摘要:由于整套(tào)實驗室标定裝置價(jià)格昂責,氣(qì)液标準裝置無(wú)法全面覆蓋(gài),對(duì)于不(bú)同介質渦街流(liú)量(liàng)計 無法(fǎ)實現計(jì)量(liàng)檢測,通過(guò)對渦街流(liú)量計測(cè)量特性(xìng)做簡要介紹,在(zài)理論分(fèn)析可行性的(de)前提下,結(jié)合兩(liǎng)套标(biāo)準裝置在不同介質(zhì)、相同溫度下對儀表(biǎo)k系數進行(háng)标定對比的現場實驗,實驗結(jié)果表明,外部(bù)條件幾何相(xiàng)似時(shí),若渦(wō)街(jiē)流(liú)量計(jì)的雷(léi)諾數在相應(yīng)精度區間内(nèi)時,斯特(tè)羅哈(hā)爾(ěr)數sr近似于(yú)穩定(dìng)常數值,則其儀表k系數(shù)近(jìn)乎相似(sì)，利用不同介(jiè)質檢(jiǎn)測出(chū)的流(liú)量計(jì)誤差有一定參考價值。
引言
　　渦街流量計(jì)是基于馮(féng)卡門(mén)發現的渦(wō)旋穩定性理(lǐ)論，通過(guò)測量(liàng)穩(wěn)定的漩(xuán)渦頻(pín)率(lǜ)而實現(xiàn)流量計量的,而(ér)漩渦(wō)産(chǎn)生的頻(pín)率隻(zhī)與流體流(liú)速、斯特羅哈爾(ěr)數sr、漩(xuán)渦發(fā)生體(tǐ)的形(xíng)狀和特征(zhēng)寬度(dù)b有關。渦街(jiē)流量(liàng)計(jì)輸出與流量成正比的脈沖(chòng)信号(hào)。斯特(tè)羅(luó)哈(hā)爾數(shù)sr與漩(xuán)渦.發生體(tǐ)形狀(zhuàng)及雷(léi)諾數有關(guān),因此(cǐ)雷諾數與渦街流量計有(yǒu)着精密(mì)的(de)關聯(lián)。雷諾數是一種(zhǒng)用來表征(zhēng)流體(tǐ)流動情況的無(wú)量綱數，物理.上(shàng)表示(shì)慣性(xìng)力和(hé)黏性(xìng)力量級(jí)之比，利(lì)于雷(léi)諾數(shù)可區分流(liú)體的流動是層流還是紊流。當流體流經的兩(liǎng)根管(guǎn)子的外部(bù)幾何(hé)條件相(xiàng)似時,如(rú)果雷諾數相等(děng)，則對應微團的(de)慣性力和(hé)黏性(xìng)力之比(bǐ)相.等,也(yě)就是流(liú)體(tǐ)流動狀态幾何相似(sì)。實際應(yīng)用(yòng)中,在(zài)漩渦發(fā)生體形狀固定時，雷諾數re在2x104~7x106時,斯特羅(luó)哈爾數在此雷諾數範圍内,基(jī)本是一個常數。本文(wén)通過實驗方法對渦街流量計在上述雷(léi)諾數區間(jiān)内,在(zài)同口徑相同溫(wēn)度下,利用不同(tóng)介質(zhì)進(jìn)行計量(liàng)标定,繪制成曲線,并對實驗結(jié)果進行分析和(hé)解釋(shì)。
測量原理和方法(fǎ)
　　卡(kǎ)門渦(wō)街現(xiàn)象是指流(liú)體遇到(dào)垂(chuí)直插(chā)入管(guǎn)道中的(de)非(fēi)流線型阻(zǔ)流件(jiàn)時,會繞(rào)過阻流(liú)件流(liú)動，産生漩(xuán)渦(wō)分(fèn)離的現象(xiàng)，形成有規則的(de)漩渦(wō)列,而左右(yòu)兩側漩渦的旋轉方(fāng)向是相反(fǎn)的。根據卡門渦(wō)街原(yuán)理,漩渦發生頻率(lǜ)與(yǔ)管内(nèi)平均流速(sù)u有以下關(guān)系(xì):
 
　　式中:b爲阻流(liú)件寬(kuān)度,m;u爲(wèi)流經流量(liàng)計的平均(jun1)流速，m/s;f爲漩渦頻率,hz;sr爲斯特(tè)羅哈(hā)爾數。
　　渦街(jiē)流(liú)量計的k系數是單(dān)位體積的(de)流體(tǐ)流(liú)過(guò)流量(liàng)計時，流量計産(chǎn)生的脈沖(chòng)數。由(yóu)(1)式可知,漩渦産(chǎn)生頻率與(yǔ)平(píng)均(jun1)流速、漩(xuán)渦發生(shēng)體形狀及(jí)幾何(hé)尺寸(cùn),斯特羅哈(hā)爾數(shù)相(xiàng)關。而查(chá)閱相關資料,經(jīng)過大量實驗證(zhèng)明,斯特(tè)羅哈爾(ěr)數sr與雷諾(nuò)數相關關系圖(tú)如1所(suǒ)示
 
　　由(yóu)圖1可知,當雷諾(nuò)數在2x104~7x106時,斯(sī)特羅哈(hā)爾(ěr)數在此雷諾數範圍(wéi)内,基本是一個(gè)常數。由(yóu)此可(kě)知(zhī),在漩渦發生體形狀和(hé)尺寸固(gù)定的情況(kuàng)下,隻要将雷諾數控(kòng)制在此區間範圍内(nèi)，流速(sù)和頻率直接相(xiàng).關,因此，利(lì)用不同介(jiè)質對渦街流量(liàng)計的(de)k系(xì)數(shù)進行标定時具有理(lǐ)論基礎(chǔ)和可行(háng)性的。
　　雷諾數的(de)計算公式如下(xià):
 
　　式中:ρ爲(wèi)流體密度,kg/m³;v爲流體(tǐ)流速,m/s;d爲流(liú)場(chǎng)的特征長度(dù)(圓形(xíng)管道爲管道當量直(zhí)徑),m;η爲流.體(tǐ)的(de)動(dòng)力黏(nián)度，pa's。
　　由(yóu)式(2)得(dé)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(dù)。
　　本文(wén)研究目的(de)，是将(jiāng)雷諾數控制在(zài)最佳(jiā)區(qū)間(jiān)内，利用水和空氣兩(liǎng)種介質對渦街(jiē)流量(liàng)計k系數進(jìn)行計量檢定,得(dé)出(chū)實驗數(shù)據,從(cóng)而驗證利(lì)用不(bú)同介質在其.他(tā)條件相(xiàng)似條件(jiàn)下對(duì)同口徑同一渦(wō)街流(liú)量計(jì)進行(háng)計量檢定(dìng)得出的誤(wù)差結(jié)果是(shì)否可信。
2實(shí)驗
　　本次實(shí)驗采(cǎi)用由江蘇省計(jì)量科學研究院考核(hé)通過的2套(tào)社會公用(yòng)計量标準(zhǔn)對同一渦(wō)街流(liú)量計(jì)進行(háng).檢測。
裝置(zhì)1:靜态(tài)質量法水流量(liàng)标準裝置(zhì)(0.1級);
裝(zhuāng)置2:音速噴嘴氣(qì)體流量标準裝(zhuāng)置(∪rel=0.33%，k=2)
被檢(jiǎn)表:線(xiàn)性(xìng)和重(zhòng)複(fú)性(xìng)較好的1.0級某廠家dn50渦街流(liú)量計(脈沖(chòng)輸(shū)出(chū))
　　對(duì)于dn50口徑(jìng),液體渦街流量(liàng)計标準流(liú)量範(fàn)圍爲(wèi)4~40m³/h;氣體渦街流量(liàng)計标準流(liú)量(liàng)範圍爲30~300m³/h.
　　流量(liàng)是指單位時間内流經(jīng)封閉管(guǎn)道有效截(jié)面的流體量,換算成(chéng)流速。對于dn50口徑(jìng),液體渦(wō)街流量計标準流量範(fàn)圍爲0.57~5.66m/s;氣體渦街(jiē)流量計标準流量範圍爲4.24~42.44m/s.
　　由于(yú)本次(cì)實驗在恒(héng)溫恒濕實(shí)驗室(shì)内進行,介質溫(wēn)度變化(huà)可忽略不計,都在20℃。20℃時,水(shuǐ)的密度爲(wèi)998.232kg/m³;動力(lì)黏度爲1.0050x10-3pa·s;20℃時(shí)，空氣(qì)的密度(dù)爲1.205kg/m³;動力(lì)黏度(dù)爲(wèi)1.8107x10-5pa·s。
　　計(jì)算得(dé)出:對(duì)于dn50口徑,液(yè)體渦(wō)街流量計(jì)雷諾(nuò)數(shù)範圍爲(wèi)2.831x104~2.811x105;氣體渦(wō)街流量(liàng)計雷(léi)諾數範圍(wéi)爲1.411x104~1.412x105由(yóu)上看(kàn)出，氣(qì)體渦(wō)街最小流(liú)量測(cè)量點雷諾(nuò)數已(yǐ)不在精度保證範(fàn)圍(wéi)之内(nèi),同時,根(gēn)據jjg1029--2007《渦街(jiē)流量計檢(jiǎn)定規(guī)程》,氣體(tǐ)渦街流(liú)量計在流量點在qt(0.2qmax)以(yǐ)下時,1.0級渦(wō)街流量計誤差(chà)允許(xǔ)達到±2%，此(cǐ)時(shí)的k值對我(wǒ)們的(de)研究有(yǒu)不确定性,因(yīn)此(cǐ),選取qt(0.2qmax)及(jí)以上(shàng)流量點(包(bāo)括0.2qmax-0.4qmax>qmax),利(lì)用兩套(tào)标準裝(zhuāng)置對上述流量(liàng)點進行檢測。
 
3實驗數據分(fèn)析(xī)
　　由(yóu)上(shàng)頁圖1可(kě)見,在(zài)相(xiàng)應(yīng)雷諾(nuò)數區間内，用水(shuǐ)和氣對渦街流(liú)量計儀表k系數進行(háng)标定的誤(wù)差僅相差0.5%左右(yòu)，不會(huì)引起明顯(xiǎn)誤差。
4結(jié)語
　　通過本次實驗,在相應雷(léi)諾(nuò)數區間内,用不同介質(zhì)對dn50渦街流(liú)量計k系數進行标定(dìng),誤差基本(běn)一緻。所以,對于1.5級及(jí)以下等級渦(wō)街(jiē)流量計的标定(dìng),如果受制于條(tiáo)件所限,檢(jiǎn)測裝(zhuāng)置不全面,用音(yīn)速噴嘴氣體流(liú)量标準裝(zhuāng)置和(hé)靜态(tài)質量法水(shuǐ)流量(liàng)标(biāo)準(zhǔn)裝置互(hù)相代(dài)替檢測(cè)是具有可行性(xìng)的。該實(shí)驗中仍(réng)有一些不(bú).足:兩套标準(zhǔn)裝置一(yī)套屬于正壓法(fǎ)檢測,一套屬于(yú)負壓法(fǎ)檢測,由(yóu)于檢(jiǎn)測設(shè)備工(gōng)作方(fāng)式的一些區别(bié)和台(tái)位.差(chà),存在着一些不(bú)确定度,但如果(guǒ)兩種檢測(cè)設備的精(jīng)度等級都(dōu)控制在較高範(fàn)圍内,該不确定(dìng)度對于精(jīng)度等級較(jiào)低的(de)渦街(jiē)流量(liàng)計是(shì)可以(yǐ)忽略不計(jì)的。

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