摘(zhai)要:由于整套(tào)實驗室标定(dìng)裝置價格昂(ang)貴,氣液标準(zhǔn)裝置無法全(quán)面覆蓋,對于(yú)不同介質渦(wō)街流量計 無(wu)法實現計量(liang)檢測,通過對(duì)渦街流量計(ji)測量特性🧡做(zuo)簡要介紹,在(zài)理論分析可(ke)行性的前提(tí)下,結合兩套(tao)标準裝置在(zai)不同介質、相(xiàng)同溫度下對(dui)儀表K系數💃進(jìn)行标定對比(bǐ)的現場實驗(yàn),實👉驗結果表(biǎo)明,外部條📐件(jian)幾何相似時(shi),若渦街流量(liang)計✍️的雷諾數(shù)在相應精🚩度(du)區間内時💜,斯(si)特羅哈爾🔞數(shù)Sr近似于穩定(ding)常數值,則其(qí)儀表K系數近(jìn)乎相似,利用(yong)不同介質檢(jian)測出的流量(liang)計誤差有一(yi)定📧參考價值(zhi)。
引言
　　渦街流(liú)量計是基于(yu)馮卡門發現(xian)的渦旋穩定(ding)性理論，通過(guò)測量穩定的(de)漩渦頻率而(ér)實現流量計(ji)量的,而漩🌈渦(wo)産生的頻率(lü)隻與流體流(liú)速、斯特羅哈(hā)爾數Sr、漩渦發(fa)生體的形狀(zhuàng)和🔞特征寬度(dù)b有關。渦街流(liú)量計輸出與(yu)流量成正比(bǐ)的脈沖信号(hao)。斯特羅哈爾(er)數Sr與漩渦.發(fa)生體形狀及(jí)雷諾數有關(guān),因此雷諾數(shù)與渦街流量(liàng)計有着精密(mì)的關聯。雷🌈諾(nuò)數是一種用(yòng)來表征流體(tǐ)流動情況的(de)無量綱數，物(wu)理上表示慣(guàn)性力㊙️和🧑🏾‍🤝‍🧑🏼黏性(xing)力量級之比(bǐ)，利于雷諾數(shu)可區分流體(ti)的流動是層(ceng)流還是紊流(liú)。當流體流經(jing)的兩根管子(zǐ)的外部幾何(hé)條件相似㊙️時(shí),如果雷諾數(shu)相等，則對應(yīng)微團✌️的慣性(xing)力和黏性力(li)之比相等，也(ye)就是流體流(liú)動狀态幾何(hé)相似。實際應(ying)用中,在漩渦(wo)🔱發生體形狀(zhuàng)固定時，雷諾(nuò)數Re在2x104~7x106時,斯特(te)羅哈爾數在(zài)此雷諾數範(fan)圍内，基本是(shì)--個常數。本文(wen)通過實驗方(fāng)法對渦街流(liú)量計在上述(shu)雷諾數區間(jiān)内,在同口徑(jing)相同溫度下(xia),利用不同介(jiè)質進行計量(liàng)标定,繪制成(chéng)曲線,并對實(shí)驗結果進行(háng)分析✂️和解釋(shì)。
1測量原理和(he)方法
　　卡門渦(wo)街現象是指(zhǐ)流體遇到垂(chuí)直插人管道(dao)中的非流線(xian)型阻流件時(shí),會繞過阻流(liú)件流動,産生(sheng)漩渦分離的(de)現🧡象,形🆚成有(you)規則的漩渦(wō)列,而左右兩(liǎng)側漩渦的旋(xuán)轉方向是相(xiàng)反的根據卡(kǎ)門渦街原理(li),漩渦發生頻(pin)率與管内平(ping)均流速u有以(yi)下關系:
 
　　式中(zhong):b爲阻流件寬(kuan)度,m;u爲流經流(liú)量計的平均(jun1)流速,m/s;ƒ爲漩渦(wo)頻率,Hz;Sr爲斯特(tè)羅哈爾數。
　　渦(wo)街流量計的(de)K系數是單位(wèi)體積的流體(ti)流過流量計(ji)時,流量計🌈産(chan)生的脈沖數(shu)。由(1)式可知,漩(xuan)渦産生頻率(lü)與平均流速(su)、漩渦發生體(ti)形狀及幾何(hé)尺寸,斯特羅(luó)哈爾數相關(guān)。而查閱相關(guan)資料,經過大(dà)量實驗證明(míng),斯特羅哈爾(ěr)數Sr與雷諾數(shu)相關關系圖(tú)㊙️如1所示。
 
　　由圖(tú)1可知,當雷諾(nuò)數在2x104~7x106時，斯特(te)羅哈爾數在(zài)此雷諾❤️數範(fàn)圍内,基本是(shi)一個常數。由(you)此可知,在漩(xuan)渦發生體形(xing)❤️狀和尺寸🔞固(gù)定的情🏃🏻況下(xia),隻要将雷諾(nuo)數控制㊙️在此(ci)區間範圍内(nèi)，流速和頻率(lǜ)直接相關,因(yīn)此,利用不同(tong)介質對渦街(jiē)流量計的K系(xì)數進行标定(ding)時具有🈚理論(lun)基礎和可行(háng)性的。
雷諾數(shu)的計算公式(shì)如下:
 
　　式中：ρ爲(wei)流體密度,kg/m³;v爲(wei)流體流速,m/s;D爲(wèi)流場的特征(zhēng)長度(圓形管(guǎn)道爲管道當(dāng)量直徑),m;η爲流(liú)體的動力黏(nian)度,Pa.s。
　　由式(2)得知(zhī),雷諾數取決(jué)于流體密度(dù)、流體流速、流(liu)經管道尺寸(cun)、流體的動力(li)黏度。
　　将雷諾(nuò)數控制在最(zui)佳區間内，利(lì)用水和空氣(qì)兩種介質對(dui)渦☔街流量計(jì)K系數進行計(ji)量檢定,得出(chū)實驗數據🌍,從(cong)而驗證利用(yòng)㊙️不同介質在(zai)其他條件相(xiàng)似條件下對(duì)🤩同口徑同--渦(wo)街流量計進(jìn)行計💛量檢定(ding)得出的誤差(chà)結果是否可(kě)信。
2實驗
　　采用(yong)由2套社會公(gong)用計量标準(zhǔn)對同--渦街流(liú)量計進行檢(jiǎn)測。
裝置1:靜态(tai)質量法水流(liu)量标準裝置(zhì)(0.1級);
裝置2:音速(sù)噴嘴氣體流(liu)量标準裝置(zhi)(Urel=0.33%,k=2)
被檢表:線性(xing)和重複性較(jiao)好的1.0級某廠(chang)家DN50渦街流量(liàng)計(脈沖輸♉出(chū))
　　對于DN50口徑,液(yè)體渦街流量(liang)計标準流量(liàng)範圍爲4~40m³/h;氣體(ti)渦街流量計(ji)标準流量範(fàn)圍爲30~300m³/h。
　　流量是(shì)指單位時間(jiān)内流經封閉(bi)管道有效截(jie)面的♉流體量(liang),換算成流速(su)。對于DN50口徑,液(ye)體渦街流量(liàng)計标準流⭕量(liang)範圍爲☔0.57~5.66m/s; 氣體(ti)渦街流量計(ji) 标準流量範(fàn)圍爲4.24~42.44m/s。
　　由于在(zai)恒溫恒濕實(shi)驗室内進行(háng),介質溫度變(bian)化可忽略🌈不(bu)計😍,都在20℃。20℃時,水(shui)的密度爲998.232kg/m³;動(dong)力黏度爲1.0050X10-3Pa.s;20℃時(shí),空氣的密度(du)爲1.205kg/m³;動力黏度(du)爲1.8107×10-5Pa·s。
　　計算得出(chu):對于DN50口徑,液(ye)體渦街流量(liàng)計雷諾數範(fan)圍爲2.831×104~2.811×105;氣體渦(wō)街流量計雷(lei)諾數範圍爲(wei)1.411×10*~1412×105。由上看出，氣(qi)體渦街最小(xiao)流量💃🏻測量點(diǎn)雷諾數已不(bú)在精度保證(zhèng)範圍之内,同(tong)時，根據JJG1029--2007《渦街(jie)流量計檢定(dìng)規程》,氣體渦(wo)街流量計在(zài)流量點在qt(0.2qmax)以(yǐ)下時,1.0級渦街(jie)流量計誤差(chà)允許達到±2%，此(ci)時的K值對我(wo)們的研究有(you)不确定性,因(yin)此,選取qt(0.2qmax)及以(yǐ)上流量點(包(bao)括0.2qmax、0.4qmax、qmax),利用兩套(tao)标準裝置對(dui)上述流量點(diǎn)進行檢測。
3實(shí)驗數據分析(xi)
　　由上頁圖1可(kě)見，在相應雷(lei)諾數區間内(nèi),用水和氣對(dui)渦街流量👅計(jì)儀表K系數進(jin)行标定的誤(wù)差僅相差0.5%左(zuǒ)右,不會引📞起(qi)明顯誤🆚差。
 
4結(jie)語
　　在相應雷(léi)諾數區間内(nèi),用不同介質(zhi)對DN50渦街流量(liang)計K系數進行(háng)标定,誤差基(jī)本一緻。所以(yǐ),對于1.5級及以(yi)下等級🈲渦街(jiē)流量計的标(biao)定，如果受制(zhì)于條件所限(xiàn)，檢測裝置不(bu)全面📐,用音速(sù)噴嘴氣體流(liú)量标準裝置(zhì)和靜态質量(liàng)法水流量🌈标(biāo)準裝置互相(xiàng)代替檢測是(shì)具有可行性(xing)的。該實驗中(zhōng)仍有一些不(bú)足:兩套标準(zhun)裝置一套屬(shu)于正壓法檢(jian)測,一套屬于(yú)負壓法檢測(cè),由于檢測設(she)備工作✊方式(shi)的🐉一些區别(bie)和台位差,存(cun)在着一些不(bu)确定度,但如(ru)果兩種檢測(ce)設🐅備的精度(dù)等級都控制(zhi)💯在較高範圍(wéi)内,該不确定(dìng)度對于精度(dù)等🏃🏻級較低的(de)渦街流量計(jì)是可以忽略(lue)不計的。

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