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煤气流量计雷诺数分析

发布时间:2014-06-12  浏览:1410次  字号:  

1、测量原理及方法
煤气流量计测量管道内流体流量时往往必须先了解其流动状态、流速分布等。雷诺数是表征流体流动特性的一个重要参数。在不同的流动状态下,流体的运动规律、流速的分布等都是不同的,因此雷诺数的大小决定了粘性流体的流动特性。雷诺数计算公式为:

由式(1)可知,雷诺数Re 的大小取决于4 个参数,即流体的密度(ρ)、速度(v)、流束的定型尺寸(D)以及工作状态下的粘度(η)。外部条件几何相似时,若它们的雷诺数相等,则流体流动状态也是几何相似的(流体动力学相似),这就是雷诺准则。涡街流量检测原理为:在平行于管道截面放置一个非流线型棱柱体,棱柱体轴线与被测介质流向垂直,液体通过棱柱体时产生旋涡,其旋涡频率正比于流速,因此,只要测出f,就能求得体积流量Q。公式为:
Q = f / K (2)
f = St×V/d (3)
由式(3) 可知,煤气流量计仪表系数k 除了与漩涡发生体、管道的几何尺寸有关外,还与斯特劳哈尔数(St)有关。St 是通过实验确定的无因次数,如果其相对稳定的话,仪器的测量就比较精确。大量实验证明,几何形状相同的漩涡发生体,无论尺寸大小,只要在相似的流场中(雷诺数Re 相等),就具有相同的St 数值,而且在一定的雷诺数范围内, St 是一个常数。因此,本文在最佳雷诺数范围内对涡街流量计在不同状态下k 系数标定分别进行实验,进而得到数据验证煤气流量计雷诺数相似原理。
2、实验
本次测试采用的2 套标准装置通过河北省质量技术监督局的考核认证。
装置1: 1.0 级负压法音速喷嘴气体流量标准装置———气标。装置2: 0.2级质量法水流量标准装置———水标。被检对象为1 台脉冲输出、准确度等级1.0 级、
仪表线性和重复性较好的ABG仪表集团DN50煤气流量计。
3、实验数据分析
(1) 检测时尽量选择流量点对应的雷诺数在2.0×104~ 7.2×106 范围内,在此范围内St 为定值,是煤气流量计测量精度的保证范围。并且在2 套装置上流量点的雷诺数尽量相近,从而可以验证分析煤气流量计雷诺数相似原理。
(2) 流量计分别在液体流量标准装置、气体流量标准装置上通过实际检测得到的检测数据见表1。
由表1 可知,2 套装置各自检测结果的仪表线性、重复性均合格。
但从2 个装置检测数据比对分析来看,在合适雷诺数范围内,同样1 台检测合格的煤气流量计,在不同介质的标准装置上仪表系数k 曲线趋势大致相同,但是在同一雷诺数下的k 值有一定的偏差,最大相差为0.2 P/m3 左右。
分析原因是气体装置和液体装置之间的差异造成的,包括台差和测量的差异。
气水曲线对比如图1 所示。

(3) 流量计在液体流量标准装置分别在常温水(21.7 ℃)、热水(49.6 ℃) 下通过实际检测得到的检测数据见表2。
由表2 可知,仪表系数k 在冷、热水中检测的变化趋势十分相近,并且在同一雷诺数下的一组k值的偏差很小,数据吻合较好,只有在雷诺数为2.0×105 时相差较大,原因为流量计重复性引起的误差波动,可从该雷诺数下流量计重复性最大印证此观点。冷热水曲线对比如图2 所示。

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