摘要(yao):由于整套(tào)實驗室标(biāo)定裝置價(jia)格昂責,氣(qì)液标準裝(zhuāng)置無法全(quán)面覆蓋,對(duì)于不同介(jiè)質渦街流(liu)量計 無法(fǎ)實現計量(liàng)檢測,通過(guo)對渦街流(liu)量計測量(liàng)特性做簡(jiǎn)要介紹,在(zai)理論分析(xi)可行性的(de)前提下,結(jie)合兩套标(biao)準裝置在(zài)不同介質(zhì)、相同溫度(dù)下對儀表(biǎo)K系數進行(háng)标定對比(bǐ)的現場實(shi)驗,實驗結(jié)果表明,外(wài)部條件幾(jǐ)何相似時(shí),若渦街流(liú)量計的雷(lei)諾數在相(xiàng)應精度區(qū)間内時,斯(si)特羅哈爾(ěr)數Sr近似于(yú)穩定常數(shu)值,則其儀(yí)表K系數近(jin)乎相似，利(lì)用不同介(jie)質檢測出(chu)的流量計(ji)誤差有一(yi)定參考價(jia)值。
引言
　　渦(wō)街流量計(ji)是基于馮(feng)卡門發現(xian)的渦旋穩(wěn)定性理論(lùn)，通過測量(liàng)穩定的漩(xuán)渦頻率而(ér)實現流量(liang)計量的,而(er)漩渦産生(sheng)的頻率隻(zhī)與流體流(liú)速、斯特羅(luo)哈爾數Sr、漩(xuan)渦發生體(ti)的形狀和(hé)特征寬度(du)b有關。渦街(jie)流量計輸(shu)出與流量(liang)成正比的(de)脈沖信号(hao)。斯特羅哈(hā)爾數Sr與漩(xuan)渦.發生體(tǐ)形狀及雷(lei)諾數有關(guān),因此雷諾(nuo)數與渦街(jiē)流量計有(yǒu)着精密的(de)關聯。雷諾(nuò)數是一種(zhong)用來表征(zheng)流體流動(dong)情況的無(wu)量綱數，物(wu)理.上表示(shì)慣性力和(hé)黏性力量(liàng)級之比，利(li)于雷諾數(shu)可區分流(liú)體的流動(dòng)是層流還(hai)是紊流。當(dang)流體流經(jīng)的兩根管(guǎn)子的外部(bu)幾何條件(jiàn)相似時,如(rú)果雷諾數(shù)相等，則對(duì)應微團的(de)慣性力和(hé)黏性力之(zhi)比相.等,也(ye)就是流體(tǐ)流動狀态(tai)幾何相似(si)。實際應用(yong)中,在漩渦(wo)發生體形(xing)狀固定時(shí)，雷諾數Re在(zài)2x104~7x106時,斯特羅(luo)哈爾數在(zài)此雷諾數(shu)範圍内,基(ji)本是一個(gè)常數。本文(wen)通過實驗(yan)方法對渦(wō)街流量計(jì)在上述雷(léi)諾數區間(jian)内,在同口(kǒu)徑相同溫(wēn)度下,利用(yòng)不同介質(zhì)進行計量(liang)标定,繪制(zhì)成曲線,并(bìng)對實驗結(jie)果進行分(fèn)析和解釋(shì)。
測量原理(li)和方法
　　卡(kǎ)門渦街現(xian)象是指流(liu)體遇到垂(chui)直插入管(guǎn)道中的非(fēi)流線型阻(zu)流件時,會(hui)繞過阻流(liú)件流動，産(chǎn)生漩渦分(fèn)離的現象(xiàng)，形成有規(gui)則的漩渦(wo)列,而左右(you)兩側漩渦(wo)的旋轉方(fāng)向是相反(fǎn)的。根據卡(ka)門渦街原(yuán)理,漩渦發(fa)生頻率與(yu)管内平均(jun)流速u有以(yǐ)下關系:
 
　　式(shi)中:b爲阻流(liu)件寬度,m;u爲(wei)流經流量(liang)計的平均(jun1)流速，m/s;f爲漩(xuán)渦頻率,Hz;Sr爲(wei)斯特羅哈(hā)爾數。
　　渦街(jie)流量計的(de)K系數是單(dān)位體積的(de)流體流過(guò)流量計時(shi)，流量計産(chǎn)生的脈沖(chòng)數。由(1)式可(ke)知,漩渦産(chǎn)生頻率與(yǔ)平均流速(sù)、漩渦發生(sheng)體形狀及(ji)幾何尺寸(cun),斯特羅哈(ha)爾數相關(guan)。而查閱相(xiang)關資料,經(jing)過大量實(shí)驗證明,斯(sī)特羅哈爾(ěr)數Sr與雷諾(nuo)數相關關(guān)系圖如1所(suo)示
 
　　由圖1可(kě)知,當雷諾(nuò)數在2x104~7x106時,斯(si)特羅哈爾(ěr)數在此雷(lei)諾數範圍(wéi)内,基本是(shì)一個常數(shu)。由此可知(zhi),在漩渦發(fā)生體形狀(zhuàng)和尺寸固(gu)定的情況(kuang)下,隻要将(jiang)雷諾數控(kong)制在此區(qu)間範圍内(nei)，流速和頻(pin)率直接相(xiang).關,因此，利(li)用不同介(jie)質對渦街(jie)流量計的(de)K系數進行(háng)标定時具(jù)有理論基(jī)礎和可行(hang)性的。
　　雷諾(nuò)數的計算(suàn)公式如下(xia):
 
　　式中:ρ爲流(liú)體密度,kg/m³;v爲(wei)流體流速(sù),m/s;D爲流場的(de)特征長度(dù)(圓形管道(dao)爲管道當(dāng)量直徑),m;η爲(wei)流.體的動(dòng)力黏度，Pa's。
　　由(you)式(2)得知,雷(lei)諾數取決(jue)于流體密(mi)度、流體流(liu)速、流經管(guǎn)道尺寸、流(liú)體的動力(li)黏度。
　　本文(wén)研究目的(de)，是将雷諾(nuo)數控制在(zài)最佳區間(jian)内，利用水(shuǐ)和空氣兩(liang)種介質對(duì)渦街流量(liàng)計K系數進(jin)行計量檢(jiǎn)定,得出實(shi)驗數據,從(cóng)而驗證利(lì)用不同介(jie)質在其.他(tā)條件相似(sì)條件下對(duì)同口徑同(tong)一渦街流(liú)量計進行(hang)計量檢定(ding)得出的誤(wù)差結果是(shi)否可信。
2實(shi)驗
　　本次實(shí)驗采用由(you)江蘇省計(ji)量科學研(yán)究院考核(hé)通過的2套(tao)社會公用(yòng)計量标準(zhun)對同一渦(wō)街流量計(ji)進行.檢測(cè)。
裝置1:靜态(tài)質量法水(shuǐ)流量标準(zhun)裝置(0.1級);
裝(zhuāng)置2:音速噴(pēn)嘴氣體流(liu)量标準裝(zhuang)置(∪rel=0.33%，k=2)
被檢表(biao):線性和重(zhòng)複性較好(hǎo)的1.0級某廠(chang)家DN50渦街流(liú)量計(脈沖(chong)輸出)
　　對于(yú)DN50口徑,液體(tǐ)渦街流量(liàng)計标準流(liu)量範圍爲(wei)4~40m³/h;氣體渦街(jie)流量計标(biao)準流量範(fan)圍爲30~300m³/h.
　　流量(liàng)是指單位(wèi)時間内流(liu)經封閉管(guǎn)道有效截(jie)面的流體(ti)量,換算成(cheng)流速。對于(yu)DN50口徑,液體(ti)渦街流量(liàng)計标準流(liú)量範圍爲(wei)0.57~5.66m/s;氣體渦街(jiē)流量計标(biao)準流量範(fàn)圍爲4.24~42.44m/s.
　　由于(yú)本次實驗(yàn)在恒溫恒(heng)濕實驗室(shì)内進行,介(jie)質溫度變(bian)化可忽略(luè)不計,都在(zai)20℃。20℃時,水的密(mì)度爲998.232kg/m³;動力(lì)黏度爲1.0050x10-3Pa·s;20℃時(shí)，空氣的密(mi)度爲1.205kg/m³;動力(li)黏度爲1.8107x10-5Pa·s。
　　計(jì)算得出:對(dui)于DN50口徑,液(yè)體渦街流(liú)量計雷諾(nuo)數範圍爲(wei)2.831x104~2.811x105;氣體渦街(jie)流量計雷(léi)諾數範圍(wei)爲1.411x104~1.412x105由上看(kàn)出，氣體渦(wo)街最小流(liu)量測量點(dian)雷諾數已(yi)不在精度(du)保證範圍(wéi)之内,同時(shi),根據JJG1029--2007《渦街(jie)流量計檢(jiǎn)定規程》,氣(qi)體渦街流(liú)量計在流(liu)量點在qt(0.2qmax)以(yi)下時,1.0級渦(wō)街流量計(jì)誤差允許(xu)達到±2%，此時(shí)的K值對我(wo)們的研究(jiū)有不确定(ding)性,因此,選(xuǎn)取qt(0.2qmax)及以上(shàng)流量點(包(bāo)括0.2qmax-0.4qmax>qmax),利用兩(liang)套标準裝(zhuāng)置對上述(shu)流量點進(jin)行檢測。
 
3實(shí)驗數據分(fèn)析
　　由上頁(ye)圖1可見,在(zài)相應雷諾(nuo)數區間内(nei)，用水和氣(qi)對渦街流(liú)量計儀表(biǎo)K系數進行(háng)标定的誤(wù)差僅相差(cha)0.5%左右，不會(huì)引起明顯(xian)誤差。
4結語(yǔ)
　　通過本次(cì)實驗,在相(xiàng)應雷諾數(shù)區間内,用(yòng)不同介質(zhi)對DN50渦街流(liú)量計K系數(shù)進行标定(dìng),誤差基本(běn)一緻。所以(yi),對于1.5級及(jí)以下等級(jí)渦街流量(liang)計的标定(ding),如果受制(zhi)于條件所(suo)限,檢測裝(zhuāng)置不全面(miàn),用音速噴(pēn)嘴氣體流(liú)量标準裝(zhuāng)置和靜态(tai)質量法水(shui)流量标準(zhun)裝置互相(xiang)代替檢測(ce)是具有可(kě)行性的。該(gāi)實驗中仍(reng)有一些不(bú).足:兩套标(biāo)準裝置一(yi)套屬于正(zhèng)壓法檢測(ce),一套屬于(yu)負壓法檢(jiǎn)測,由于檢(jiǎn)測設備工(gōng)作方式的(de)一些區别(bié)和台位.差(chà),存在着一(yī)些不确定(ding)度,但如果(guǒ)兩種檢測(cè)設備的精(jīng)度等級都(dou)控制在較(jiao)高範圍内(nei),該不确定(ding)度對于精(jing)度等級較(jiao)低的渦街(jiē)流量計是(shi)可以忽略(lue)不計的。

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