不同介質渦街流量計檢定的可行性-江蘇省孝感尼蓝纺织制造有限责任公司(WAP站)

摘要:由于整套(tào)實驗室标定裝(zhuang)置價格昂貴,氣(qi)液标♊準🏃‍♂️裝置無(wu)法全面覆蓋,對(duì)于不同介質渦(wō)街流量計 無法(fǎ)實現計量檢測(cè),通過對渦街流(liu)量計測量特性(xìng)做簡要介紹,在(zài)理論分析可行(hang)性的前提下,結(jié)合兩套标準裝(zhuāng)置在不同介質(zhi)、相同溫度下對(duì)儀表K系數進行(háng)标定對比的現(xiàn)場💰實驗,實驗結(jié)果表明,外部條(tiáo)件幾何相似時(shí),若渦街流量計(ji)的雷諾數🌈在相(xiàng)應精度區間内(nei)時,斯特羅哈爾(ěr)數Sr近似于穩定(dìng)常數值,則其儀(yí)表K系數近乎相(xiàng)似,利用不同介(jie)質檢測出的流(liu)量計誤差有一(yī)定參考價值。
引(yǐn)言
　　渦街流量計(ji)是基于馮卡門(men)發現的渦旋穩(wěn)定性理🔆論，通過(guo)🍓測量穩定的漩(xuan)渦頻率而實現(xiàn)流量計量的,而(er)漩📱渦産生的❓頻(pín)率隻與🚶流體流(liu)速、斯特羅哈爾(er)數Sr、漩渦發生體(tǐ)的💋形狀和特征(zhēng)寬度b有關🏃🏻‍♂️。渦街(jie)流量計輸出與(yǔ)流量成正比🔱的(de)脈沖信号。斯特(tè)羅哈爾數Sr與漩(xuan)渦.發生體形狀(zhuàng)及雷諾數有關(guan),因此雷諾數與(yu)渦🈚街流量計有(you)着精密的關聯(lián)。雷諾數是一種(zhǒng)用來表征流體(tǐ)流動情況的無(wú)量🈲綱數，物理上(shang)表示慣性力和(hé)黏性力量級之(zhi)比，利于雷諾數(shu)可區⛹🏻‍♀️分💰流體的(de)流🏃🏻動是層流🛀🏻還(hái)是紊流。當流體(tǐ)流經的兩根管(guan)子的外🌐部幾何(he)條件相似時,如(ru)果🌈雷諾數相等(děng)，則對應微團的(de)慣性力和黏性(xing)力之比🈲相等，也(yě)就是流體流動(dòng)狀态幾何相似(sì)。實際應用中💔,在(zài)漩渦發生體形(xíng)狀固定時，雷諾(nuo)數Re在2x104~7x106時,斯特羅(luó)哈爾數在此雷(léi)諾數範圍内，基(ji)本是--個常數。本(běn)文♌通過實驗方(fang)法對渦街流量(liàng)⛷️計在上述雷諾(nuo)數區間内,在同(tóng)口徑相同溫度(du)下,利用不同介(jie)質進🔞行計量标(biao)定,繪制成曲線(xiàn),并對實驗結果(guo)進行分析💋和解(jiě)釋。
1測量原理和(hé)方法
　　卡門渦街(jie)現象是指流體(tǐ)遇到垂直插人(rén)管道中的非流(liu)線型阻流件時(shí),會繞過阻流件(jiàn)流動,産生漩渦(wō)分離的現象,形(xing)成有規則的漩(xuán)渦列,而左右兩(liang)側漩渦的旋轉(zhuan)方向是相反的(de)根據卡門渦街(jiē)原理,漩渦發生(sheng)頻率與管内平(píng)均流速u有以下(xià)關系:

　　式中:b爲阻(zu)流件寬度,m;u爲流(liu)經流量計的平(ping)均流速,m/s;ƒ爲漩渦(wo)頻率,Hz;Sr爲斯特羅(luó)哈爾數。
　　渦街流(liu)量計的K系數是(shì)單位體積的流(liú)體流過流量計(ji)時👅,流量計産生(sheng)的脈沖數。由(1)式(shì)可知,漩渦産生(shēng)頻率與平均流(liu)速、漩渦發生體(ti)形狀及幾何尺(chi)寸,斯特⛹🏻‍♀️羅哈爾(ěr)數相關。而查閱(yue)相關資料,經過(guo)大量實驗證明(míng),斯特羅哈爾數(shù)Sr與🏃‍♀️雷諾數相關(guan)關系圖如1所示(shì)。

　　由圖1可知,當雷(léi)諾數在2x104~7x106時，斯特(te)羅哈爾數在此(ci)雷諾數範圍内(nèi),基本是一個常(chang)數。由此可知,在(zài)漩渦發生🈲體形(xing)狀和尺寸固定(dìng)的情況下,隻要(yào)将雷諾數控制(zhi)在此區間範圍(wei)内，流速和頻率(lü)直接相關,因此(cǐ),利用🈲不同介質(zhi)對渦街流量計(jì)的K系數進行标(biao)定時具有理論(lun)基礎和可行性(xing)的。
雷諾數的計(jì)算公式如下:

　　式(shì)中：ρ爲流體密度(du),kg/m³;v爲流體流速,m/s;D爲(wèi)流場的特征長(zhang)度(圓形管道爲(wei)管道當量直徑(jing)),m;η爲流體的動力(lì)黏度,Pa.s。
　　由式(2)得知(zhī),雷諾數取決于(yu)流體密度、流體(ti)流速、流經管道(dao)尺寸、流😘體的動(dòng)力黏度。
　　将雷諾(nuò)數控制在最佳(jiā)區間内，利用水(shui)和空氣兩種介(jiè)質對渦街流量(liang)計K系數進行計(ji)量檢定,得出實(shí)驗數據,從而驗(yan)證❓利用不同介(jiè)質在其他條件(jian)相似條件下對(duì)🍉同口徑同--渦街(jie)流量計😘進行計(jì)量檢定得出🚩的(de)誤差結🤩果是否(fou)可信。
2實驗
　　采用(yòng)由2套社會公用(yong)計量标準對同(tong)--渦街流量計進(jin)行檢測。
裝置1:靜(jìng)态質量法水流(liú)量标準裝置(0.1級(ji));
裝置2:音速噴嘴(zui)氣體流量标準(zhun)裝置(Urel=0.33%,k=2)
被檢表:線(xiàn)性和重複性較(jiao)好的1.0級某廠家(jia)DN50渦街流量計(脈(mo)沖輸出)
　　對于DN50口(kou)徑,液體渦街流(liu)量計标準流量(liang)範圍爲4~40m³/h;氣體渦(wo)🥵街流量🥵計标準(zhun)流量範圍爲30~300m³/h。
　　流(liu)量是指單位時(shi)間内流經封閉(bì)管道有效截面(mian)的流體量,換算(suan)🌍成流速。對于DN50口(kou)徑,液體渦街流(liú)量計标準流量(liang)範圍爲0.57~5.66m/s; 氣體渦(wō)街流量計 标準(zhun)流量範圍爲4.24~42.44m/s。
　　由(yóu)于在恒溫恒濕(shi)實驗室内進行(háng),介質溫度變化(huà)可忽略不計,都(dou)在20℃。20℃時,水的密度(du)爲998.232kg/m³;動力黏度爲(wèi)1.0050X10-3Pa.s;20℃時,空氣的密度(du)爲🐕1.205kg/m³;動力黏度爲(wèi)1.8107×10-5Pa·s。
　　計算得出:對于(yu)DN50口徑,液體渦街(jiē)流量計雷諾數(shu)範圍爲2.831×104~2.811×105;氣體渦(wo)✊街流量計雷諾(nuò)數範圍爲1.411×10*~1412×105。由上(shàng)看出，氣體渦街(jiē)最小📧流量📞測量(liàng)🚶點雷諾數已不(bu)在精度保證範(fàn)圍之内,同時，根(gen)據JJG1029--2007《渦街✂️流量計(jì)檢定規程》,氣體(tǐ)渦街流量計在(zài)🌐流量點在qt(0.2qmax)以下(xia)時,1.0級渦街流量(liang)計誤差允👨‍❤️‍👨許達(da)到±2%，此時的K值對(duì)我們的研究有(you)不💚确定性,因此(cǐ),選取qt(0.2qmax)及以上流(liú)量點(包括0.2qmax、0.4qmax、qmax),利用(yòng)兩套标準裝置(zhì)對上述流量點(dian)進行檢測。
3實驗(yàn)數據分析
　　由上(shang)頁圖1可見，在相(xiang)應雷諾數區間(jian)内,用水和氣對(duì)♊渦街流量計🛀儀(yi)表K系數進行标(biāo)定的誤差僅相(xiang)差0.5%左右,不會引(yin)起明顯誤差。

4結(jié)語
　　在相應雷諾(nuò)數區間内,用不(bú)同介質對DN50渦街(jie)流量計K系數進(jìn)行标🌏定,誤差基(ji)本一緻。所以,對(dui)于1.5級及以下等(děng)級😘渦街流量🏃‍♀️計(jì)的标定，如果受(shou)制于條件所限(xian)，檢測裝置♋不全(quán)面,用音速㊙️噴嘴(zuǐ)氣體流量标準(zhun)裝置和🌈靜态質(zhì)量法水流量标(biāo)準裝置互相代(dai)替檢測是具有(yǒu)可行性的。該實(shí)驗中仍有一些(xie)不足:兩套标準(zhǔn)裝👨‍❤️‍👨置一套屬于(yú)⭕正㊙️壓法檢測,一(yi)套屬于負壓法(fa)檢測,由于檢測(ce)設🆚備工作方式(shì)的一些區别和(hé)台位差,存在📞着(zhe)一些不确定度(du),但♍如果兩種檢(jian)測設備的精度(dù)等級都控制在(zai)較高範圍内,該(gai)不确定度對于(yu)精⚽度等🌈級較低(dī)的渦街流量計(ji)是可以忽略不(bu)計的。