摘(zhai)要:利用(yong)常壓氣(qi)體作爲(wèi)流動介(jie)質，以流(liu)出系數(shu)平均相(xiang)對誤差(cha)、線性度(du)和不确(que)定度爲(wei)評價指(zhi)标，通過(guo)實流🎯實(shí)驗。研究(jiu)上遊組(zǔ)合管件(jiàn)對V 錐流(liu)量計 測(cè)量性能(neng)的影響(xiang)。在上遊(you)相同阻(zǔ)流件條(tiao)件下建(jiàn)模仿真(zhen),對V錐流(liú)量計和(he)孔闆流(liú)量計的(de)結構進(jìn)行對比(bi)❄️。
0引言
　　V錐(zhuī)流量計(ji)尚未實(shí)現國際(jì)國内甚(shèn)至行業(yè)範圍内(nei)的标準(zhun)化，目❓前(qian)僅獲得(de)加拿大(dà)工業部(bu)的天然(rán)氣密閉(bì)管輸交(jiao)接‼️準入(rù)認可、美(mei)國機械(xiè)工程師(shī)協會的(de)制造認(rèn)可等。自(zi)2003年以來(lai),國内也(ye)在積極(jí)開展對(dui)V錐流量(liang)計的推(tui)廣和使(shǐ)用工作(zuò)，然而生(shēng)産廠家(jiā)對量程(cheng)比、壓力(li)損失、精(jīng)度等關(guān)鍵技術(shu)指标乃(nǎi)至安裝(zhuāng)條件都(dou)直接❗采(cǎi)取美國(guo)MeCrometer公👌司産(chǎn)品說明(míng)書的方(fang)式。國内(nei)關于V錐(zhui)流量計(ji)安裝使(shi)用條件(jiàn)的實驗(yàn)研究鮮(xiān)見報道(dao)。
　　對DN100球閥(fa)+ DN100單彎頭(tóu), DN150球閥+ DN150變(biàn)DN100漸縮管(guan),DN150球閥+ 90°單(dan)彎頭+ DN150變(biàn)D100漸縮管(guan), DN150球閥+90°單(dan)彎頭+DN150變(bian)DN100漸縮管(guǎn)+ 90°單彎頭(tou)這四種(zhǒng)阻流件(jiàn)組合形(xing)⛱️式,通過(guò)改變前(qián)直管段(duàn)長度對(dui)V錐流量(liàng)計的測(cè)量精度(dù)🥰進行實(shí)流實驗(yàn)🏒，從而得(dé)出在上(shang)述四種(zhǒng)阻流件(jian)組合的(de)工況,V錐(zhui)流量計(ji)的測💋量(liang)性能變(biàn)化趨勢(shì)。　還通過(guò)模拟仿(pang)真對V錐(zhui)流量計(jì)和 孔闆(pan)流量計(jì) 的結構(gou)進行對(dui)比。
1安裝(zhuāng)條件對(dui)V錐流量(liang)計測量(liàng)精度影(ying)響的實(shí)驗研究(jiu)
1.1 V錐流量(liang)計的基(jī)準實驗(yan)
　　用于V錐(zhuī)流量計(ji)直管段(duàn)長50D,後直(zhi)管段長(zhang)3D,管道内(nèi)流體流(liu)㊙️動爲充(chong)分發展(zhan)的淌流(liú)狀态06團(tuán)團團[51。前(qian)期大量(liàng)文🔴獻表(biǎo)💁明，前直(zhi)管段長(zhǎng)度達到(dao)50D時,可以(yǐ)認爲流(liú)場已經(jing)充分發(fā)🌐展:同時(shí)，後直管(guǎn)段達到(dao)3D,不會影(ying)響V錐量(liàng)計的流(liú)出系數(shu)。故上遊(you)阻🌈流件(jian)實驗結(jie)果均按(an)照前直(zhí)管段50D,後(hòu)直管段(duàn)3D爲基準(zhun)進行比(bi)較，從而(er)得到流(liu)出系數(shu)和流出(chū)系數相(xiang)對誤差(cha)的變化(huà)情況。
1.2.上(shàng)遊阻流(liú)件對V錐(zhui)流量計(jì)測量精(jīng)度影響(xiǎng)的實驗(yan)研究📱.
1.2.1. 上(shang)遊阻流(liú)件類型(xing)一 DN100球閥(fá)+ DN100單彎頭(tou)的實驗(yan)研究
　　阻(zu)流件類(lèi)型爲DN100球(qiu)閥+ DN100單彎(wan)頭的雷(léi)諾數流(liú)出系數(shù)曲🔴線圖(tu)如⭐圖☎️1所(suo)示，從圖(tú)中可以(yǐ)看出,在(zai)雷諾數(shù)大于80 000時(shi)🍓随着前(qian)直管段(duàn)長度的(de)縮短，流(liú)出系數(shù)呈遞增(zeng)趨勢:當(dang)雷諾數(shù)小于✊80 000時(shí)，流出系(xi)數随前(qián)直管段(duàn)長度變(biàn)化無明(míng)顯增❓減(jian)趨勢,無(wú)🔆法進行(hang)有規律(lü)的判斷(duàn)。同時和(he)🛀🏻基準實(shí)驗數🧑🏾‍🤝‍🧑🏼據(ju)相差比(bǐ)較大,當(dāng)雷諾數(shù)在250 000那點(diǎn)時,基準(zhǔn)實驗的(de)數據🤩和(hé)其他的(de)很接近(jìn)。

　　從表1可(ke)以看出(chu)，當直管(guǎn)段長度(dù)小于3D時(shi)，随着直(zhi)管段長(zhang)度的縮(suō)🔆短，平均(jun)相對誤(wù)差呈遞(di)增趨勢(shi):當直管(guǎn)段長度(du)大于3D時(shi)，平均相(xiàng)對誤🆚差(cha)變化不(bu)大。此變(biàn)化趨勢(shi)也可見(jiàn)圖2所示(shi)。

1.2.2上遊阻(zǔ)流件類(lei)型- -DN150 球閥(fa)+ DN150變DN100漸縮(suo)管的實(shí)驗研究(jiu)
　　阻流件(jiàn)類型爲(wèi)DN150 球閥+ DN150變(biàn)DN100漸縮管(guǎn)的雷諾(nuò)數流出(chū)系數曲(qu)線⛹🏻‍♀️圖🤟如(ru)圖3所示(shi)，從圖中(zhōng)可以看(kan)出,随着(zhe)前直管(guǎn)段長度(du)的改變(biàn),流出系(xì)數基‼️本(běn)不變，但(dàn)略小于(yu)基準實(shí)驗流出(chū)系數。

　　從(cóng)表2和圖(tú)4可以看(kàn)出,在該(gāi)工況下(xia)，雖然存(cún)在流.出(chu)系數相(xiàng)對誤差(cha),但前直(zhi)管段長(zhang)度對流(liú)出系數(shu)的影響(xiang)基本可(ke)以🔴忽略(luè)，且相對(dui)誤❄️差也(ye)不是很(hen)大。

1.2.3. 上遊(yóu)阻流件(jian)類型- -DN150球(qiú)閥+90*單彎(wān)頭+DNI50變D100漸(jian)縮管的(de)實驗研(yan)☁️究
　　阻流(liú)件類型(xíng)爲DN150球閥(fá)+90°單彎頭(tóu)+ DN150變DN100漸縮(suo)管的雷(léi)諾數流(liu)出系數(shu)曲線‼️圖(tu)如圖5所(suo)示，從圖(tú)中可以(yi)看出,随(suí)着前👣直(zhi)管⛷️段長(zhang)🤩度的🐇縮(suō)短☎️，流出(chū)🌈系數呈(cheng)遞減趨(qū)勢。

　　從表(biao)3和圖6可(ke)以看出(chū)，随着前(qian)直管段(duàn)長度的(de)增長，流(liu)出系數(shù)相對誤(wu)差呈減(jian)小趨勢(shì)。


1.2.4. 上遊阻(zǔ)流件類(lèi)型一-DN150球(qiu)閥+90°單彎(wan)頭+DN150變DN100漸(jian)縮管+90°單(dān)彎頭的(de)實驗研(yán)♊究
阻流(liú)件類型(xing)爲DN150球閥(fa)+ 90°單彎頭(tóu)+ DN150變DN100漸縮(suō)管+90°單彎(wan)頭的雷(léi)諾數流(liú)出🈚系數(shù)曲線圖(tú)如圖7所(suǒ)示，流出(chu)系數均(jun)略大于(yu)基準實(shi)驗流出(chu)系數，且(qie)🍓改變前(qian)直管段(duàn)長度對(dui)流出系(xi)數的影(ying)響很小(xiao)。

從表4和(hé)圖8可以(yǐ)看出，平(ping)均相對(duì)誤差與(yǔ)前直管(guan)段長🐉度(dù)無明♻️顯(xian)關系，且(qiě)偏差均(jun)不大。

2V錐(zhui)流量計(ji)和孔闆(pan)流量計(jì)結構的(de)模拟仿(páng)真對比(bi)
　　V錐流量(liàng)計作爲(wèi)一-種新(xin)型的差(cha)壓式流(liu)量計,其(qí)工作原(yuán)理和孔(kong)闆流量(liàng)計相同(tóng)。介質通(tōng)過V錐時(shí),由于阻(zu)流件V錐(zhuī)的存在(zai)，使得流(liu)😘體的流(liu)過面積(ji)發生變(biàn)化，從而(er)流速發(fā)生變化(hua)。根據伯(bó)努利方(fang)程，流速(su)⭕的變化(huà)引起.壓(ya)力的變(biàn)化，該壓(ya)力📧的變(biàn)化與介(jie)質的流(liu)速之間(jiān)存🌈在一(yī)

　　變DN100漸縮(suo)管+90°單彎(wan)頭的流(liú)出系數(shu)相對誤(wu)差曲線(xian)定的關(guan)系。因此(cǐ)🏃，可通過(guò)測量錐(zhuī)體前後(hou)的差壓(ya)達到測(cè)量流體(tǐ)♻️流量的(de)目🥰的。雖(suī)然與孔(kǒng)闆原理(lǐ)一樣，但(dan)是最本(běn)🥰質的區(qu)别在于(yu)🎯孔闆爲(wei)中心收(shōu)縮型節(jie)流裝置(zhì),而V錐爲(wèi)邊壁收(shōu)💜縮型節(jiē)流裝置(zhi)。
　　測量範(fan)圍窄是(shi)制約孔(kong)闆流量(liang)計使用(yòng)的主要(yao)原因。--方(fang)面由于(yu)孔闆的(de)流出系(xì)數随雷(lei)諾數的(de)變化而(er)變化較(jiao)大,另一(yī)方面孔(kong)闆的突(tū)然節流(liú)導緻孔(kong)闆後産(chan)生較大(da)🌈的漩渦(wo)，該漩渦(wō)的存在(zài)♍直接導(dao)緻測量(liàng)的差壓(ya)信号噪(zào)聲較大(da);而㊙️V錐流(liu)量計克(ke)服了以(yi)上的缺(quē)點。如圖(tú)9所示,V錐(zhuī)💰流量計(jì)是由與(yu)管道同(tóng)軸🈚的内(nèi)部節流(liu)件V錐和(hé)取壓裝(zhuāng)置組成(cheng)，流體經(jing)過時并(bìng)不像孔(kong)闆那樣(yàng)突然改(gai)變流體(ti)的流動(dong)狀态，而(ér)是⁉️介質(zhi)随着錐(zhui)體的方(fang)向向邊(bian)壁收縮(suō)，該錐體(tǐ)起到調(diao)整介質(zhì)流動狀(zhuang)态的作(zuo)用❤️,重塑(su)了流束(shu)☎️曲線，使(shi)流體的(de)流動更(gèng)加穩定(ding)。實踐證(zhèng)明，相比(bǐ)于孔闆(pan)流量計(jì),V錐流量(liang)計的流(liu)出♍系數(shù)随雷諾(nuò)數的變(biàn)化基本(ben)不變，且(qie)需要較(jiao)短的前(qián)✔️直管段(duàn)。

　　實流實(shi)驗的結(jié)果表明(ming)，即使上(shàng)遊存在(zài)各種不(bú)同類🚩型(xíng)的🤟阻流(liu)件時,對(duì)于V錐流(liu)量計來(lai)說隻需(xū)3D的前直(zhi)管段即(ji)可保❓證(zheng)計🈲量精(jing)度在💚+0. 5%的(de)範圍之(zhī)内,而對(dui)于孔闆(pǎn)來說則(ze)需要10D甚(shèn)至30D的前(qián)直管段(duan)才能達(dá)到同V錐(zhui)的同等(děng)精度。爲(wei)了更好(hǎo)的從本(běn)質上來(lái)分析兩(liǎng)種差壓(ya)式❓流量(liàng)計的差(cha)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼異，采用(yong)CFD軟件Fluent分(fen)别對兩(liang)種流量(liang)計在上(shàng)遊存在(zài)相同阻(zǔ)😄流件即(jí)球閥+90°彎(wan)頭)時的(de)情況進(jin)行建♊模(mó)仿真。仿(pang)⁉️真的錐(zhui)體和孔(kǒng)闆部分(fen)的壓力(li)雲圖以(yi)及速度(du)矢量圖(tu)如圖10至(zhì)圖13所示(shì)。

　　對比圖(tu)10與圖12不(bu)難發現(xian)，V錐的下(xià)遊取壓(yā)在錐體(tǐ)尾部，避(bì)開🈲了漩(xuán)渦較大(da)的區域(yu),處在一(yi)個速度(dù)較爲平(ping)穩的區(qu)域。而🌍孔(kong)闆的下(xia)🌏遊取壓(yā)剛好處(chu)在漩渦(wo)區域，漩(xuan)渦的存(cún)在導緻(zhi)了孔闆(pǎn)下遊的(de)壓力信(xìn)号的采(cai)集存在(zài)較大的(de)幹擾。因(yīn)此，采用(yong)同樣的(de)差壓變(biàn)送器對(duì)兩種流(liu)量計進(jin)行測量(liang)時,V錐流(liu)量計的(de)差壓信(xin)号的信(xin)噪比要(yào)明顯🤞高(gao)于孔闆(pan)。
　　如此，在(zài)流體流(liú)過V錐時(shí)，流體介(jie)質的方(fang)向會随(sui)着錐體(tǐ)的邊壁(bì)慢慢向(xiàng)管壁收(shou)縮，如圖(tú)11所示，流(liú)過錐體(tǐ)之後形(xíng)成漩渦(wō)，無論錐(zhuī)體前端(duān)的流體(ti)的流動(dòng)是否得(de)🌈到充分(fen)發展，在(zai)錐體尾(wei)部還是(shì)會存在(zai)一個速(sù)度相對(duì)平穩的(de)區域。而(er)對🌈于孔(kǒng)闆而言(yan)，它的這(zhè)種結構(gou)使得流(liu)束在管(guǎn)🍉道中心(xīn)突然收(shōu)縮，在下(xia)遊取壓(ya)處産生(sheng)較大的(de)漩渦👣，前(qian)端流體(ti)是否充(chōng)分發展(zhǎn)将會對(duì)📐漩渦的(de)特性産(chan)🏃生不确(que)定性的(de)影響，這(zhè)就直接(jiē)影響着(zhe)差壓信(xin)号的測(ce)量。因此(cǐ),在;孔闆(pan)和V錐流(liu)量計的(de)上遊均(jun1)存在相(xiàng)同阻流(liú)件時，流(liú)體的未(wei)充分發(fa)展對V錐(zhui)流量⛹🏻‍♀️計(ji)的測量(liàng)産生的(de)影響較(jiao)小，而對(duì)于孔闆(pǎn)産生的(de)影🐉響較(jiào)大，即在(zai)保證同(tóng)樣精度(dù)下，V錐所(suǒ)需要的(de)前直管(guan)🐅段相⭐比(bi)于孔闆(pan)要短。
3總(zǒng)結
　　對DN100球(qiú)閥+DN100單彎(wan)頭,DN150球閥(fá)+DN150變DN100漸縮(suō)管,DN150球閥(fá)+90°單彎頭(tóu)+DN150變D100 漸縮(suo)管,DN150球閥(fá)+ 90°單彎頭(tóu)+DN150變DN100漸縮(suō)管+90°單彎(wan)頭這四(si)種阻流(liu)件組合(he)形式，通(tōng)過改㊙️變(biàn)前直管(guǎn)段長度(du)對V錐流(liú)量計的(de)測🔴量精(jing)度進行(hang)實流實(shí)驗🐆,發現(xian)當🐕後直(zhí)管段長(zhǎng)度不變(bian)時,随着(zhe)前直管(guǎn)段長度(dù)變短，流(liú)🌈出系數(shù)相對誤(wù)差随之(zhī)變大。爲(wei)V錐流量(liàng)計在以(yi)上四種(zhǒng)阻流🌈件(jiàn)組合條(tiao)件✉️下，前(qian)直管段(duàn)長😄度變(bian)化跟流(liu)出系數(shù)的變化(hua)趨勢圖(tu)和雷諾(nuo)數跟流(liú)出😘系數(shu)的🛀關系(xi)變化提(ti)供了參(can)考。通過(guo)對V錐流(liu)量計和(hé)孔闆流(liu)量計結(jié)構的模(mó)拟仿真(zhen)對比，得(dé)到當孔(kǒng)闆和V錐(zhuī)流量計(ji)的📱上遊(you)均存在(zai)相同阻(zǔ)流件時(shi),流體的(de)未充分(fen)發💘展對(duì)V錐流量(liàng)計的測(cè)量産📐生(sheng)的影響(xiang)較小而(er)對于孔(kong)闆産生(sheng)的影響(xiang)較大，即(jí)在保證(zheng)同樣精(jīng)度下,V錐(zhui)所需要(yào)的前直(zhí)管段相(xiang)比于孔(kong)闆要短(duan)。

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