上游流動干擾對V錐流量計性能的影響
上游流動干擾對V錐流量計性能的影響
為進行貿易輸送和工業中的過程控制, 流體流量的精確測量是極為重要的。在許多運行中, 能進行準確的流量測量的能力是如此的重要, 它能造成贏利或虧損的巨大差別。對于這樣的使用場合, 多采用一些專用的流量計, 如渦輪、渦街流量計或科里奧利流量計, 這是因為, 如在理想條件下使用它們, 它們可有高準確度, 其數量級為.. 0..1% 。對于大多數的工業應用場合, 多采用差壓式流量計, 如孔板流量計、文丘里流量計、噴嘴流量計或其他變型的差壓式流量計。這些流量計的局限性是它們的量程比約為5.. 1, 要求提供上、下游的最小長度的直管段以確保有適合的流動條件。廣泛使用孔板是由于它價格低, 結構簡單, 維護要求低和較高的可靠性。特殊的其他類型的孔板有: 圓缺、偏心、1 /4圓、錐形入口、變面積(線性) 孔板和環形孔板等, 在過去的幾年中, 為特殊的使用場合而將它們開發出來的, 目前在市場上都可買到 。在上個世紀末, 有幾種新型差壓式流量計被開發出來,這就是楔形流量計、變面積孔板流量計和V 錐流量計, 開發這些新型流量計的目的是: 改善量程比以及使C d 對雷諾數R eD 不敏感。為了使上、下游所要求的直管段長度最小化同時還改善準確度, 已經作了不少的努力。在一些工業的應用場所, 由于上游的流動被干擾從而造成測量誤差。在這些條件下, Shenm in認為V 錐流量計被證明是一種富有生命力的可替換的產品(儀表)。
大概是由于機密性(關于保密的要求) 和的要求, 現已公布的有關V錐流量計結構設計的可利用的文獻很缺乏 。有關制造廠宣稱: V 錐流量計能夠在30.. 1的量程比條件下, 以高達.. 0..5% (原文此處為.. 0..05% 恐有誤) 的準確度給出流量測量結果。
此外, 還宣稱V 錐流量計的重復性為.. 0..1% , 而其他流量測量儀表的重復性為.. 0..2% 。V 錐流量計不需要經常校準(重新標定)。除這些優點以外, V 錐流量計更加耐磨蝕和磨損, 這是由它的幾何形狀所決定的。通過減少一次元件與高速流體的接觸, 這種尖圓錐體的結構設計將磨損(磨蝕) 減至最小。如果與其他流量計相比, V 錐流量計要求更短的上游直管段, 甚至在被干擾的流動條件下, V 錐流量計也能有效地進行測量。這導致在海上及煉油工業中日益增多地采用V 錐流量計。V錐流量計的基本結構以及它的錐體幾何形狀和取壓孔的位置使得它對外界的振動不敏感。
在較低的雷諾數下, 速度分布不再平坦(不像在高速模式下那樣平坦) , 此時為一個拋物體形狀, 此時在管道中心軸線上具有的流速。L iptak報告, 在管內壁與V 錐體之間的環形區間內, 勢必會使速度分布變得更為平坦。通過使管道中心軸線上的流速變緩, 同時使接近管內壁處的流體加速, 從而獲得一個更為均勻一致的速度分布。Genesi等人 表明, V 錐體在流動的流體中會產生一個受控制的紊流區, 它能使管道中的速度分布改變形狀, 這正是流量測量所希望和要求的。由于在V錐體的表面有邊界層形成, 會引導流動的流體離開V 錐體的邊緣, 因此V 錐體的邊緣不可能被磨損。
英國和ISO的標準都制定法規, 在這些標準與規程中, 所推薦的流量計上、下游的最小直管段長度是雷諾數、管道直徑、..值和管件的函數。Ifft等人 曾作過許多實驗來檢驗各種流動干擾對V 錐流量計的影響。通過安裝單彎頭和不在同一平面的雙彎頭來產生流動干擾。根據實驗結果可以得出如下結論: 即甚至在上游直管段很短或幾乎沒有直管段的條件下, V 錐流量計的性能受這種流動干擾的影響并不很大。Prabhu等人曾在30000到49400的雷諾數范圍內, 對..= 0..75的V 錐流量計做實驗, 他們利用空氣作為被測介質, 利用單彎頭和雙彎頭作擾流件。他們得出的結論是與其他流量計相比, 在這些條件下, V 錐流量計的流出系數對干擾較為更不敏感。它的泵送耗能費與孔板相比也節省50% 。Sarkar等人用水作為工作流體, 利用上游的擾流件在R eD = 22000 的條件下, 對..= 0..51到0..90的V 錐流量計進行實驗, 他們的實驗表明: V 錐流量計對于流體流動時所存在的漩渦(渦流) 較少敏感。Irv ing 分析了由一系列管件所造成的流動干擾的類型, 并且研討了各種不同類型干擾影響通過孔板的流體的流動方式。他的結論是: 各標準所規定的足夠的直管段長度是不夠長的。Joshi報告了V 錐流量計*的特點及其優點。根據他的研究, 他得出的結論是: 在所有條件下, 在一個較寬的雷諾數范圍內, V 錐流量計的性能都比其他類型的一些流量計更好些。在本文所述的研究中, 對作為雷諾數函數的V 錐流量計的性能進行實驗評價, 并分析了上游的干擾的影響。采用在V 錐流量計的上游的不同距離處安裝一個閘閥(并使閘閥保持幾種不同開度) 的辦法來產生( 制造) 各種不同的上游干擾。
