摘要:由于(yú)整套(tào)實驗室标(biāo)定裝(zhuāng)置價格昂(áng)貴,氣(qì)液标(biāo)準裝置無法全(quán)面(miàn)覆蓋,對(duì)于不同(tóng)介(jiè)質渦(wō)街流(liú)量(liàng)計 無法(fǎ)實現計量檢測,通過(guò)對渦街流(liú)量計測量特性(xìng)做簡(jiǎn)要介紹,在理論分(fèn)析(xī)可行性的(de)前提下,結(jié)合兩套标準裝(zhuāng)置在不同介質(zhì)、相同溫度(dù)下對(duì)儀表(biǎo)k系(xì)數進行(háng)标定(dìng)對比(bǐ)的現(xiàn)場實驗,實驗結(jié)果表明,外(wài)部(bù)條(tiáo)件幾何相(xiàng)似時,若渦(wō)街(jiē)流量計(jì)的雷諾數在相應精度區(qū)間内時,斯(sī)特羅哈爾(ěr)數sr近似于(yú)穩定常數值,則(zé)其儀(yí)表k系數(shù)近乎相似,利用(yòng)不(bú)同介(jiè)質檢測出的流量計(jì)誤差(chà)有一(yī)定參考價(jià)值。
引言
　　渦(wō)街流量計(jì)是基(jī)于(yú)馮(féng)卡門(mén)發現的渦旋(xuán)穩(wěn)定性理論，通過(guò)測量(liàng)穩定的漩渦頻率(lǜ)而實現(xiàn)流(liú)量(liàng)計量的,而(ér)漩渦産生(shēng)的頻(pín)率隻與流體流(liú)速、斯特羅(luó)哈爾數sr、漩(xuán)渦發生體(tǐ)的形狀和(hé)特征寬度(dù)b有(yǒu)關(guān)。渦街流量計輸(shū)出與(yǔ)流量成正比的(de)脈沖信号。斯特(tè)羅哈(hā)爾數sr與漩(xuán)渦.發生體形狀(zhuàng)及雷諾數有關,因此雷諾數與(yǔ)渦街流(liú)量計有(yǒu)着精密的(de)關聯。雷諾數是一種(zhǒng)用來表征流體(tǐ)流動情(qíng)況的無(wú)量綱(gāng)數(shù)，物理上(shàng)表示慣性力和(hé)黏性力量級(jí)之(zhī)比，利于雷(léi)諾數(shù)可區分流(liú)體的流動是層流還(hái)是紊流。當(dāng)流體(tǐ)流經的兩(liǎng)根管(guǎn)子的外部(bù)幾何(hé)條件相似時,如(rú)果雷諾數(shù)相等，則對應微團的(de)慣性力和黏性(xìng)力之(zhī)比(bǐ)相(xiàng)等，也(yě)就是流體(tǐ)流動(dòng)狀态(tài)幾何相似(sì)。實(shí)際應用中,在(zài)漩渦發(fā)生體形狀固定時，雷諾(nuò)數re在2x104~7x106時,斯特羅(luó)哈爾(ěr)數在此雷(léi)諾數範圍(wéi)内，基(jī)本是--個常(cháng)數。本文通(tōng)過實驗方法對(duì)渦(wō)街流量計在(zài)上述雷諾(nuò)數區間内(nèi),在同(tóng)口徑相同(tóng)溫度(dù)下,利用不(bú)同介(jiè)質進行(háng)計量标(biāo)定,繪制成(chéng)曲線(xiàn),并對(duì)實驗結果(guǒ)進行分析(xī)和解釋。
1測(cè)量(liàng)原(yuán)理和(hé)方法
　　卡門渦街(jiē)現象是指流體(tǐ)遇到垂直插人(rén)管道(dào)中的非流(liú)線型(xíng)阻流(liú)件時,會繞過(guò)阻流件(jiàn)流動,産生(shēng)漩渦(wō)分離(lí)的現象,形(xíng)成有規則的漩渦列,而左右兩(liǎng)側漩(xuán)渦(wō)的旋轉(zhuǎn)方向是相反的(de)根據(jù)卡門渦街(jiē)原理(lǐ),漩渦發生(shēng)頻率與管内平(píng)均流(liú)速(sù)u有(yǒu)以下(xià)關系:
 
　　式(shì)中:b爲阻(zǔ)流(liú)件寬度,m;u爲流(liú)經流量(liàng)計(jì)的平均流速,m/s;ƒ爲漩渦(wō)頻率,hz;sr爲(wèi)斯(sī)特羅哈爾數。
　　渦街流(liú)量(liàng)計的k系數是(shì)單位體積的(de)流(liú)體流過流(liú)量計(jì)時,流量計産生(shēng)的脈沖(chòng)數(shù)。由(1)式可(kě)知,漩渦産生(shēng)頻率與平均流速、漩渦發生體(tǐ)形狀(zhuàng)及(jí)幾何尺寸,斯(sī)特羅哈爾(ěr)數相關。而查閱(yuè)相關資料,經過大量實驗(yàn)證明(míng),斯特羅哈爾數(shù)sr與雷諾數相關(guān)關系圖(tú)如1所示(shì)。
 
　　由圖(tú)1可知,當雷(léi)諾數(shù)在2x104~7x106時，斯特(tè)羅哈(hā)爾數在此雷諾數範圍内(nèi),基本(běn)是一(yī)個常(cháng)數。由(yóu)此可知(zhī),在(zài)漩渦(wō)發生(shēng)體形(xíng)狀和尺(chǐ)寸固定的情(qíng)況下(xià),隻要(yào)将(jiāng)雷諾(nuò)數控制(zhì)在此區間範圍内，流速和頻率(lǜ)直接相關(guān),因此,利用(yòng)不同介質(zhì)對渦街流(liú)量計(jì)的k系數進行(háng)标(biāo)定時具有理論(lùn)基礎和可行性(xìng)的。
雷諾數(shù)的計(jì)算公式如下:
 
　　式(shì)中：ρ爲流(liú)體(tǐ)密度(dù),kg/m³;v爲流體流速,m/s;d爲(wèi)流場(chǎng)的(de)特(tè)征長(zhǎng)度(圓形管道爲(wèi)管道當量直徑),m;η爲流體的動力(lì)黏度,pa.s。
　　由(yóu)式(shì)(2)得知,雷諾數取決于(yú)流體密(mì)度、流體(tǐ)流速、流經管道(dào)尺寸、流體的動(dòng)力黏度(dù)。
　　将雷諾(nuò)數控制(zhì)在最佳區間内，利用水和空氣兩(liǎng)種介(jiè)質對(duì)渦街(jiē)流量(liàng)計k系數進(jìn)行計(jì)量檢定(dìng),得出實(shí)驗數據(jù),從(cóng)而驗證利用不同介(jiè)質在其他條件(jiàn)相似條件下對(duì)同口徑(jìng)同(tóng)--渦街(jiē)流量(liàng)計進(jìn)行計量(liàng)檢定得出的誤差結果是否(fǒu)可信。
2實(shí)驗
　　采用(yòng)由2套(tào)社會公用(yòng)計量标準對同--渦(wō)街流量計進(jìn)行檢測(cè)。
裝置1:靜(jìng)态質量法(fǎ)水流(liú)量标準(zhǔn)裝置(0.1級);
裝置(zhì)2:音速噴嘴氣體流量(liàng)标準(zhǔn)裝置(urel=0.33%,k=2)
被檢(jiǎn)表:線(xiàn)性和重複(fú)性較好的1.0級(jí)某廠家(jiā)dn50渦街流量計(脈沖輸出)
　　對于dn50口(kǒu)徑,液體渦(wō)街流量計标準流量(liàng)範圍(wéi)爲(wèi)4~40m³/h;氣(qì)體渦(wō)街流量(liàng)計(jì)标準(zhǔn)流量範圍爲30~300m³/h。
　　流(liú)量是指單位時(shí)間内流(liú)經封閉管道(dào)有效截面(miàn)的流體量(liàng),換算成(chéng)流速。對于dn50口(kǒu)徑,液體渦街(jiē)流(liú)量計(jì)标準流量(liàng)範圍爲0.57~5.66m/s; 氣(qì)體渦(wō)街流量計 标準流量範圍(wéi)爲4.24~42.44m/s。
　　由(yóu)于在恒溫(wēn)恒濕實驗室内(nèi)進行(háng),介質溫(wēn)度變化(huà)可忽(hū)略不(bú)計,都(dōu)在20℃。20℃時(shí),水的密度(dù)爲998.232kg/m³;動力黏度爲(wèi)1.0050x10-3pa.s;20℃時,空氣的(de)密度(dù)爲1.205kg/m³;動力(lì)黏度爲(wèi)1.8107×10-5pa·s。
　　計算(suàn)得出:對于(yú)dn50口(kǒu)徑,液體(tǐ)渦街(jiē)流量計雷諾數(shù)範圍爲2.831×104~2.811×105;氣體渦(wō)街流(liú)量(liàng)計雷諾(nuò)數範(fàn)圍爲(wèi)1.411×10*~1412×105。由上看出，氣體渦街(jiē)最小(xiǎo)流(liú)量測量點雷諾數已不(bú)在精度保證範圍之(zhī)内,同時，根(gēn)據jjg1029--2007《渦街流量計(jì)檢定規程》,氣體(tǐ)渦街流量(liàng)計在(zài)流量(liàng)點在qt(0.2qmax)以下(xià)時,1.0級渦街(jiē)流量(liàng)計誤(wù)差允許達(dá)到±2%，此時的(de)k值對(duì)我們的研究有不确定(dìng)性,因此(cǐ),選取(qǔ)qt(0.2qmax)及以(yǐ)上流(liú)量點(包(bāo)括(kuò)0.2qmax、0.4qmax、qmax),利用(yòng)兩套(tào)标準裝置(zhì)對上述流(liú)量點(diǎn)進行檢測。
3實驗數據(jù)分析
　　由上(shàng)頁圖(tú)1可見(jiàn)，在相(xiàng)應雷諾數區(qū)間(jiān)内,用(yòng)水和氣對(duì)渦街(jiē)流(liú)量(liàng)計儀表k系數進行标(biāo)定(dìng)的誤差(chà)僅相(xiàng)差0.5%左(zuǒ)右,不會引起明顯誤差。
 
4結(jié)語
　　在相應(yīng)雷諾(nuò)數區間内,用不同介質對dn50渦街(jiē)流量計k系(xì)數進行标定,誤(wù)差基(jī)本一緻(zhì)。所(suǒ)以,對(duì)于1.5級(jí)及以下等(děng)級渦街流(liú)量計(jì)的标定，如果(guǒ)受制于條件(jiàn)所限，檢測(cè)裝置不全(quán)面,用(yòng)音速噴嘴(zuǐ)氣(qì)體(tǐ)流量标準(zhǔn)裝置和靜(jìng)态質量法(fǎ)水(shuǐ)流量标(biāo)準裝置互(hù)相代(dài)替檢測是(shì)具有(yǒu)可行性(xìng)的。該實(shí)驗中(zhōng)仍(réng)有一些(xiē)不足:兩(liǎng)套(tào)标準(zhǔn)裝置一套(tào)屬于(yú)正壓(yā)法檢(jiǎn)測,一(yī)套屬(shǔ)于負壓法(fǎ)檢測,由于檢測設備工作(zuò)方式(shì)的一(yī)些(xiē)區(qū)别和(hé)台位差(chà),存在着(zhe)一(yī)些(xiē)不确定度(dù),但如果兩(liǎng)種檢(jiǎn)測設(shè)備的(de)精度(dù)等級(jí)都控制在(zài)較高(gāo)範圍(wéi)内,該不确定度對于(yú)精度等(děng)級較(jiào)低的渦街流量計是可(kě)以(yǐ)忽略不(bú)計的。

本文來源于網絡,如有侵權聯系即删除(chú)！