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渦輪流量計直管段長度與精度的關(guān)系

www.help-services.cn  2020-02-16 17:23  

  渦輪流量計是速度式流量計中的主要種類,浩方論壇當(dāng)被測流體流過渦輪流量計傳感器時,在流體的作用下,葉輪受力旋轉(zhuǎn),其轉(zhuǎn)速與管道平均流速成正比,同時,葉片周期性地切割電磁鐵產(chǎn)生的磁力線,改變線圈的磁通量,根據(jù)電磁感應(yīng)原理,在線圈內(nèi)將感應(yīng)出脈動的電勢信號,即電脈沖信號,此電脈動信號的頻率與被測流體的流量成正比。影響渦輪流量計精度的主要外部因素是流體的流動狀態(tài),渦輪流量計特性曲線要保持良好的線性關(guān)系,流過流量計的流體應(yīng)為充分發(fā)展的流型。
1.旋轉(zhuǎn)系數(shù)與下游直管段長度之間的關(guān)系
旋轉(zhuǎn)流的旋轉(zhuǎn)強度用旋轉(zhuǎn)系數(shù)來表示,旋轉(zhuǎn)系數(shù)定義為角動量通量與軸向動量通量的比值:

式中:ω -- 周向速度,
u -- 軸向速度,
R -- 管道半徑,
A -- 流體流過的橫截面積,
ρ -- 密度。
對于圓管內(nèi)的旋轉(zhuǎn)流,在r=0.95R處的旋轉(zhuǎn)角度***大,即:

采用多項迭代的方法,可編程計算出在某個值時(X 為圓管直徑D的倍數(shù))滿足一定精度的Sw值:

常數(shù)b和c與流體性質(zhì)、雷諾數(shù)和流量有關(guān),需要通過實驗確定。對于不可壓縮流體,b=0.030~0.085,c=0.10~0.50。一般來說,位面之鑰流量越大,旋轉(zhuǎn)流的衰減越大,由式(3)可以看出,旋轉(zhuǎn)流發(fā)生后的直管段越長,旋轉(zhuǎn)流的強度越弱,對渦輪流量計精度的影響越小。
2.實驗設(shè)計與結(jié)果分析
為了在實驗過程中能得到理想的旋轉(zhuǎn)流體,實驗中采用了模擬多種強度旋轉(zhuǎn)流的發(fā)生器,旋轉(zhuǎn)流發(fā)生器安裝在流量計上游來流的起始點處。
實驗采用稱量法,記錄電子稱上的質(zhì)量脈沖數(shù)N,N乘以質(zhì)量脈沖常數(shù)(0.08333),即得到質(zhì)量值(kg),金字塔探險者同時記錄時間和渦輪變送器的脈沖數(shù),在每個流量點重復(fù)做三次,記錄三組數(shù)據(jù),共選擇5個流量點來覆蓋渦輪流量計的測量量程。流量Q=0.08333N/t,儀表系數(shù)為:

儀表系數(shù)K與旋轉(zhuǎn)數(shù)Sw成線性關(guān)系,儀表精度為:

其中α、d均為待定系數(shù)。
根據(jù)實驗所得多組脈沖數(shù)和流量數(shù)據(jù),可計算出儀表精度δ值。按δ-X方程及δ和X數(shù)據(jù)進行***小二乘法回歸,可確定α和d的數(shù)值。一般來說,對不可壓縮流體,α=1.15~2.20,d=0.016~0.11。
3.直管段長度和流量計精度的初步預(yù)測
在工程設(shè)計中,根據(jù)流體性質(zhì)、流量和雷諾數(shù)確定α和d值。這樣,按照式(5)就可以依不同的流量計精度要求,對直管段長度進行初步預(yù)測,或確定直管段長度后,對流量計的精度做初步預(yù)測。
當(dāng)δ=0.2%時,不同流量下所需直管段長度見表1。
表1 不同流量下所需直管段長度

d

0.0165

0.0385

0.0578

0.0755

0.0801

0.0910

0.106

X

145.05

62.16

41.41

31.70

29.88

26.30

22.58


當(dāng)X=30時,不同流量下儀表精度見表2。
表2 不同流量下預(yù)測的儀表精度

d

0.0165

0.0385

0.0578

0.0755

0.0801

0.0910

0.106

δ

1.33

0.69

0.39

0.23

0.20

0.14

0.10


對流量計的精度和直管段的預(yù)測,為不同精度要求的渦輪流量計選擇適當(dāng)長度的直管段提供了理論參考。
4.結(jié)語
(1)旋轉(zhuǎn)數(shù)Sw與X成指數(shù)關(guān)系,即隨著下游距離X的增加,旋轉(zhuǎn)流強度以指數(shù)方式衰減。指數(shù)系數(shù)c和α值與介質(zhì)的性質(zhì),雷諾數(shù)等參數(shù)有關(guān)。
(2)對于任一旋轉(zhuǎn)流源,隨著下游距離的增加,在大流量區(qū)旋轉(zhuǎn)流強度衰減速度快,好未來企業(yè)郵箱而在小流量區(qū),好未來企業(yè)郵箱旋轉(zhuǎn)流強度衰減速度要慢一些,因此,瀚海博文對小流量的流量計管道設(shè)計中需要加長直管段,以減少旋轉(zhuǎn)流對流量計精度的影響。
(3)不論旋轉(zhuǎn)流的方向如何,流量計越靠近旋轉(zhuǎn)流源,流量計的精度δ越差,流量計精度可以按式(5)進行初步預(yù)測。

 

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