摘要:渦(wo)輪流量計 的精度(du)受被測介質及其(qi)運動粘度變化的(de)影響。使用體積流(liú)⭐量和儀表系數無(wú)法從變粘度實驗(yàn)中取😍得形🌈态-緻且(qiě)可預測的标🧑🏽‍🤝‍🧑🏻定結(jie)果。應用量綱分析(xi)導出雷諾數和斯(sī)特勞哈爾數作爲(wèi)描述💋渦輪流量計(ji)性能的無量綱參(cān)數。通過改變丙二(er)醇-水溶液的體積(jī)濃度得到五個不(bú)同運動粘度的介(jie)質，分别用于🚶‍♀️标定(ding)一台DN25渦輪流量計(ji)。對比結♌果表明，不(bu)同粘度下的标定(dìng)曲線在雷諾數小(xiǎo)于7400區域出😄現分離(lí)，标定數據最大相(xiang)差0.9%。随着雷諾數增(zeng)加，儀表系數🔞中軸(zhou)承阻滞部分的影(yǐng)響相對減🌈小，标定(ding)🌏曲線簇由分散趨(qū)于聚攏，标定數據(jù)差異小于0.1%。葉片表(biǎo)面的流動邊界層(céng)發生層淌轉捩時(shi)阻力的突變導緻(zhi)标定曲線出現駝(tuó)峰🔞，運動粘度越低(di)，駝峰趨于平⭐緩。軸(zhóu)承阻滞中的靜态(tai)阻力部分是造成(chéng)相同雷諾數下儀(yí)🈚表系數差異的主(zhu)要原因，這種差異(yi)随雷諾數🈲減小而(er)增加，所以，當校準(zhun)介質和工作介質(zhi)的運動粘度有顯(xian)著差異時，渦輪流(liú)量計要避免工作(zuò)在低雷諾數區域(yù) 。
0引言
　　渦輪流量計(ji)是一種可靠的，用(yòng)于測量流體流量(liang)的儀表。石油、化工(gōng)領域大量使用渦(wo)輪流量計測量輸(shū)‼️運天然氣☀️、燃料油(yóu)和烴類流體的流(liu)量，渦輪流量計的(de)精度對于涉及能(neng)源的貿易交接非(fēi)常重要。自從1790年ReinhardWoltman使(shi)用第☔一台渦輪流(liu)量計測量水流量(liang)以來，渦輪流量計(ji)經曆🐆了許多變化(hua)✊和改進，仍然☔被認(ren)爲是一💘種準确且(qiě)穩♻️定💚的工業儀表(biao)",在穩定條件下， 液(ye)體渦輪流量計 的(de)精度可以達到0.1%， 氣(qi)體渦輪流量計 的(de)精度可以達到0.5%121。
　　通(tōng)常情況下，計量技(jì)術機構或校準實(shí)驗室使用某一⁉️種(zhǒng)♈流體(一般是水)校(xiao)準渦輪流量計，而(ér)實際被測對象常(cháng)常是另⁉️外-一種介(jiè)質。即使校準和工(gōng)作場合中使用同(tóng)一種介質，液體的(de)運動粘度易受溫(wēn)度變化影響，渦輪(lún)流量計性能會有(yǒu)較大的差異，需要(yào)增⭐加額外的校準(zhun)工作。例如，在油品(pin)或烴類介質的貿(mào)易交接中，如果🏒更(gèng)換了管道中的介(jiè)質或介質的物性(xing)發生較大變化，都(dou)要對渦輪流量🌈計(ji)進行--次現場重新(xīn)校準。
　　以往的研究(jiu)表明，渦輪流量計(jì)在低粘度流體(1mm2/s及(jí)以下)和☔高🌍粘度流(liú)體((50~100)mm2/s)下的标定曲線(xiàn)形态有很大不同(tong)4。雖然對此已有很(hen)多研究和報道[5),但(dan)粘度影響渦輪流(liú)量計♌性能的流體(ti)動力學機🥰理仍未(wèi)被完全理解161。已經(jing)發表的渦輪流量(liang)計物理😄模型大多(duō)基于動量和氣翼(yi)理論，但這些模型(xing)☔都依賴于實驗數(shu)據的修正，還沒有(yǒu)一個經過廣泛驗(yan)證的物理模型能(néng)夠充🈚分解釋渦輪(lún)流量計的輸出響(xiǎng)應以及标定曲線(xian)的變化細節。
　　近年(nián)來，借助計算流體(ti)力學(computationalfluiddynamics,CFD)模拟研究了(le)流量計内部的✍️流(liu)🛀場☀️，分析影響渦輪(lun)機流量計精度的(de)因素，通過優化結(jie)構參數來提高流(liú)量計的性能。提出(chū)一種針對液體渦(wo)輪流量計葉輪的(de)多參數定量優化(hua)方法，以減少粘度(dù)對傳感器特性的(de)影響。根據CFD軟件計(jì)算得到的流場信(xin)息解釋流體粘度(du)變化影響傳感🔞器(qi)性能的機🏒制。在其(qí)提出的數值模型(xíng)中考慮了軸承阻(zǔ)力矩，通過CFD計算預(yu)測💁渦輪流量計的(de)性能。通過CFD模拟分(fen)析了，上遊整🏃流件(jiàn)的結構參數對渦(wo)輪流量🍓計性能的(de)影響，并提出了整(zheng)流件結構的優化(huà)方案。定義了一個(ge)表征葉輪葉片形(xíng)狀的結構👄參數，通(tōng)過CFD模拟分析渦輪(lún)流量計内部流場(chang)，解釋葉片結構對(duì)其性能的影響機(ji)制。
　　上述研究都是(shi)基于轉子系統的(de)力矩平衡，通過改(gai)🐉變流體物性計算(suan)相應的流場信息(xī)，進而得到流量計(ji)的輸出響應。相較(jiao)而言，通過實驗研(yán)究儀表系數和标(biāo)定曲線的演化規(guī)律，人們能夠更直(zhí)觀地了解🏒儀表對(dui)實際工況的響應(ying)。本文基于動量方(fang)法的基㊙️本表達式(shi)，應用量綱分析導(dǎo)出雷諾數(Reynoldsnumber,Re)和斯特(tè)勞哈爾數(Strouhalnumber,Sn)作爲描(miao)述渦輪流量計性(xìng)能的無量綱參數(shù)。分别使用五種運(yùn)動粘度((1.02~30)mm2/s)介質标定(dìng)一🐅台DN25渦輪流量計(jì)，實驗數據揭示了(le)受✔️粘度變化影響(xiang)的❓儀表系數在低(dī)雷諾數區域出現(xian)明😄顯差異♈，以及由(yóu)于層湍❤️轉捩時阻(zu)力變化所導緻的(de)駝峰形标定曲線(xiàn)在粘度影☔響下的(de)分布🐪規律。
1研究對(duì)象及其出廠标定(dìng)數據
　　圖1所示的是(shì)一台8個葉片的DN25渦(wō)輪流量計的轉子(zǐ)結構。流量✍️計的量(liàng)程範圍是(0.6~12)m/h。爲了使(shi)該流量計适用于(yu)多種粘度介質，制(zhì)造商在出廠标定(ding)時使用五種烴類(lei)介質，标定結💋果用(yòng)體積流量♻️qv和儀表(biao)系數K表示(如圖2所(suo)示)。相對于低粘度(du)介質，高粘度介質(zhi)👨‍❤️‍👨((28~-788)mm2/s)下的儀表🧡系數與(yu)體積流量呈現高(gāo)度非線性。标定曲(qu)線随粘度的改變(biàn)出🌈現偏移，流量越(yue)小，偏移量越大，以(yǐ)🐅運動粘度v=1.09mm2/s的儀表(biǎo)系數爲參考，體積(jī)流量qv=1.2m2/h時其餘四個(ge)粘✊度㊙️的儀表系數(shu)分别偏移0.5%、2.6%、14.6%和50.3%，可見(jiàn)qv-K标定曲線并不适(shi)用，需要重🔞新選擇(ze)兩個💜參數分别代(dai)表來流的标準值(zhi)和流量計的輸出(chu)響應❓。爲此，對渦輪(lún)流✉️量計物理模型(xíng)的表達式作量綱(gang)分析。
 
2量綱分析
　　作(zuò)爲體積流量的直(zhí)接體現，渦輪流量(liang)計的旋轉角速度(dù)ɷ和通過🙇‍♀️流量計區(qū)域的流速V成正比(bi)。理想情況下的流(liu)量🏃🏻‍♂️計儀表系數Ki是(shì)一個常數，由流量(liàng)計的幾何形狀和(he)尺寸📱決定，與🔆實際(jì)流量或流動狀态(tài)無關，即
 
　　式中,A是流(liu)量計葉片進口處(chù)的流道截面積，N是(shi)葉片數，qv是體🏒積流(liu)量，r是葉片邊緣處(chu)的半徑和輪毂半(ban)徑的均方根，即平(ping)均有效半徑，β是r對(duì)應的葉片角度。實(shí)際情況下，葉片受(shòu)到的✔️阻滞力矩T,使(shǐ)轉子實際旋轉角(jiǎo)速度w低于理想角(jiao)速度ɷi，于是，實際儀(yi)表系數K.爲:
 
　　量綱分(fèn)析的第一步是從(cóng)所研究方程中确(què)定合适的變量，第(dì)二步是選擇π方程(chéng)的基本變量，第三(sān)步是确定每個π表(biǎo)達🧡式中基本變量(liàng)的指數，最終确定(ding)關鍵的無量綱參(can)數。式(3)中有f、qvr、B、ρ和Tr六個(ge)變量,.還有一個物(wu)性變量一動力粘(zhan)度✏️μ隐含在方程中(zhong)，動力粘度影響流(liú)量計流道中的速(su)度剖面分布，以及(jí)🚶‍♀️流體沿葉片表面(miàn)和輪毂的流動阻(zu)力，所以，量綱分析(xī)需要使用七個變(biàn)量。
　　從式(3)中選擇的(de)第一個變量是頻(pín)率f,量綱單位是T';第(dì)二💘個變量是流速(su)V,相對于體積流量(liàng)q(包含面積單位🏃‍♂️),流(liú)速是一個更基本(běn)的變量,量綱單位(wèi)是LT;第三個變‼️量是(shì)平均有效半徑r,這(zhe)🐇裏使用更容易确(que)定和标準化的流(liú)量🛀🏻計直徑D代💚替，量(liang)綱單位是L;第四🙇🏻個(gè)變量是✍️葉片角度(dù)β,這裏使用一個簡(jiǎn)單的長度㊙️l代替,量(liàng)綱單💰位是L;兩個流(liu)體物性變量密度(du)p和動力粘度u,量綱(gang)單位分别是ML-3和是(shì)ML-1T-1;最後一個變量是(shì)阻🍓力矩T,量綱單位(wèi)是🏃M.L2T-2。
　　七個選定的變(bian)量中流速V、流量計(jì)的尺寸D和l決定了(le)儀🌈表本身的性能(néng)。流體物性p、μ和阻力(li)矩T;影響儀表的實(shi)際性能。七個變量(liàng)包含三個量綱單(dān)位(L、M和T)，故選擇三個(ge)變量(D、V和p)作爲基本(běn)變量。四🌏個π方程(7個(gè)變量-3個量綱單位(wei)=4個方程)如式(4)所示(shì)。
 
性能，故舍去。進一(yī)步轉化T2得到關于(yú)儀表系數K的斯♉特(te)勞💜哈爾數(Strouhalnumber,St)::
 
　　将雷諾(nuo)數作爲标定數據(jù)的橫坐标，代表标(biao)準流量值，将🌈斯特(tè)勞🧑🏾‍🤝‍🧑🏼哈爾數作爲标(biao)定數據的縱坐标(biāo)，代表流量計對于(yu)标準流量值的輸(shū)出響應。渦輪流量(liàng)計出廠标定數據(jù)的Re-St散點如圖3所示(shi)，流量計在不同粘(zhan)度介質下🌈的輸出(chu)響應被重整🔞爲一(yī)條和雷諾數有關(guān)的曲線，而且在一(yī)個阈值(Re=16400)以上，斯特(tè)勞哈爾數變化範(fan)圍小于0.5%。這意味着(zhe)，即使校準和工作(zuò)場合使用📐的介質(zhi)粘度不同，隻要雷(léi)諾數超過🐇這個阈(yu)值，經過校準的流(liú)量計示值❗的不确(que)定度仍然比較低(di)。
 
　　要指出的是，有些(xie)制造商(特别是北(běi)美地區)還提供了(le)以羅什科數(Roshkonumber,Ro,表達(dá)式如式(9)所示)爲橫(heng)坐标，斯特勞哈爾(er)數爲🔴縱坐标的通(tong)用粘度曲線(universalviscositycurve,UVC)14),
 
　　羅什(shí)科數是流體力學(xue)中描述振蕩流的(de)無量綱數，但是用(yong)于描述流量計的(de)性能缺乏明确的(de)物理意義，而且Ro-St通(tong)🌍用粘度曲線與Re-St曲(qu)線的形态也非常(chang)相似，其優點是方(fāng)便儀表用戶使用(yong)。因爲羅✊什科數不(bu)包含體積流量，當(dang)用戶已知介質的(de)運動粘度并且收(shōu)到渦輪流量❓計發(fā)出的頻率，由Ro-St通用(yong)粘度曲線直接得(dé)到經過标定㊙️的儀(yí)表系數。對于關注(zhù)渦輪流量計性能(neng)的研❄️究者、制造商(shāng)以及校準實😍驗室(shi)，Re-St曲線更加🍓直觀，不(bú)僅含有明确🧑🏾‍🤝‍🧑🏼的物(wu)理意義，而且可以(yǐ)改善渦輪流量計(jì)标定結果的可預(yù)測性和一緻性。
3實(shi)驗裝置與标定結(jie)果
3.1實驗裝置描述(shu)
　　某校準實驗室的(de)小型活塞式液體(tǐ)流量标準裝置⁉️以(yi)丙二醇-水💁溶液爲(wèi)介質，将這台DN25渦輪(lún)流量計作爲🐉期間(jiān)核查對象。裝置使(shi)用壓縮空氣驅動(dong)的18L主動活塞作爲(wei)标準器(如圖4所🈲示(shi))，最大🌈流量260L/min,裝置的(de)擴展不确定度Ue=0.05%(k=2)。該(gai)裝置有“運.行”和“返(fan)回”兩種操作模式(shì)。在“運🏃‍♀️行”模式中，壓(ya)縮空氣被引入到(dào)氣腔，以恒定的速(su)度🚶推動活塞向右(you)移動，将介質排‼️出(chū)液腔并通過被檢(jian)💔流量計。光❄️栅和線(xian)性編碼🤟器負責确(què)定活塞的位移🧑🏽‍🤝‍🧑🏻。當(dang)活塞完成一次行(háng)🍉程後，進入“返回”模(mo)式。控制閥切換使(shǐ)壓縮空氣進入儲(chǔ)液罐，推動活塞向(xiàng)左移動，直🈚至液腔(qiāng)完全被介質填滿(man)。系統調整後，準🔞備(bei)進行下🈲一次檢測(ce)。
 
　　首先在運動粘度(dù)v=2.9mm2/s下标定該流量計(ji)，按體積流量設定(dìng)12個檢測點，所以每(mei)一點的雷諾數與(yǔ)出廠标定時雷諾(nuò)數有一-定🈚偏差(小(xiao)于✔️7%)。标定結果與流(liú)量計的出廠數據(ju)對比如圖5所示，當(dang)雷諾數小于8000，兩者(zhě)的偏差大于0.6%，最大(da)偏差爲1%;當雷諾數(shù)大于8000,兩者的偏差(cha)在0.1%以内。實驗結果(guo)👅表明，在流量計量(liang)程的低區，即使使(shi)用粘度較低的介(jie)質，.出廠标定數據(jù)和實測結果的差(cha)🔴異仍然較大。根據(ju)校準實⛹🏻‍♀️驗室的工(gōng)作需求，配置了♊五(wu)種不同粘度的丙(bing)🔞二醇-水.溶液(物理(li)🈲性質如表1所示，實(shí)驗室⭐環境溫度(21~23)°C),重(zhòng)📐新标定流量計後(hòu),結果分别🧑🏽‍🤝‍🧑🏻繪制成(chéng)Re-St曲線(如圖6所示)。不(bú)同粘度的标定曲(qu)線簇以Re=7400爲界呈現(xian)出分散和聚攏兩(liang)🚶‍♀️種特征，在聚攏區(qū)域，相同雷諾數下(xia)，不同粘度的标定(dìng)數據兩兩之間的(de)差😍異小于0.1%;而在分(fèn)散區域，最大相差(cha)達到0.9%。由圖3可知，在(zai)低雷諾數區域，斯(si)特勞哈爾數随着(zhe)💛雷諾數減小急劇(ju)下降，那麽，不同粘(zhān)度的标定🥰數據差(chà)異會越來越大。以(yi)下将結合渦輪流(liú)量🔞計物理模型分(fèn)析上述特征。
 
4分析(xi)與讨論
　　Lee等15116基于動(dòng)量和翼面方法推(tui)導出儀表系數的(de)表達式(式(2))。參考Wadlow1I關(guān)于渦輪流量計的(de)理論綜述，将阻滞(zhi)力矩表示爲基于(yú)角速度與體積流(liu)量之比的儀表系(xì)數形式，即T:/(rpq.2),(i代表r,D或(huo)B)。由于各種氣體的(de)動力粘度差異㊙️很(hěn)小,Lee等人将模型應(ying)🆚用于氣體渦輪流(liú)量計時，簡化🎯了軸(zhóu)承阻力矩的影響(xiǎng)，并且認爲軸承阻(zǔ)力矩在高🚶雷諾數(shù)範圍内幾乎不變(bian)，于是式(2)僅包含流(liu)體粘性阻力矩Tp:
 
　　式(shi)中，S爲葉片表面積(ji)，系數Cp(Re)是儀表幾何(hé)參數和一個與雷(léi)諾數有關的無量(liang)綱阻力系數Co(Re)的乘(chéng)積，而且，這個無量(liàng)綱阻力系數取決(jue)于葉片表面的流(liu)動邊界層是層流(liu)還是湍流，當發生(shēng)層湍轉捩時，葉片(piàn)表面摩擦阻力🍓急(ji)劇變化🔴。忽略軸承(cheng)阻滞後，流體對轉(zhuan)子的粘性阻滞隻(zhi)和雷諾數有關，所(suǒ)以在變粘度實驗(yàn)❓中，.Lee的原始模型無(wú)法解釋流量計的(de)标定數據🔴爲何💰在(zài)相同的雷諾數下(xià)存在差異，并且形(xíng)成分散的曲線🧑🏾‍🤝‍🧑🏼簇(cu)。
　　Pope等18進一步擴展了(le)Lee模型，将阻滞力矩(ju)Tr分成施加在轉🐪子(zi).上的♌流☂️體粘性阻(zǔ)力矩TD和軸承阻力(li)矩TB，其中軸承阻力(lì)矩Ti包含三部分:(1)與(yǔ)轉子轉速無.關的(de)軸承靜态阻力矩(jǔ)(CB0);(2)幾乎随轉子轉速(su)線性❓增加的軸承(chéng)粘性阻力矩(Capvo);(3)随轉(zhuan)子轉速的平方增(zeng)加🔴的，由軸向推力(lì)和轉子系統的動(dong)态不平衡引起的(de)阻力矩(Cr2ɷ²),其中CBi,(i=0,1,2),是儀(yí)表特定常數，令❌CBo/r2=CBi,得(de)到:
 
　　式(12)~式(15)表明，在流(liu)體粘性和軸承阻(zǔ)滞的作用下，渦輪(lun)🥰流❄️量計的實際儀(yi)表系數不僅取決(jue)于雷諾數，而且⭐受(shòu)到密度、體積流量(liàng)，運動㊙️粘度以及轉(zhuǎn)速的影響，對于同(tóng)一雷諾數，存在多(duo)個儀表系數與之(zhi)對應，所以💃🏻标定曲(qu)線簇出現分散。盡(jìn)管随着雷諾數♊增(zeng)加，式(13)~式(15)所代表的(de)軸💁承阻滞趨于減(jiǎn)小，但是轉子轉速(su)也在增加，需要結(jie)合實驗數據分析(xī)軸承阻滞中三個(gè)部分的變化♊趨勢(shi)，尋找導緻曲線簇(cù)分散的主要原因(yīn)。(1)圖7是不同運動粘(zhan)度的軸承靜态阻(zǔ)力部分随雷諾數(shù)的變化情況。雖然(ran)從🌈式(13)可知其依賴(lài)于體積💁流量，但是(shi)實質.上,粘度差異(yì)引起軸承靜态阻(zǔ)力數據相互分離(li)，随着雷諾數平方(fāng)級增加，軸承靜态(tài)阻力部分迅速減(jiǎn)小，對曲線簇分散(sàn)所起的作用随之(zhī)迅速減弱。.
(2)如式(14)所(suǒ)示，将軸承的粘性(xing)阻滞拆分爲兩部(bu)分:如果第一部分(fèn)o/qv成✉️比例，各個運動(dòng)粘度下的粘性阻(zu)滞将沿同一條♋曲(qu)線随雷諾數遞減(jian)，否則，會出現多條(tiao)随🤞雷諾數遞減的(de)曲線。圖8所示的🆚散(sàn)點及其拟:合曲線(xiàn)方程表明，各個運(yùn)動粘度下的軸承(cheng)粘性🈚阻滞沿着一(yī)條近似于雷諾數(shù)倒數的路徑遞減(jian)，沒有出現明顯的(de)散點分離，因而軸(zhou)承粘性阻滞不是(shì)導緻曲線簇分散(sàn)的主要原因。
(3)圖9所(suǒ)示的是軸承阻力(lì)中由于動态不平(píng)衡引起的阻滞，這(zhe)部分阻滞由于運(yun)動粘度的不同存(cún)在明顯的差異，由(yóu)于該👉項随着角速(sù)度的平方而增加(jia)，所以差異不會随(suí)着雷諾數增加而(er)減少。最終Re-St圖中曲(qǔ)線簇趨于聚攏，說(shuo)明這部分阻滞作(zuò)用占比很小。在高(gāo)雷諾數區域☁️，不同(tong)粘度标定曲線之(zhī)間存在的差異📞仍(reng)然保留了🌈這部分(fèn)軸承阻滯的作用(yòng)。
 
　　由上述分析可知(zhī)，軸承阻滞中的靜(jìng)态阻力部分在不(bu)同粘⭕度下的差異(yi)是造成曲線簇分(fen)散的主要原因，分(fen)散特征需🤩要具備(bèi)兩個條件:第一，除(chu)了雷諾數以外，軸(zhou)承阻滞🌍各分項中(zhōng)還存在受其✌️他因(yīn)素(例如，運動粘度(dù))影響的成分:第二(èr)，由于軸承阻滞始(shǐ)終随🌈雷諾數增加(jiā)而遞減，隻有那些(xiē)不受雷👉諾數抑制(zhì)的部分得以保留(liú)其對分散特征的(de)貢獻。
　　需要指出的(de)是，圖6中Re=7400處的數據(jù)同時承載了兩方(fāng)面♻️的信息💋:一方面(mian)，分散的曲線簇在(zai)雷諾數達到7400後聚(jù)攏于-一個狹窄的(de)區🛀域,表明軸承阻(zu)滞在不同粘度下(xià)的差異趨于減小(xiǎo)，其在儀表系數中(zhong)的作.用降低，僅和(hé)雷諾數有關的🔱流(liu)體粘性♋阻滞成爲(wei)影響儀表💔系數的(de)主要⭐部分;另-.方面(miàn)v=2.9mm2/s的标定曲線在Re=7400形(xing)成駝峰📧，駝峰的形(xíng)成與流動狀态有(you)關[19，直接影響渦輪(lún)流量🔞計在有效測(cè)量範圍的線性度(du)。5個粘度下的标定(ding)數據⭐覆蓋了層流(liu)、湍流🔞、和層-湍過渡(du)區域。若以v=30mm2/s标定曲(qu)♍線作爲層流的代(dai)表，以v=1.02mm2/s标定曲線作(zuò)爲湍流的代表，将(jiang)4020≤Re.≤10000視爲層流向湍流(liu)過渡區域。根據式(shi)(10),待😘定系數C(Re)和🙇‍♀️流動(dòng)阻力有關，層湍轉(zhuǎn)捩時，流動阻力突(tu)增導緻儀💚表系數(shù)下降，标定曲線出(chu)現駝峰。Griffths和Silverwoodl2)通過锉(cuò)掉葉片後緣的棱(léng)角改變後緣輪廓(kuò)，提高葉片的旋轉(zhuan)速度，使儀表系數(shu)上⭐升，逐漸消除駝(tuó)峰，這是因爲流動(dòng)✔️邊界層分離點位(wei)置發生變化導緻(zhì)阻力減少。由式(12)和(he)✊(13)可知,在相同的雷(léi)諾數下，介質運動(dong)粘度越大，相應的(de)儀表系數越大，高(gāo)粘度介質的标定(ding)曲線位于低粘度(dù)介質的标定曲線(xiàn)之上。由于曲線簇(cu)随着🏒雷諾數增加(jiā)趨于聚攏，各條标(biāo)定曲線在層湍轉(zhuǎn)捩後，都将回落到(dào)v=2.9mm2/s曲線的駝峰點以(yǐ)下，所以🔞，低粘度介(jie)質的标定曲線的(de)駝峰曲率比高粘(zhān)度介質小，而且發(fā)生層湍轉捩時的(de)雷諾數更高。實驗(yàn)中，量程的上限是(shi)🌐12m³/h,v=30mm2/s标定曲線沒有觀(guān)察到明顯的層湍(tuān)轉捩，而v=1.02mm2/s标定曲🏃🏻線(xian)在量程的下限0.6m³/h時(shí)已經是湍流狀态(tai)了，這兩條标定曲(qǔ)線都💘沒有駝峰，于(yu)是，可以将Re=7400作爲該(gai)流量計的特征駝(tuó)峰點🌐雷諾數♻️。
由前(qian)述分析可知，盡管(guǎn)通過優化葉片或(huò)轉子系統的結構(gòu)減緩甚至消除駝(tuó)峰，能有效改善儀(yí)表的線性度，但是(shì)✍️，因爲軸承靜态阻(zu)力部分僅受介質(zhì)的運動粘度和密(mì)度影響，優化結構(gòu)無法減弱标定曲(qu)線的分離，所以，當(dang)校準介質和工作(zuo)介質的運動粘度(dù)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼有顯著差異🐅時，不(bú)能使用特征駝峰(feng)點雷諾數以下的(de)标定結果。
5結論
　　當(dang)液體渦輪流量計(ji)的校準介質和工(gōng)作介質不同，或🌏者(zhe)因溫度🔞變化導緻(zhi)兩者的運動粘度(dù)差異較大，若以體(tǐ)積流量作爲計量(liàng)單位，渦輪流量計(jì)會表現出顯著的(de)性能差異。應用量(liàng)綱🐇分析，從渦輪流(liú)量計的儀表系數(shu)表達式中導出雷(léi)諾數和特勞哈爾(er)數🌍作爲描述渦輪(lun)流量計标定曲線(xian)的無量綱數，一台(tái)⁉️DN25渦輪流量計的出(chū)廠标定數據🔴被重(zhong)整爲一條㊙️Re-St标定曲(qu)線。按照🈲某校準實(shí)驗室的實際工作(zuo)需求，配置了五種(zhǒng)不同粘度的丙二(er)醇-水溶液作爲校(xiào)準介質，重新标定(ding)該流量計。不同粘(zhan)度的标定曲線在(zài)低雷諾數區域有(yǒu)顯著差異，标定💔點(dian)數據兩兩之間最(zui)大相差0.9%，随着雷諾(nuò)數增加，差異🥵減小(xiao)至0.1%以下。分析結果(guǒ)表明，軸承阻滞在(zài)不同粘度下的差(cha)異導緻曲線分離(li)，其中軸承✉️的靜态(tài)阻力是主要.因素(sù)，随着雷諾數增💁加(jiā)，軸承阻滞對儀表(biǎo)系數的影響減少(shao)，曲線簇由分✍️散轉(zhuan)爲聚攏。軸承阻滞(zhi)中，由軸向推力和(he)轉子系統的動态(tai)不平衡引起的阻(zǔ)滞效應也會導緻(zhì)标定曲㊙️線的分離(li)，且不受雷諾數🚶‍♀️的(de)抑🌈制，因而曲線🐕簇(cu)始終保留着少部(bu)分分散特征。
　　以往(wǎng)的研究通過優化(huà)轉子系統的外型(xíng)和結構，減小阻力(lì)🤞，提高轉速，增加小(xiao)流量下的儀表系(xi)數，從而提高儀表(biǎo)的線🔞性度21。标定曲(qu)線出現駝峰是因(yīn)爲随着流速💰的增(zeng)加，葉片表面流動(dong)邊界層由層流向(xiàng)湍流轉捩時阻力(li)突增，作爲一種優(you)化渦輪♋流量計性(xìng)能的方法,改🔆變葉(ye)片的結💔構輪廓能(néng)夠減緩駝峰，從而(er)提高儀表的線性(xing)度，但是不能減弱(ruò)多粘度标定曲線(xian)簇的分散特征。所(suo)以，當校準介質和(hé)工作介質的運動(dong)粘度有顯著差異(yì)時，渦輪流量計要(yao)避免工作在軸承(chéng)阻滞作用顯🤩著的(de)低雷諾數區域。特(tè)别是❌當介質的運(yùn)動粘度較大(例如(rú)文中v≥13mm2/s)導緻渦輪流(liú)量計主要運行在(zai)特征駝峰點🍉雷諾(nuo)數以下，如果輸運(yun)管道中介質發生(shēng)了改變或工作溫(wēn)度有較大差異，應(yīng)當配置流量标準(zhun)裝置對渦輪流量(liàng)計✌️進行一次現場(chǎng)重新校準🧡。

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