摘(zhai)要:由于整套(tào)實驗室标定(dìng)裝置價格昂(ang)貴,氣液标😄準(zhun)裝置無法全(quán)面覆蓋,對于(yu)不同介質渦(wo)街流量計 無(wu)法實現計量(liang)檢測,通過對(dui)渦街流量計(jì)測量特性做(zuo)🔞簡要介🔴紹,在(zài)理論分析可(ke)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(dui)儀表K系數進(jin)行标定對比(bi)的現場實驗(yàn),實驗結果表(biao)明,外部條件(jian)幾何相似時(shí),若渦街流量(liang)計的雷諾數(shù)在相應精度(du)區間内時,斯(sī)特羅哈爾數(shù)Sr近似于穩定(dìng)常數值,則🥵其(qi)儀表K系數近(jin)乎相似,利用(yòng)不同介質檢(jian)測出的流量(liang)計誤差有一(yi)定參考價值(zhí)。
引言
　　渦街流(liú)量計是基于(yú)馮卡門發現(xiàn)的渦旋穩定(ding)性理論，通過(guò)測🏃🏻‍♂️量穩定的(de)漩渦頻率而(er)實現流量計(ji)量的,而漩渦(wo)産生的頻率(lǜ)隻與👈流體流(liú)速、斯特羅哈(hā)爾數🈲Sr、漩渦發(fa)生體的形狀(zhuang)和特征寬度(du)b有關。渦街流(liú)量計輸出與(yǔ)流量成正比(bi)的脈沖信号(hào)。斯特羅哈爾(ěr)數Sr與漩渦.發(fa)生體形狀及(jí)雷諾數有關(guān),因此雷諾數(shù)與渦街流量(liàng)計有着精密(mì)的關聯。雷諾(nuo)數是一種用(yong)👄來表征流體(tǐ)流動情況的(de)無量🔞綱數，物(wù)理💰上表示慣(guàn)性力和💃黏性(xing)力量級之比(bǐ)，利于雷諾數(shu)可區♊分流體(tǐ)的流動是層(céng)流還是紊流(liu)。當✂️流體流經(jīng)的兩根管子(zǐ)✔️的外部幾何(hé)條件相似時(shí),如果雷諾數(shu)相等，則對應(yīng)微團的慣性(xìng)力和🌈黏性力(lì)之比相等，也(yě)就是流體流(liu)動狀态幾何(hé)相似。實際應(yīng)用中,在漩🧑🏾‍🤝‍🧑🏼渦(wō)發生體形狀(zhuang)固定時，雷諾(nuò)數🥵Re在2x104~7x106時,斯特(te)羅哈爾數在(zai)此雷諾數範(fàn)圍内，基本是(shi)--個常數⭐。本文(wen)㊙️通過實驗方(fang)法♈對渦街流(liu)量計在上述(shu)雷諾數區間(jiān)内,在同口徑(jing)相同🔞溫度下(xia),利用不同🏃🏻介(jiè)質進行計量(liàng)标定,繪制成(cheng)曲線,并對實(shi)驗結果進行(háng)分析和解釋(shì)。
1測量原理和(he)方法
　　卡門渦(wo)街現象是指(zhi)流體遇到垂(chuí)直插人管道(dao)中的非流線(xiàn)型阻流件時(shí),會繞過阻流(liú)件流動,産生(shēng)漩渦分離的(de)現象,形🏒成有(you)規則✊的漩渦(wō)列,而左右兩(liang)側漩渦的旋(xuan)轉方向是相(xiàng)反🈲的根據卡(kǎ)門渦街原理(lǐ),漩渦發生頻(pín)率與管内平(píng)均流速u有以(yi)下關系:
 
　　式中(zhong):b爲阻流件寬(kuān)度,m;u爲流經流(liu)量計的平均(jun1)流速,m/s;ƒ爲漩渦(wō)頻💔率,Hz;Sr爲斯特(te)羅哈爾數。
　　渦(wō)街流量計的(de)K系數是單位(wei)體積的流體(tǐ)流過流量計(ji)時,流量計産(chan)生的脈沖數(shu)。由(1)式可知,漩(xuan)渦産生頻率(lǜ)與平均流速(su)🌂、漩渦🚶‍♀️發生體(ti)形狀及幾何(he)尺寸,斯特羅(luo)哈爾數相關(guān)。而查閱相關(guān)資料,經過大(dà)量實驗證👌明(míng),斯特羅哈爾(ěr)數Sr與雷諾數(shu)相關關系圖(tu)如1所示。
 
　　由圖(tu)1可知,當雷諾(nuò)數在2x104~7x106時，斯特(tè)羅哈爾數在(zai)此雷諾數範(fan)圍内,基本是(shì)一個常數。由(yóu)此可知,在漩(xuán)渦發生體形(xing)狀和尺寸固(gù)定的情😘況下(xià),隻要将雷諾(nuò)數控制在此(ci)區間範圍🏃🏻内(nei)，流速和頻率(lü)直接相關,因(yin)此,利用❌不同(tong)介質對渦街(jie)流量計的K系(xi)數進行标定(dìng)時具有理論(lun)基礎和可行(háng)性的。
雷諾數(shù)的計算公式(shi)如下:
 
　　式中：ρ爲(wei)流體密度,kg/m³;v爲(wèi)流體流速,m/s;D爲(wèi)流場的特征(zheng)長度(圓形管(guǎn)道爲管道當(dang)量直徑),m;η爲流(liú)體的動力黏(nian)度,Pa.s。
　　由式(2)得知(zhī),雷諾數取決(jué)于流體密度(du)、流體流速、流(liú)經🐅管道尺寸(cùn)、流體的動力(li)黏度。
　　将雷諾(nuo)數控制在最(zuì)佳區間内，利(li)用水和空氣(qì)兩種介質對(dui)渦街流量計(ji)K系數進行計(jì)量檢定,得出(chū)實驗數據,從(cóng)而驗證利用(yong)不同⭐介質在(zai)其他條件相(xiang)似條件下對(dui)同口徑同--渦(wō)街流量計進(jin)行計量檢定(ding)得出🚩的誤差(chà)結果是否可(ke)🌂信。
2實驗
　　采用(yòng)由2套社會公(gōng)用計量标準(zhun)對同--渦街流(liú)量計進行檢(jiǎn)測。
裝置1:靜态(tài)質量法水流(liu)量标準裝置(zhi)(0.1級);
裝置2:音速(su)噴嘴氣體流(liu)量标準裝置(zhi)(Urel=0.33%,k=2)
被檢表:線性(xing)和重複性較(jiao)好的1.0級某廠(chang)家DN50渦街流量(liàng)🎯計☎️(脈沖輸🔴出(chū))
　　對于DN50口徑,液(ye)體渦街流量(liang)計标準流量(liàng)範圍爲4~40m³/h;氣體(ti)渦🥵街流量計(jì)标準流量範(fan)圍爲30~300m³/h。
　　流量是(shì)指單位時間(jiān)内流經封閉(bì)管道有效截(jie)面的流✊體量(liàng),換算成流速(su)。對于DN50口徑,液(yè)體渦街流量(liàng)計标準流量(liang)範圍爲0.57~5.66m/s; 氣體(tǐ)渦街流量計(ji) 标準流量範(fàn)圍爲4.24~42.44m/s。
　　由于在(zài)恒溫恒濕實(shí)驗室内進行(hang),介質溫度變(bian)化可忽🈲略不(bu)計,都💁在20℃。20℃時,水(shuǐ)的密度爲998.232kg/m³;動(dong)力黏度爲1.0050X10-3Pa.s;20℃時(shi),空氣的密度(dù)爲♊1.205kg/m³;動力黏度(dù)爲1.8107×10-5Pa·s。
　　計算得出(chū):對于DN50口徑,液(yè)體渦街流量(liàng)計雷諾數範(fàn)圍爲2.831×104~2.811×105;氣體渦(wo)街流量計雷(lei)諾數範圍爲(wèi)1.411×10*~1412×105。由上看出，氣(qì)體渦街最小(xiao)流量🌍測量點(diǎn)雷諾數已不(bu)在精度保證(zhèng)範😘圍之内,同(tóng)時，根據JJG1029--2007《渦街(jie)流量計檢定(dìng)規程》,氣體渦(wō)街流量計在(zài)流量點在qt(0.2qmax)以(yi)下時,1.0級渦街(jiē)流量計誤差(chà)允👉許達到±2%，此(ci)時的K值對我(wo)們的研究有(yǒu)不🏃‍♀️确定性,因(yīn)此,選取qt(0.2qmax)及以(yi)上流量點(包(bao)括0.2qmax、0.4qmax、qmax),利用兩套(tao)标準裝置對(duì)上👄述流量點(diǎn)進行檢測。
3實(shí)驗數據分析(xi)
　　由上頁圖1可(ke)見，在相應雷(léi)諾數區間内(nèi),用水和氣對(dui)渦街流量計(ji)儀表K系數進(jìn)行标定的誤(wu)差僅相差0.5%左(zuo)👨‍❤️‍👨右,不🥰會引起(qǐ)明顯誤差。
 
4結(jié)語
　　在相應雷(lei)諾數區間内(nèi),用不同介質(zhi)對DN50渦街流量(liàng)計K系數進行(háng)标🌈定,誤差基(ji)本一緻。所以(yǐ),對于1.5級及以(yi)下㊙️等級渦街(jie)流量計的标(biāo)定，如果受制(zhi)于條件所限(xian)，檢測裝置不(bu)全面,用音速(sù)噴嘴氣體流(liú)量👨‍❤️‍👨标準裝置(zhi)和靜态質量(liàng)法水流量标(biāo)準裝置互相(xiang)代替檢測是(shì)具有可行性(xìng)的。該實驗中(zhong)仍有一些不(bú)足:兩套标準(zhǔn)裝✊置一套屬(shu)于正壓法檢(jiǎn)測,一套屬于(yú)負壓法檢測(cè),由于檢測設(shè)備工作方式(shì)的一些區别(bie)和台位差,存(cun)在着一些不(bú)确定度,但如(rú)果兩種檢測(cè)設備的精度(du)等級都控制(zhì)在較高範圍(wei)内,該不确定(ding)度對于精度(dù)等級較低的(de)渦街流量計(ji)是💃可以忽略(luè)不計的。

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