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乙烯流量計工作原理

(1)乙烯流量計工作原理

①卡門渦街

a.卡門渦街現(xiàn)象。1911年卡門(Kaman)提出卡門渦街理論，為振動式流量計奠定了理論基礎(chǔ)。卡門在實驗中發(fā)現(xiàn)，在流動流體中插人一根或多根迎流面為非線性流型的柱狀物時，流體在柱狀物的兩側(cè)交替地分離出兩列規(guī)則的旋渦，這種現(xiàn)象稱為卡門渦街現(xiàn)象。常見示例是當(dāng)風(fēng)吹戶外的電話線時，在電話線后會有規(guī)則的聲音.圖2-39是卡門渦街現(xiàn)象及實際的渦街形狀。

b.卡門渦街理論。卡門及其研究者指出，卡門渦街的分離頻率f與流體流速u成正比與旋渦發(fā)生體柱體特征尺寸d成反比，即分離頻率f與發(fā)生體的幾何形狀和尺寸、流體流速等有關(guān)。

②乙烯流量計工作原理

a.斯特勞哈爾(Strouhal)數(shù)。斯特勞哈爾數(shù)Sr用于描述當(dāng)?shù)貞T性力與位移慣性力之比。與雷諾數(shù)Re類似，它是一個無量綱數(shù).常用于描述卡門旋渦分離頻率f與流體流速u場之間關(guān)系。即:

b.乙烯流量計工作原理.根據(jù)上式，乙烯流量計測量的流體流量qv為:

  可見，被測流體流量qv與渦街分離頻率f成正比，與儀表系數(shù)K成反比.流速u在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)，K呈現(xiàn)接近常數(shù).圖2-40是典型的儀表系數(shù)K與雷諾數(shù)Re的關(guān)系曲線。

   對直徑d的圓柱形旋渦發(fā)生體，旋渦發(fā)生體兩側(cè)弓形面積與管道橫截面面積之比m可表示為:

式中，D是測量管內(nèi)徑，m。則儀表系數(shù)K可表示為:

c.標(biāo)準(zhǔn)乙烯流量計發(fā)生體。根據(jù)圖2-41設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)渦街發(fā)生體(Takamoto, 1994)及其誤差見表2-20

采用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的渦街發(fā)生體，它的流通面積接近于孔板在徑比0.65時的流通面積。

乙烯流量計性能參數(shù)

①壓力損失

乙烯流量計的壓力損失可用下式計算：

②儀表系數(shù)

    乙烯流量計儀表系數(shù)K與渦街發(fā)生體的形狀、大小、管徑等結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)外，還與斯

特勞哈爾數(shù)有關(guān)。在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)，斯特勞哈爾數(shù)接近常數(shù).因此，應(yīng)用時應(yīng)確定是否滿足雷諾數(shù)下限和上限要求。

    通常，為提高測量精度，應(yīng)對儀表系數(shù)進(jìn)行修正。包括溫度修正Et、雷諾數(shù)修正Ere、管徑偏差修正ED、兩相流修正ES、可膨脹系數(shù)修正Er等.修正項說明如下:

a.溫度修正E1。計算公式如下:

    式中，αb是測量管材料的線脹系數(shù)，m/℃; αx是渦街發(fā)生體材料的線脹系數(shù)，m/℃。 t是工況溫度，℃;t。是標(biāo)定時溫度，℃。

b.雷諾數(shù)修正Ere。當(dāng)運行在雷諾數(shù)下限以下時，需要進(jìn)行雷諾數(shù)修正Ere。由于在雷諾數(shù)下限以下運行時，斯特勞哈爾數(shù)增大，因此，雷諾數(shù)越小，雷諾數(shù)修正Ere值越大。可用下式近似計算。

c.管徑偏差修正ED。它用于修正因?qū)嶋H管道內(nèi)徑D與傳感器內(nèi)徑DN的偏差，計算公式如下:

d.兩相流修正ES。乙烯流量計可用于測量兩相流流體流量。當(dāng)液體的容積含氣率β<10%時，其值在0.9940~0.9950。當(dāng)β>10%時，需根據(jù)含氣率計算。

e.可膨脹系數(shù)修正Ee。可壓縮氣體的壓縮性引起壓力改變和產(chǎn)生誤差，用可膨脹系數(shù)修正Ee修正。

式中，p1和p2分別是流量計上游1D和下游2.5D處的絕壓;K是等嫡指數(shù)。