摘要:由(yóu)于整套(tào)實驗室(shi)标定裝(zhuāng)置價格(gé)昂貴,氣(qì)液标準(zhun)裝置無(wú)法全面(mian)覆蓋,對(duì)于不同(tóng)介質渦(wo)街流量(liang)計
無法(fa)實現計(ji)量檢測(ce),通過對(dui)渦街流(liu)量計測(cè)量特性(xìng)做簡要(yào)介紹,在(zài)理論分(fèn)析可行(hang)性的前(qián)提下,結(jie)合兩套(tào)标👅準裝(zhuang)置在不(bú)同介質(zhi)、相同溫(wēn)度下對(duì)儀表K系(xi)數進行(hang)标定對(dui)比的現(xian)場實驗(yan),實驗結(jie)果表明(ming),外部條(tiáo)件幾何(hé)相🤞似時(shí),若渦街(jiē)流量計(jì)的雷諾(nuo)數🚩在相(xiàng)應精度(dù)區間内(nèi)時,斯特(tè)羅哈爾(ěr)數Sr近似(si)于穩定(ding)常數值(zhí),則其儀(yi)表K系數(shu)近乎相(xiàng)似,利用(yòng)不♻️同介(jie)質檢測(cè)出🔞的流(liú)量計誤(wù)差有一(yī)定🐇參考(kǎo)價值。
引(yin)言
渦街(jiē)流量計(jì)是基于(yú)馮卡門(men)發現的(de)渦旋穩(wěn)定性理(li)論，通🔴過(guò)測🔞量穩(wen)定的漩(xuan)渦頻率(lü)而實現(xiàn)流量計(jì)量的,而(er)漩✊渦産(chǎn)🏃🏻♂️生的頻(pin)率隻與(yǔ)流體流(liú)速、斯特(te)羅哈爾(ěr)數Sr、漩渦(wō)發生體(tǐ)的💋形狀(zhuàng)和特征(zheng)寬度b有(yǒu)關。渦街(jie)流量計(jì)輸出與(yǔ)流量成(chéng)正比👌的(de)脈沖信(xìn)号。斯特(tè)羅哈爾(er)數Sr與漩(xuan)渦.發生(sheng)體形狀(zhuang)及雷諾(nuo)♋數有關(guan),因此雷(lei)諾數與(yǔ)渦街流(liú)量計有(you)着精密(mì)的關聯(lián)。雷🏃諾數(shu)是一種(zhong)用來表(biǎo)征流體(tǐ)流動情(qing)況的無(wú)量綱數(shù)，物理上(shang)表示慣(guàn)性力🐪和(hé)黏性力(lì)量級之(zhi)比，利于(yú)雷諾數(shù)可區分(fèn)🌈流體的(de)流動是(shì)層流還(hái)是紊流(liú)。當流體(ti)流經的(de)兩根管(guǎn)子的外(wai)🍓部幾何(hé)條件相(xiàng)似時,如(ru)果雷諾(nuò)數相等(děng)，則對應(yīng)微團的(de)慣性力(li)和黏性(xing)力之比(bǐ)相等，也(yě)就是流(liú)體流動(dòng)狀🛀态幾(jǐ)何相似(si)。實際應(ying)用中,在(zài)漩🏒渦發(fa)生體形(xíng)狀固定(dìng)時，雷諾(nuò)數🏃🏻♂️Re在2x104~7x106時(shi),斯特羅(luo)哈爾數(shu)在此雷(lei)☔諾數範(fan)圍内，基(jī)本是--個(ge)常數。本(ben)文通過(guò)實驗方(fang)法對渦(wo)街流量(liàng)計🚶在上(shang)述雷諾(nuò)數區間(jian)内,在同(tong)口徑相(xiàng)同溫度(du)下,利用(yong)不同介(jiè)質進行(háng)計量标(biao)定🍓,繪制(zhì)成曲線(xiàn),并對實(shi)驗結果(guo)進行分(fèn)析和解(jie)釋。
1測量(liàng)原理和(hé)方法
卡(kǎ)門渦街(jie)現象是(shì)指流體(tǐ)遇到垂(chuí)直插人(rén)管道中(zhōng)的非流(liú)線型阻(zu)流件時(shi),會繞過(guo)阻流件(jian)流動,産(chan)生漩渦(wo)分離💔的(de)現♻️象,形(xing)成有規(gui)則的漩(xuán)渦列,而(ér)左右兩(liang)側漩渦(wō)的旋轉(zhuan)方向是(shi)相反💯的(de)根據卡(kǎ)門渦💞街(jiē)原理,漩(xuán)渦🔴發生(sheng)頻率與(yu)管内平(píng)均流速(su)u有以下(xia)關系📧:
式(shi)中:b爲阻(zǔ)流件寬(kuan)度,m;u爲流(liú)經流量(liàng)計的平(píng)均流速(sù),m/s;ƒ爲漩渦(wo)🔞頻♍率,Hz;Sr爲(wei)斯特羅(luo)哈爾數(shù)。
渦街流(liú)量計的(de)K系數是(shì)單位體(tǐ)積的流(liú)體流過(guo)流量計(jì)時,流量(liang)計産生(shēng)的脈沖(chong)數。由(1)式(shi)可知,漩(xuán)渦産生(sheng)頻率與(yǔ)平均流(liú)速、漩渦(wō)發生體(ti)形狀及(ji)幾何尺(chǐ)寸,斯特(te)羅哈爾(ěr)數相關(guān)。而查閱(yuè)相關資(zī)料,經過(guò)大量實(shi)驗證明(míng),斯特羅(luo)哈爾數(shu)Sr與雷諾(nuo)數相關(guān)關系圖(tú)如1所示(shi)。
由圖1可(ke)知,當雷(léi)諾數在(zai)2x104~7x106時，斯特(tè)羅哈爾(er)數在此(cǐ)雷諾數(shu)範圍内(nèi),基本是(shi)一個常(chang)數。由此(ci)可知,在(zai)漩渦發(fā)生㊙️體形(xíng)狀和尺(chi)寸固定(dìng)的情況(kuàng)下,隻要(yao)将雷諾(nuo)數控制(zhi)在此區(qu)間範圍(wei)内，流速(sù)和頻率(lü)直接相(xiàng)關,因此(cǐ),利用不(bu)同介質(zhi)對渦街(jiē)流量計(ji)的K系數(shù)進行标(biāo)定時具(jù)有理論(lun)基礎和(he)💞可行性(xìng)的。
雷諾(nuo)數的計(jì)算公式(shì)如下:
式(shì)中：ρ爲流(liu)體密度(du),kg/m³;v爲流體(tǐ)流速,m/s;D爲(wei)流場的(de)特征長(zhang)度(圓形(xíng)管❤️道爲(wei)管道當(dāng)量直徑(jing)),m;η爲流體(tǐ)的動力(lì)黏度,Pa.s。
由(yóu)式(2)得知(zhi),雷諾數(shù)取決于(yu)流體密(mi)度、流體(ti)流速、流(liú)經管道(dào)尺寸、流(liu)體的動(dòng)力黏度(dù)。
将雷諾(nuo)數控制(zhi)在最佳(jiā)區間内(nei)，利用水(shui)和空氣(qì)兩種介(jie)質對🌂渦(wo)街流量(liang)計K系數(shù)進行計(jì)量檢定(dìng),得出實(shí)驗數據(jù),從而🏒驗(yàn)證🍓利用(yòng)㊙️不同介(jiè)質在其(qí)他條件(jiàn)相似條(tiao)件下對(duì)同口徑(jìng)同--渦街(jiē)流量計(ji)進行計(ji)♍量檢定(dìng)得出的(de)誤差結(jié)果是否(fou)可信。
2實(shi)驗
采用(yong)由2套社(she)會公用(yòng)計量标(biāo)準對同(tong)--渦街流(liu)量計進(jìn)行檢測(cè)。
裝置1:靜(jìng)态質量(liàng)法水流(liu)量标準(zhǔn)裝置(0.1級(ji));
裝置2:音(yin)速噴嘴(zui)氣體流(liú)量标準(zhǔn)裝置(Urel=0.33%,k=2)
被(bèi)檢表:線(xiàn)性和重(zhong)複性較(jiao)好的1.0級(ji)某廠家(jiā)DN50渦街流(liu)量計⛹🏻♀️(脈(mò)沖輸♋出(chu))
對于DN50口(kou)徑,液體(ti)渦街流(liu)量計标(biao)準流量(liàng)範圍爲(wèi)4~40m³/h;氣體渦(wō)街流🈲量(liang)計标準(zhǔn)流量範(fàn)圍爲30~300m³/h。
流(liu)量是指(zhi)單位時(shí)間内流(liu)經封閉(bì)管道有(yǒu)效截面(miàn)的流體(tǐ)❗量🍓,換算(suan)成流速(sù)。對于DN50口(kou)徑,液體(tǐ)渦街流(liú)量計标(biāo)準流量(liang)範圍爲(wèi)0.57~5.66m/s;
氣體渦(wō)街流量(liàng)計
标準(zhǔn)流量範(fàn)圍爲4.24~42.44m/s。
由(you)于在恒(héng)溫恒濕(shī)實驗室(shi)内進行(hang),介質溫(wēn)度變化(hua)可忽略(lue)不計,都(dōu)在20℃。20℃時,水(shui)的密度(dù)爲998.232kg/m³;動力(lì)黏度爲(wei)1.0050X10-3Pa.s;20℃時,空氣(qì)的密度(dù)爲1.205kg/m³;動力(lì)☀️黏度爲(wei)1.8107×10-5Pa·s。
計算得(dé)出:對于(yú)DN50口徑,液(yè)體渦街(jiē)流量計(jì)雷諾數(shu)範圍爲(wei)2.831×104~2.811×105;氣😍體渦(wō)街流量(liang)計雷諾(nuò)數範圍(wei)爲1.411×10*~1412×105。由上(shàng)看出，氣(qi)體渦街(jiē)最小流(liú)量測量(liàng)☎️點雷諾(nuò)數已不(bú)在精度(du)保證範(fan)圍之内(nei),同時，根(gēn)據JJG1029--2007《渦街(jie)流量計(ji)檢定規(guī)程》,氣體(tǐ)渦街流(liú)量計在(zai)流量點(diǎn)在qt(0.2qmax)以下(xià)時,1.0級📐渦(wo)街流量(liang)計誤差(cha)允許達(dá)到±2%，此時(shi)的K值對(duì)我們的(de)研究有(yǒu)不确定(ding)性,因此(cǐ),選取qt(0.2qmax)及(ji)以上流(liú)量點(包(bao)括0.2qmax、0.4qmax、qmax),利用(yòng)兩套标(biao)準裝置(zhi)對上述(shu)流量點(diǎn)✏️進行檢(jiǎn)測。
3實驗(yan)數據分(fen)析
由上(shang)頁圖1可(ke)見，在相(xiàng)應雷諾(nuò)數區間(jiān)内,用水(shuǐ)和氣對(dui)⛷️渦街流(liú)量計儀(yi)表K系數(shu)進行标(biāo)定的誤(wù)差僅相(xiang)差0.5%左右(you),不會引(yin)起明顯(xian)誤差。
4結(jié)語
在相(xiàng)應雷諾(nuo)數區間(jian)内,用不(bu)同介質(zhi)對DN50渦街(jie)流量計(ji)K系數😍進(jin)行标定(ding),誤差基(ji)本一緻(zhì)。所以,對(duì)于1.5級及(ji)以下等(děng)級渦街(jiē)流量計(jì)的标定(dìng)，如果受(shou)制于條(tiáo)件所限(xiàn)，檢測裝(zhuāng)置不全(quan)面,用音(yin)速噴嘴(zuǐ)氣體流(liu)量标準(zhun)裝置和(hé)🔴靜态質(zhì)量法水(shuǐ)流量标(biao)準裝置(zhi)互相代(dai)替檢測(ce)是具有(yǒu)可行性(xìng)的。該實(shí)驗中仍(reng)有一些(xie)不足:兩(liǎng)套标準(zhǔn)裝置一(yi)套屬于(yú)正壓法(fa)檢測,一(yi)套屬于(yú)負壓法(fa)檢測,由(you)于檢測(cè)設備工(gōng)作方式(shì)的一些(xie)區别🈚和(hé)台位差(cha),存在着(zhe)一些不(bú)确定度(dù),但❗如果(guǒ)兩種檢(jiǎn)測設備(bei)的精度(dù)等級都(dōu)控制在(zài)較高範(fan)圍内,該(gāi)不确定(dìng)度對于(yu)精度等(děng)級較低(di)的渦街(jiē)流量計(ji)是可以(yǐ)忽略不(bú)計🤟的。
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