摘要:插入(ru)式流量計 結(jie)構和原理,以(yǐ)及兩種常用(yong)測量方法的(de)理論依據,并(bing)在此🤟基礎上(shàng),設計了一種(zhong)插入式流量(liang)計在水流🌂量(liang)标😘準裝置上(shang)的不同流速(sù)實驗。通過對(dui)數據分析,爲(wèi)插入式流量(liang)🛀計的校準和(hé)使用提供了(le)更有效的💃🏻方(fāng)法。
0引言
　　随着(zhe)現代工業的(de)不斷發展,流(liú)量計已成爲(wèi)生産過程👌中(zhōng)的一個重要(yao)部件。由于大(da)多數流量計(jì)采用管道法(fa)♍蘭式結構，當(dāng)出現故障時(shi)，需停止生産(chǎn)才可進行維(wéi)修、保養;而插(chā)入式流量計(jì)的特殊結構(gòu)形式,可在不(bú)停止生産的(de)狀态下進行(hang)。因此，爲确保(bao)長期工👄作中(zhong)流量計的計(ji)量準确性,需(xu)定期進行量(liang)值溯源🐅。同時(shi)，由于在實驗(yàn)室進行校準(zhun)♊時,要求該流(liú)量🌏計在滿足(zu)安裝要求的(de)情況下，應具(ju)有高的精度(dù)等級,增加了(le)校準難度。因(yīn)此，需在不改(gai)變現有💋實驗(yan)裝置的情況(kuang)下，選擇一種(zhǒng)較爲合适的(de)測量方法。
1結(jié)構與原理
　　插(chā)入式流量計(jì)是以插入形(xing)式安裝的流(liu)量儀表命名(míng)✂️，典型的電流(liu)速計型插入(rù)式流量計由(you)測量頭、插入(rù)杆、插入機構(gou)、轉換🎯器和儀(yi)表殼體(測量(liàng)管道)構成。目(mù)前,主💜要包括(kuò)點流速計型(xing)和徑流速🚩計(jì)型。其中,國👌内(nèi)使用較多的(de)爲點流速計(ji)型插入式流(liú)量計。其結⛹🏻‍♀️構(gòu)如圖1所示。首(shǒu)先,使用測🔆量(liang)頭插入管⭕道(dao)中某一特定(dìng)位置,并測⛹🏻‍♀️量(liàng)局部流速;然(rán)後，根據管道(dao)内流速分👨‍❤️‍👨布(bu)及儀表🛀與管(guan)道的幾何參(cān)數等計算流(liu)量值。其具有(you)結構簡單、安(an)裝維♍護簡便(biàn)、壓損小、價格(gé)低廉等優點(dian),但測量精度(dù)低。
 
2測量方法(fǎ)
　　流量是指單(dan)位時間内通(tong)過某個流通(tong)界面的流體(ti)容積或質量(liàng)。在時間測量(liang)應用中，通常(chang)爲測量管道(dao)某一界面的(de)流🌈速及該截(jié)✨面的面積的(de)乘積。點流速(sù)計型插入式(shì)流量計的流(liú)量測量主要(yào)采用流速-面(miàn)積法計算。按(an)照流速測量(liàng)方式🚶‍♀️的不同(tóng)，分爲單點流(liú)速法(即通過(guò)測量單點流(liú)速計算流量(liàng))和平均流速(sù)♌法(測量平均(jun)流速)。
2.1單點流(liu)速法
　　單點流(liú)速法測量流(liú)量是指在管(guǎn)道截面上隻(zhī)測量一🥰點流(liú)速以計算流(liú)量的方法。該(gāi)方法是通過(guo)測量圓管💯道(dào).上📱任意半徑(jìng)，上的流速和(he)測量點與中(zhong)心線的距離(li)，再根據✍️式(4)計(jì)算🔞圓管截面(mian)的平均流速(su)，從而❗得到管(guan)道截面的流(liú)量。
根據流體(ti)力學理論，當(dang)管道中介質(zhì)爲紊流狀态(tài)時💛，流速分布(bu)模型爲:
 
　　其中(zhong)，vx一距離管道(dao)中心線rx的流(liú)速,m/s;Umax管道中心(xīn)線的流速，m/s;r,--流(liú)速測點與管(guan)道中心線的(de)距離,m;R一管道(dào)内半徑,m;n一随(suí)雷諾🎯數不同(tóng)而變化的指(zhǐ)數。
　　雷諾數Re的(de)計算公式爲(wei):
 
2.2平均流速法(fǎ)
　　根據檢測規(gui)程中管道截(jié)面平均流速(su)位置在(0.242±0.013)R處，通(tong)過測量管💰道(dào)的平均流速(sù)與管道面積(jī)計算流量。流(liu)量計🔱算公式(shì)爲:
 
面的面積(jī).m2。
3實驗方法與(yǔ)結果及分析(xi)
　　選擇水流量(liang)标準裝置，管(guan)道直徑300mm,測量(liang)段.上遊長度(du)☎️約7000mm,下遊長✂️度(du)5000mm,滿足流量計(jì)的安裝要求(qiu)，并選用一種(zhong)🤩超聲💃🏻波插入(ru)式流量計。其(qí)🏃🏻測量原理爲(wèi)超聲波束在(zài)液體中傳播(bo)時🔴，流體的流(liu)動使傳播時(shí)間産生微小(xiao)變化，且傳播(bō)時間的變化(hua)與液體的流(liu)速成正比，從(cong)而得到液體(ti)👅的流速。水溫(wen)29.3℃,通過查表可(ke)👣得取水的運(yùn)🈲動粘度v=8.2x10-7m2/s,并根(gen)據邊界層效(xiao)應，平均流速(sù)選取(0.242+0.013)R=38.25mm(即rx=111.75mm)。同時(shi),爲了使實驗(yàn)結果具有較(jiao)好的對比性(xìng)，單點流速法(fa)選♉擇與其相(xiang)接近的位置(zhì),流量計探頭(tou)安裝位置rx=110mm,即(ji)距離管道内(nei)壁40mm處。兩種方(fāng)法試🈚驗時，流(liú)速從0.5m/s開始，以(yi)0.5m/s爲測量間隔(gé),逐漸将流速(sù)增加至3.5m/s,測量(liàng)不😄同流速時(shi)的标準流速(sù)與被測流速(su),并采用單點(diǎn)流速法，以被(bèi)測流速爲基(jī)礎數據計算(suan)平均流速;然(ran)後，采用平均(jun1)流速法，以被(bei)測平均流速(su)計算被🏃🏻‍♂️測流(liu)💃🏻量。其中,平均(jun1)流速法是通(tong)過在平🚶均流(liu)速測量點🏃🏻‍♂️直(zhi)接測得流💋速(su)🤟，并采用流速(su)與流量計算(suan)公式✊得到流(liú)量。将兩種方(fāng)法測:量計算(suàn)得到的流量(liang)與标準流量(liang)進行計算,即(jí)🈲可得到示值(zhi)誤差。
3.1實驗結(jie)果
3.1.1單點流速(su)法測量數據(jù)
　　單點流速法(fa)測量數據與(yǔ)計算結果如(ru)表1所示。
 
　　由表(biao)1可知,被測平(ping)均流速均小(xiao)于被測流速(su)，且差值會随(sui)🌈流速的增加(jia)而逐漸變大(da);被測流速與(yǔ)标準流💃🏻速存(cún)👈在一定的差(chà)值，當流速在(zai)3.5m/s左右時，與标(biao)準流速相差(cha)可達0.053m/s,與被⭕測(ce)平均流速差(chà)值約爲💜0.04m/s。差值(zhi)産生的主要(yào)原因👄是測量(liang)管道的口徑(jìng)🈲、超聲波探📞頭(tóu)的安裝位置(zhi)、雷諾數與n值(zhi)的計算取舍(she)。此外，流量的(de)穩定性也是(shi)不可忽略的(de)因素。
3.1.2平均流(liú)速法測量數(shu)據
　　平均流速(sù)法測量數據(ju)與計算結果(guǒ)如表2所示。
 
　　由(yóu)表2可知,通過(guò)流量計測量(liang)可得被測平(ping)均流速,可直(zhi)🥰接計算流量(liang),過程較爲簡(jian)單,且不涉及(ji)雷諾數等參(can)數,減小了附(fu)⭐加誤差。
3.2實驗(yan)結果分析
　　插(cha)入式流量計(ji)适用于大口(kou)徑管道的測(cè)量,實驗選用(yòng)的DN300mm管道,由于(yú)超聲探頭離(li)管壁較近，在(zài)管壁摩擦📱力(li)的作用下,會(huì)🎯造成低流速(sù)情況下邊界(jie)層較厚，影響(xiǎng)較大✉️,但邊界(jiè)層會随流速(sù)的增加而逐(zhu)漸變薄,且大(dà)部分流體處(chu)于正常的紊(wen)流👄狀态，影響(xiang)較小，使流速(su)趨于标準流(liu)速。因此，根據(ju)表1、表2的數據(ju)可知，在流速(su)相近的情況(kuàng)下，當單點流(liú)速法和平均(jun1)流速❗法在低(dī)流速時🔅，前者(zhě)誤差優于後(hòu)者,且二者均(jun)爲負值。同時(shi)，随着流速的(de)增加，誤差值(zhi)會逐漸接近(jìn),變爲正值💃🏻，且(qiě)後者優于前(qian)者。
4結論
　　插入(ru)式流量計以(yǐ)突出的優點(dian)被廣泛應用(yòng)于各個領域(yù),但在校準或(huò)使用時需綜(zong)合考慮管徑(jing)與流速的.大(dà)小，一般适用(yòng)于較大的管(guan)徑，因此，在管(guǎn)徑确定的情(qing)況下,若流速(sù)較小，則可優(yōu)先采用單點(diǎn)流速法;若流(liu)速較大.則可(kě)采用平均流(liu)速法，從而🐕減(jian)小計算時對(duì)測量結果的(de)影響，進一步(bu)提高測量的(de)正确率☔。該方(fang)法可爲插🔴入(rù)式流量計的(de)安裝及使用(yòng)提供一定的(de)理論依據。

文(wen)章來源于網(wang)絡,如有侵權(quán)聯系即删除(chu)！