摘(zhāi)要:由于整套(tào)實驗室标定(ding)裝置價格昂(ang)責,氣液标準(zhun)裝置無法全(quán)面覆蓋,對于(yu)不同介質渦(wō)街流量計 無(wú)法實現計量(liàng)檢測,通過對(duì)渦街流量計(jì)測量特性做(zuò)簡要介紹,在(zài)理論分析可(kě)行性的前提(ti)下,結合兩套(tào)标準裝置在(zai)不同介質、相(xiang)同溫度下對(duì)儀表K系數進(jin)行标定對比(bi)的現場實驗(yan),實驗結果表(biao)明,外部條件(jiàn)幾何相似時(shi),若渦街流量(liàng)計的雷諾數(shu)在相應精度(du)區間内時,斯(sī)特羅哈爾數(shu)Sr近似于穩定(ding)常數值,則其(qi)儀表K系數近(jin)乎相似，利用(yòng)不同介質檢(jiǎn)測出的流量(liang)計誤差有一(yi)定參考價值(zhi)。
引言
　　渦街流(liú)量計是基于(yú)馮卡門發現(xiàn)的渦旋穩定(dìng)性理論，通過(guo)測量穩定的(de)漩渦頻率而(ér)實現流量計(ji)量的,而漩渦(wō)産生的頻率(lü)隻與流體流(liu)速、斯特羅哈(ha)爾數Sr、漩渦發(fa)生體的形狀(zhuang)和特征寬度(dù)b有關。渦街流(liu)量計輸出與(yu)流量成正比(bi)的脈沖信号(hào)。斯特羅哈爾(ěr)數Sr與漩渦.發(fā)生體形狀及(jí)雷諾數有關(guan),因此雷諾數(shu)與渦街流量(liàng)計有着精密(mì)的關聯。雷諾(nuò)數是一種用(yong)來表征流體(ti)流動情況的(de)無量綱數，物(wù)理.上表示慣(guàn)性力和黏性(xìng)力量級之比(bi)，利于雷諾數(shu)可區分流體(ti)的流動是層(céng)流還是紊流(liú)。當流體流經(jīng)的兩根管子(zi)的外部幾何(hé)條件相似時(shi),如果雷諾數(shù)相等，則對應(yīng)微團的慣性(xing)力和黏性力(li)之比相.等,也(yě)就是流體流(liú)動狀态幾何(he)相似。實際應(ying)用中,在漩渦(wo)發生體形狀(zhuàng)固定時，雷諾(nuo)數Re在2x104~7x106時,斯特(te)羅哈爾數在(zai)此雷諾數範(fan)圍内,基本是(shi)一個常數。本(ben)文通過實驗(yàn)方法對渦街(jiē)流量計在上(shàng)述雷諾數區(qū)間内,在同口(kou)徑相同溫度(du)下,利用不同(tóng)介質進行計(ji)量标定,繪制(zhi)成曲線,并對(dui)實驗結果進(jin)行分析和解(jiě)釋。
測量原理(li)和方法
　　卡門(mén)渦街現象是(shì)指流體遇到(dao)垂直插入管(guan)道中的非流(liú)線型阻流件(jian)時,會繞過阻(zu)流件流動，産(chǎn)生漩渦分離(li)的現象，形成(chéng)有規則的漩(xuán)渦列,而左右(you)兩側漩渦的(de)旋轉方向是(shì)相反的。根據(jù)卡門渦街原(yuan)理,漩渦發生(shēng)頻率與管内(nei)平均流速u有(you)以下關系:
 
　　式(shì)中:b爲阻流件(jiàn)寬度,m;u爲流經(jīng)流量計的平(ping)均流速，m/s;f爲漩(xuan)渦頻率,Hz;Sr爲斯(si)特羅哈爾數(shù)。
　　渦街流量計(jì)的K系數是單(dān)位體積的流(liu)體流過流量(liang)計時，流量計(jì)産生的脈沖(chong)數。由(1)式可知(zhi),漩渦産生頻(pin)率與平均流(liu)速、漩渦發生(sheng)體形狀及幾(ji)何尺寸,斯特(te)羅哈爾數相(xiàng)關。而查閱相(xiang)關資料,經過(guo)大量實驗證(zhèng)明,斯特羅哈(hā)爾數Sr與雷諾(nuo)數相關關系(xì)圖如1所示
 
　　由(you)圖1可知,當雷(léi)諾數在2x104~7x106時,斯(sī)特羅哈爾數(shu)在此雷諾數(shu)範圍内,基本(ben)是一個常數(shù)。由此可知,在(zai)漩渦發生體(ti)形狀和尺寸(cun)固定的情況(kuang)下,隻要将雷(léi)諾數控制在(zài)此區間範圍(wéi)内，流速和頻(pín)率直接相.關(guān),因此，利用不(bu)同介質對渦(wo)街流量計的(de)K系數進行标(biāo)定時具有理(li)論基礎和可(kě)行性的。
　　雷諾(nuò)數的計算公(gōng)式如下:
 
　　式中(zhong):ρ爲流體密度(dù),kg/m³;v爲流體流速(sù),m/s;D爲流場的特(te)征長度(圓形(xing)管道爲管道(dao)當量直徑),m;η爲(wèi)流.體的動力(li)黏度，Pa's。
　　由式(2)得(dé)知,雷諾數取(qu)決于流體密(mi)度、流體流速(su)、流經管道尺(chi)寸、流體的動(dong)力黏度。
　　本文(wén)研究目的，是(shì)将雷諾數控(kòng)制在最佳區(qu)間内，利用水(shuǐ)和空氣兩種(zhong)介質對渦街(jiē)流量計K系數(shu)進行計量檢(jian)定,得出實驗(yan)數據,從而驗(yàn)證利用不同(tong)介質在其.他(tā)條件相似條(tiáo)件下對同口(kǒu)徑同一渦街(jie)流量計進行(hang)計量檢定得(dé)出的誤差結(jie)果是否可信(xìn)。
2實驗
　　本次實(shi)驗采用由江(jiāng)蘇省計量科(kē)學研究院考(kao)核通過的2套(tao)社會公用計(jì)量标準對同(tong)一渦街流量(liàng)計進行.檢測(cè)。
裝置1:靜态質(zhi)量法水流量(liàng)标準裝置(0.1級(jí));
裝置2:音速噴(pēn)嘴氣體流量(liang)标準裝置(∪rel=0.33%，k=2)
被(bèi)檢表:線性和(hé)重複性較好(hǎo)的1.0級某廠家(jiā)DN50渦街流量計(jì)(脈沖輸出)
　　對(dui)于DN50口徑,液體(tǐ)渦街流量計(ji)标準流量範(fàn)圍爲4~40m³/h;氣體渦(wo)街流量計标(biao)準流量範圍(wei)爲30~300m³/h.
　　流量是指(zhi)單位時間内(nèi)流經封閉管(guan)道有效截面(miàn)的流體量,換(huàn)算成流速。對(dui)于DN50口徑,液體(tǐ)渦街流量計(jì)标準流量範(fan)圍爲0.57~5.66m/s;氣體渦(wo)街流量計标(biao)準流量範圍(wéi)爲4.24~42.44m/s.
　　由于本次(cì)實驗在恒溫(wēn)恒濕實驗室(shì)内進行,介質(zhì)溫度變化可(kě)忽略不計,都(dou)在20℃。20℃時,水的密(mi)度爲998.232kg/m³;動力黏(nián)度爲1.0050x10-3Pa·s;20℃時，空氣(qì)的密度爲1.205kg/m³;動(dong)力黏度爲1.8107x10-5Pa·s。
　　計(ji)算得出:對于(yú)DN50口徑,液體渦(wō)街流量計雷(léi)諾數範圍爲(wèi)2.831x104~2.811x105;氣體渦街流(liú)量計雷諾數(shù)範圍爲1.411x104~1.412x105由上(shang)看出，氣體渦(wo)街最小流量(liàng)測量點雷諾(nuo)數已不在精(jīng)度保證範圍(wéi)之内,同時,根(gen)據JJG1029--2007《渦街流量(liàng)計檢定規程(cheng)》,氣體渦街流(liú)量計在流量(liang)點在qt(0.2qmax)以下時(shi),1.0級渦街流量(liàng)計誤差允許(xǔ)達到±2%，此時的(de)K值對我們的(de)研究有不确(què)定性,因此,選(xuan)取qt(0.2qmax)及以上流(liu)量點(包括0.2qmax-0.4qmax>qmax),利(li)用兩套标準(zhǔn)裝置對上述(shù)流量點進行(hang)檢測。
 
3實驗數(shù)據分析
　　由上(shang)頁圖1可見,在(zài)相應雷諾數(shù)區間内，用水(shui)和氣對渦街(jie)流量計儀表(biǎo)K系數進行标(biāo)定的誤差僅(jin)相差0.5%左右，不(bu)會引起明顯(xiǎn)誤差。
4結語
　　通(tong)過本次實驗(yan),在相應雷諾(nuo)數區間内,用(yòng)不同介質對(duì)DN50渦街流量計(jì)K系數進行标(biao)定,誤差基本(běn)一緻。所以,對(duì)于1.5級及以下(xià)等級渦街流(liu)量計的标定(dìng),如果受制于(yu)條件所限,檢(jian)測裝置不全(quán)面,用音速噴(pen)嘴氣體流量(liàng)标準裝置和(he)靜态質量法(fǎ)水流量标準(zhun)裝置互相代(dai)替檢測是具(jù)有可行性的(de)。該實驗中仍(reng)有一些不.足(zú):兩套标準裝(zhuang)置一套屬于(yú)正壓法檢測(ce),一套屬于負(fu)壓法檢測,由(yóu)于檢測設備(bèi)工作方式的(de)一些區别和(he)台位.差,存在(zài)着一些不确(que)定度,但如果(guo)兩種檢測設(she)備的精度等(deng)級都控制在(zài)較高範圍内(nèi),該不确定度(du)對于精度等(děng)級較低的渦(wō)街流量計是(shì)可以忽略不(bú)計的。

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