您好,三畅仪表官方网站欢迎您!

官方微信|加入收藏|联系三畅|

涡街流量计

全国咨询服务热线:

0517-8699832618952302362

产品中心

联系大家

热销产品

气体可压缩性对涡街流量计计量性能影响分析

来源:编辑:发表时间:2018-03-21 14:27:31

3 可压缩性影响的理论分析

流体在涡街流量计流动过程中,对于不可压缩流体,其流动过程遵循不可压缩公式的连续性方程(4):

20180321142821.jpg

式中:A 1 为管道横截面面积,m 2 ;A 2为旋涡发生体

 

两侧弓形面积 m 2 ;由式(4)中可以得到:

20180321142853.jpg

因此可以看出,式(1) ~ 式(3)是基于不可压缩流体的连续性方程推导而得到。

 

但对于可压缩流体公式(5)就不再成立,流动过程遵循可压缩流体的连续性方程(6)、伯努利方程(7)以及等熵过程方程(8):

20180321142857.jpg

式中:κ 为可压缩流体的等熵指数; p 1 和 p 2 管道截面处和发生体两侧处的压力;ρ 1 和ρ 2 为管道截面处和发生体两侧处的介质的密度。由式(6) ~ 式(8)得:

20180321142930.jpg

式(9) 描述了可压缩流体测试条件下,U、U 1 、m三者的关系,与描述不可压缩流体三者之间的关系公式(5) 不同,三者的关系还和等熵指数、管道截面处压力p 1 、管道截面处流质的密度ρ 1 有关。以空气为介质检测涡街流量计时,在一定压力范围内,空气看作理想气体,在温度不变的情况下,p 1/ρ1 为定值,根

 

据式(9) 可以得到,在恒温的条件下,压力对仪表系数没有影响,仅与等熵指数 κ 有关。由于 m 为旋涡发生体两侧弓形面积与管道横截面面积之比,按照涡街流量的通用设计,对三角柱形发生体,在 d/D = 0. 28 时漩涡发生的频率信号最强,取 d/D = 0. 28,根据 m 的计算式(10)得:

20180321143009.jpg

在实验过程中,以空气作为可压缩流体进行测试,按照实际实验条件和测试用涡街流量计的参数,各参数为压力 p 1 为绝压 0. 1 MPa,温度为20℃,查空气性质表得 κ =1. 4 [15] ,此时空气的密度ρ 1 为 1. 22 kg/m3 。

 

将上述参数代入式(9)中,采用 MATLAB 对式(9)进行分析计算,得到可压缩流体发生体两侧平均流速 U 1 随管道平均流速 U 变化的数值,按照不可压缩流体计算式(5)得到发生体两侧平均流速U 1 ',计算得到可压缩性引起的计量偏差 E 为:

20180321143027.jpg

不同管道平均流速 U 下,计算分析得到的计量偏差 E 数据如表 1 所示。

不同流速条件空气可压缩性引起的计量偏差 E

表 1 描述了空气的可压缩性带来的计量偏差,可以看出随可压缩气体管道平均流速的增大,将U 1 代入式(1) 中,涡街流量计产生频率f增大,导致式(3) 中仪表系数 K 值增大,随流速的增大可膨胀性引起的计量偏差会逐渐增大。

 

结 论

通过理论计算分析,实验数据验证及计算流体力学仿真可得到如下结论:

1)涡街流量计在气体流量计量中,可压缩气体的可压缩性会对仪表系数造成偏差,偏差与等熵指数、入口处的压力与密度比值等参数有关。

2)可压缩性引起的仪表系数偏差,可通过计算分析其影响偏差的大小,分析显示随流量的增大,该偏差也逐渐增大,可通过计算进行仪表系数的补偿。

3)以空气为介质检测涡街流量计时,在一定压力范围内,在恒温的条件下,压力与密度对仪表系数没有影响,仅与等熵指数有关。

4)以水和其他不可压缩流量计作为检测介质时由于仪表系数不受可压缩性的影响,仪表系数偏小,并且其仪表系数的线性度要好于可压缩流体,在液体计量中精度要高于气体的计量精度。

 

影响涡街流量计的仪表系数有很多因素,实验数据是总体因素的影响,有可能存在其他方面的影响,与理论计算分析不尽吻合,还需进一步深入分析其他因素带来影响。

XML 地图 | Sitemap 地图