專業的流量儀表資料網

內錐流量計的探討2004年3月(1)

摘要   簡單介紹了內錐流量計的工作原理。重點介紹了內錐流量計的各項特性與技術指標,并與標準孔板流量計作了比對,說明內錐流量計優于標準孔板。還給出了內錐流量計在我國的應用實例。

關鍵詞    差壓流量計   節流裝置   內錐流量計    孔板   比對

1  內錐流量計及其工作原理

   內錐流量計源于美國麥克羅米特(McCrometer)公司,因其節流部件呈圓錐形,英文名稱為V-Cone Flowmeter;引入我國后被稱為內錐流量計(見圖1)。

  

           圖1  內錐節流裝置原理示意圖

    內錐流量計與孔板流量計同屬于差壓式流量計。其主要的理論基礎是密閉管道中能量守恒定律和流動連續性方程,即伯努力(Bernoulli)定理。定理的內容是在流量恒定的管段中,其流體的壓力與該管段中流體流速的平方成反比。

如圖1所示,流體在接近內錐節流件時其壓力為p1,取這一點壓力作為參照流速下的基準靜壓;當流體流經內錐節流區時,由于管道截面積變小而流速增大以維持能量恒定,并且在錐體末端取壓口處壓力降到最小,引出該處壓力作為流速變化量p2。測取這兩處的壓力差 ;根據伯努力定理,由 即可計算出流速的大小。

2 內錐流量計的選型計算

     節流裝置的選型計算及所涉及到的單位換算十分繁瑣,這里不再贅述。以下僅通過國標(GB/T2624-93)的方程式引述一下內錐流量計的選型計算。公式中的字母代號說明見表1。為便于比較,兩者的公式都采用國際單位制并經過形式上的處理。

國際孔板流量公式:

 

標準內錐流量公式:

 

可以看出內錐公式中的Y就是國標公式中的 ,CD就相當于C,可見它們是完全一致的。

但是,首先這里要注意一個實質性的區別:同是節流裝置,孔板是外測圓環節流,內錐是中心圓錐節流。因此引出“節流比系數”這個概念,用以描述一個節流裝置的節流程度:它等于節流裝置在節流處的最小流通面積與節流裝置內部截面積比值的平方根,同樣計為 。這比把 稱作直徑比在物理意義上更準確。對于孔板節流裝置,則有:

對于內錐節流裝置,則有:

  =

式中:d’是內錐節流裝置的等效開孔圓直徑。

   其次,可膨脹性系數的公式也有點不同。不論國標用 來表示也好,美國氣體協會用Y來表示也好,它們都是:

* (或Y)=1-(0.41+0.35

而標準內錐的可膨脹性系數計算公式為

Y=1-(0.649+0.696

最后,也是最重要的是流出系數的求值問題。對于標準孔板節流裝置,國標給出:

C=0.5959+0.0312

對于內錐節流裝置,McCrometer公司公開給出的是一個估算式:

CD=1-(1-

從式中可以明顯看出此處的CD與雷諾數無關,僅僅是建立在節流裝置的幾何尺寸上;而且注明由該式求得的CD估算值與實際值的偏差為 ,適用條件是0.4< <0.85、0.025m<D<0.400m、ReD>8×103和Y>0.96。

事實上,內錐節流裝置和其它節流裝置一樣,都遵守相似定律,這就是說內錐流量計也可以象標準孔板一樣進行參比計算。比如迭代法,按照McCrometer公司的企業標準是用上述流出系數估算公式先確定一個CD初值,然后通過流量公式和雷諾數公式求出雷諾數,再從ReD-CD表中查出對應的新CD值,如此反復迭代,直到最后兩次流量計算值的差的絕對值小于0.01%為止。

然而,內錐流量計目前還存在著知識產權和市場利益的保護問題,生產商不提供ReD-CD表,這很不方便。經過對一些技術資料、實驗數據的分析,本文建議在流出系數估算公式中加入雷諾數修正項,從而得出下式來頂替ReD-CD表作迭代計算用:

CD=1-      象這樣的選型計算完全可以滿足編制工程建議書、確定流量計通徑和直管段長度的需要,所求得的計算CD值也可用于二級以下的計算應用,但這只是一種估算。

對于其余參數的計算,兩者的公式完全相同,包括氣體體積的標準狀態與工作狀態的轉換、雷諾數、材料熱膨脹等。

公式中字母代號含意列于表1。

       表1  字母代號含意

C流出系數(國標命名法)

工況下流體密度,kg/m3

CD流出系數(內錐命名法)

p流體靜壓,pa

D工況下節流件孔徑或內錐外徑,m

差壓,Pa

D工況下流量計內徑,m

等熵指數

工況下節流比系數

Y可膨脹性系數

可膨脹性系數

qm質量流量,kg/s


 


無錫求信流量儀表有限公司
技術論文資料平臺提供
以上資料摘錄自《自動化儀表》雜志
電磁流量計 渦街流量計 流量計 蒸汽流量計 渦輪流量計 污水流量計
提醒:轉貼請注明出處

4438全国最大免费观看