng)凝成常溫水并(bìng)由電子秤稱量(liàng)，再根據測量被(bèi)檢表處的(de)壓力和溫度得到密(mì)度，進而得到被(bèi)檢表(biǎo)處(chù)的标準(zhǔn)體積(jī)量。
　　冷(lěng)凝稱重法蒸汽(qì)流量(liàng)标準裝(zhuāng)置(zhì)（以下簡稱“蒸汽裝置”）是國内唯一采(cǎi)用蒸(zhēng)汽實流标(biāo)定的蒸汽(qì)流量(liàng)标準(zhǔn)裝(zhuāng)置。該裝(zhuāng)置以(yǐ)過熱蒸汽作爲(wèi)檢定介質(zhì)，對蒸汽流(liú)量儀表進行實(shí)流标(biāo)定，檢定流(liú)量範圍爲（2.5～10000）kg/h，其(qí)精度等(děng)級爲(wèi)0.1級(jí)。該(gāi)裝置(zhì)可以(yǐ)開展dn200以下(xià)口徑(jìng) 渦街(jiē)流量(liàng)計 、彎管、 v錐流量(liàng)計 、分流旋翼、 孔(kǒng)闆流(liú)量計 、 旋進(jìn)漩渦流量計 等(děng)多種蒸汽流量(liàng)計的(de)檢定、校準(zhǔn)及相關檢(jiǎn)測。
2.音(yīn)速噴嘴法氣體(tǐ)流量标準(zhǔn)裝置
　　文丘裏噴嘴是(shì)個孔(kǒng)徑逐漸減(jiǎn)小的(de)流道(dào)，孔徑最小的部(bù)分稱(chēng)爲噴嘴的(de)喉部，喉部的後面有(yǒu)孔徑逐漸(jiàn)擴大的流道。當(dāng)氣體(tǐ)通(tōng)過(guò)噴嘴時，喉(hóu)部的(de)氣體流速(sù)将随着節流壓(yā)力比減(jiǎn)小而增大。當節流(liú)壓力比(bǐ)小到一定值(zhí)時，喉部流速(sù)達到最大(dà)流速——音(yīn)速。此時(shí)若(ruò)再減小節(jiē)流壓力比，流速（流量(liàng)）将保(bǎo)持音(yīn)速不(bú)變，不(bú)再受下(xià)遊(yóu)壓力的影響，而(ér)隻與噴嘴入口處的滞止壓力和溫(wēn)度有關(guān)，此(cǐ)時(shí)的(de)噴嘴(zuǐ)稱爲(wèi)音速(sù)噴嘴，流(liú)量(liàng)方程式爲(wèi)

　　式中：qm——流過(guò)噴嘴的(de)質量流(liú)量；a*——音(yīn)速噴嘴(zuǐ)喉(hóu)部面積；c——流(liú)出系(xì)數；c*——臨界(jiè)流函數(shù)；p0——音速(sù)噴(pēn)嘴(zuǐ)入口(kǒu)處滞(zhì)止絕對壓(yā)力；t0——音速(sù)噴嘴入(rù)口處滞止絕對(duì)溫度；r——通用氣體(tǐ)常數(shù)；m——氣(qì)體千摩爾質量。
　　從式（2）可(kě)以看出，一種喉(hóu)徑的(de)噴嘴隻有一個(gè)臨界流量(liàng)值，噴嘴入口的(de)滞止壓力和滞(zhì)止溫度(dù)不(bú)變時(shí)，通過(guò)噴嘴(zuǐ)的流量也不變，正是(shì)由于(yú)此特性使(shǐ)音速噴(pēn)嘴作爲(wèi)标準件廣泛(fàn)應(yīng)用于(yú)氣(qì)體(tǐ)流量标準裝(zhuāng)置中。
　　音(yīn)速噴嘴(zuǐ)法(fǎ)氣體流量(liàng)标準裝置(zhì)（以下簡稱“空(kōng)氣(qì)裝置(zhì)”）采(cǎi)用(yòng)臨界(jiè)流文丘(qiū)裏(lǐ)噴嘴作爲标準表，該(gāi)檢定裝置擴展(zhǎn)不确定度（k=2）達到0.25%，流量範圍(wéi)爲（2.5~10000）m3/h，可開展dn15～dn300口徑的渦(wō)街、渦(wō)輪、容(róng)積式(shì)等氣(qì)體(tǐ)流量儀(yí)表的檢定/校準(zhǔn)工作。該設備主(zhǔ)要由羅茨真空泵提(tí)供負(fù)壓，與(yǔ)傳統(tǒng)采用水環(huán)真空(kōng)泵(bèng)相比，可(kě)節約電能(néng)損耗(hào)60％以上。地(dì)下(xià)循環通風(fēng)系(xì)統，提高(gāo)了氣體(tǐ)流場的(de)穩定(dìng)性（壓力波(bō)動在(zài)1％以内，溫度(dù)波動在0.1℃以(yǐ)内）。
3.所用的(de)渦街流量(liàng)計
　　本次(cì)特(tè)别訂(dìng)制了(le)dn25、dn40、dn50、dn80、dn100、dn150共6台渦(wō)街(jiē)流量計。該渦街(jiē)流量(liàng)計體(tǐ)積流(liú)量的精度等級(jí)爲(wèi)1.5級，其主要應(yīng)用于測量(liàng)和輸(shū)出氣體、蒸汽和(hé)液體的瞬時體積流量(liàng)。其流體溫度範圍(wéi)從-200℃~400℃、可(kě)測量(liàng)和輸出流(liú)體的瞬時(shí)體積流量(liàng)。該渦街流(liú)量計有内(nèi)置的溫度傳感器，可(kě)以測量和輸出(chū)溫度(dù)信号(hào)，有内置豐富的(de)軟件計算功能，可以(yǐ)實現(xiàn)對(duì)飽和蒸汽的質(zhì)量流(liú)量(liàng)的測量。
考(kǎo)慮試(shì)驗條件(jiàn)，具體測(cè)量範(fàn)圍如(rú)表1所示。
三、不同介質(zhì)下的對比(bǐ)試驗研究
1.試驗方案
　　在空氣(qì)裝置和蒸汽裝置(zhì)中以(yǐ)标(biāo)準安裝(zhuāng)條件(jiàn)對dn25、dn40、dn50、dn80、dn100和dn150渦街流量(liàng)計各做2組試驗進行比對，依次(cì)從最小流量到20%、40%、60%、80%、100%最大流量(liàng)，共計(jì)6個流(liú)量點(diǎn)，每(měi)個(gè)流量點重複檢(jiǎn)定7次。在空氣裝置中(zhōng)用标準表(biǎo)（噴嘴組(zǔ)合(hé)）法做(zuò)1組試驗，計(jì)算(suàn)得(dé)到儀表系數、重(zhòng)複性等(děng)數據；在(zài)蒸汽(qì)裝置中用(yòng)稱重(zhòng)法做1組試(shì)驗，再計(jì)算(suàn)儀(yí)表(biǎo)系數、重複性等(děng)相關數據(jù)，比較(jiào)兩組(zǔ)數據(jù)差異(yì)和聯(lián)系。
2.各(gè)口徑(jìng)渦街(jiē)流(liú)量(liàng)計(jì)試(shì)驗情況
（1）dn25試驗
　　儀(yí)表系(xì)數和流量(liàng)曲線(xiàn)關(guān)系如圖(tú)2所示。從圖2中不(bú)難發現(xiàn)該渦(wō)街(jiē)流量計(jì)在空氣(qì)裝置上的儀表(biǎo)系數(shù)偏高于在蒸汽裝置(zhì)上的(de)儀表(biǎo)系數。但在(zài)0.8qmax時，在空氣裝置(zhì)上的儀(yí)表系數有明顯下降，分(fèn)析原因認爲，dn25管(guǎn)線是在dn50管(guǎn)線基(jī)礎上(shàng)通過變徑(jìng)實現的(de)，可能在(zài)大流(liú)量時造成(chéng)流場不(bú)穩(wěn)或測(cè)壓偏低(dī)造(zào)成标準量偏高(gāo)。







（2）dn40試驗(yàn)
　　儀表(biǎo)系數(shù)和流(liú)量曲線關系(xì)如(rú)圖3所(suǒ)示。從圖3中(zhōng)不難(nán)發現(xiàn)，該渦(wō)街流(liú)量計(jì)（剔除(chú)個别流量點）在(zài)空氣裝置上的(de)儀表系數(shù)逐漸減小(xiǎo)，而(ér)在蒸汽(qì)裝置上的(de)儀表(biǎo)系數則逐漸增(zēng)加。在(zài)0.6qmax時，兩者儀(yí)表系(xì)數基本重(zhòng)合。
（3）dn50試驗
　　儀(yí)表系(xì)數和(hé)流量(liàng)曲線關系如圖4所示(shì)。從圖(tú)4中不(bú)難發(fā)現，其規律和dn40渦(wō)街流量(liàng)計規律(lǜ)基本一(yī)緻(zhì)，即在空氣裝(zhuāng)置上的(de)儀表系(xì)數逐漸(jiàn)減小，而在蒸汽(qì)裝置上(shàng)的(de)儀表系數(shù)則逐(zhú)漸增加(jiā)，在靠近(jìn)0.6qmax時，兩(liǎng)者儀(yí)表系(xì)數重(zhòng)合。
　　空氣裝置的(de)dn40管線(xiàn)和(hé)dn25管線是在dn50管線(xiàn)的基礎(chǔ)上變徑實現的(de)。比較圖(tú)2、圖3和圖(tú)4中空氣裝(zhuāng)置上(shàng)的儀表(biǎo)系數-流量曲線圖，可發(fā)現，在大(dà)流量時(shí)，随着口徑的(de)減小，儀表系數減小的越來越快。
（4）dn80試驗
　　儀表系數(shù)和流(liú)量曲線關(guān)系如圖(tú)5所(suǒ)示(shì)。從(cóng)圖5中不難(nán)發現(xiàn)，該渦街(jiē)流量計(jì)在空氣(qì)裝置上(shàng)的(de)儀表系(xì)數逐(zhú)漸減(jiǎn)小，而在(zài)蒸(zhēng)汽裝置上(shàng)的儀(yí)表系數則逐漸增加。在0.8qmax時，兩者(zhě)儀(yí)表系數基本(běn)重合(hé)。
（5）dn100試(shì)驗
　　儀表(biǎo)系數和流量曲線關系(xì)如圖6所示。從圖6中不難(nán)發(fā)現，該渦(wō)街流(liú)量計在(zài)空氣裝置上的儀(yí)表系數一直(zhí)大(dà)于在(zài)蒸汽(qì)裝置上的(de)儀表系數，且線(xiàn)性度較好(hǎo)，而在蒸汽裝(zhuāng)置上的(de)儀表系數則逐漸增(zēng)加。
（6）dn150試(shì)驗
　　儀(yí)表系數和流量曲線(xiàn)關(guān)系如圖(tú)7所示(shì)。從圖(tú)7中可(kě)以看(kàn)出(chū)，該渦街流量計在(zài)空氣裝(zhuāng)置上(shàng)和蒸汽(qì)裝置上的(de)線(xiàn)性(xìng)度都(dōu)較(jiào)差。在空(kōng)氣裝置(zhì)上，其儀(yí)表系(xì)數先增大(dà)後減小(xiǎo)；而在蒸汽裝(zhuāng)置上，其儀表系數(shù)則先減(jiǎn)小後增(zēng)大(dà)。
四、試(shì)驗結(jié)論
1.除dn100渦街(jiē)流量計外，其他(tā)5台渦街(jiē)流量計在空氣裝置上的特性(xìng)基(jī)本一緻，即在大流量(liàng)時，儀表系數會(huì)有一個較明顯(xiǎn)下降。
2.各口(kǒu)徑的(de)渦街(jiē)流(liú)量計在蒸汽裝置上的(de)特(tè)性(xìng)基本一緻(zhì)，即儀(yí)表系(xì)數随(suí)着流(liú)量的增大(dà)而增(zēng)大。
3.就比較(jiào)單台流量計在空氣裝置和蒸(zhēng)汽裝置上的儀(yí)表系(xì)數而言，六台渦(wō)街流量計(jì)的規(guī)律基(jī)本一緻(zhì)，即(jí)渦街流量(liàng)計在空(kōng)氣裝置(zhì)上的儀表系數(shù)偏高于(yú)在(zài)蒸汽(qì)裝置(zhì)上(shàng)的儀表(biǎo)系數，但(dàn)因實驗數據(jù)量比(bǐ)較小，還無法定量地(dì)給出偏(piān)差(chà)量。
4.初(chū)步結論：由于受(shòu)黏(nián)度(dù)、溫度(dù)等因(yīn)素的(de)影響，渦街(jiē)流量(liàng)計以空氣爲介質的儀表系數(shù)和以(yǐ)蒸汽(qì)爲介(jiè)質的儀表(biǎo)系數存在差異(yì)，但差别量(liàng)較小，具體(tǐ)差别量則(zé)需要(yào)在後續大(dà)量(liàng)實(shí)驗的基礎(chǔ)上總結分析後(hòu)給出。
5.每個口徑(jìng)的渦街流量計(jì)在儀(yí)表系數與(yǔ)流量(liàng)的曲線圖(tú)上，以蒸汽(qì)和空(kōng)氣爲介質(zhì)均有一個交彙點。在(zài)交彙點，儀表系(xì)數(shù)相(xiàng)同。這就提(tí)供了一種(zhǒng)可能：設計(jì)一台(tái)具有(yǒu)交彙點儀(yí)表系(xì)數的渦街流量計，在保證一定(dìng)測量(liàng)誤(wù)差(chà)的情況下，既(jì)可測空氣，又(yòu)可(kě)測蒸汽(qì)。

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