摘要(yao):由于(yu)整套(tao)實驗(yan)室标(biao)定裝(zhuang)置價(jia)格昂(ang)貴,氣(qi)液标(biao)準🧑🏽‍🤝‍🧑🏻裝(zhuang)🈲置無(wu)♊法全(quan)面覆(fu)蓋,對(dui)于不(bu)同介(jie)質渦(wo)街流(liu)量計(ji) 無法(fa)實現(xian)計量(liang)檢測(ce),通過(guo)對渦(wo)街流(liu)量計(ji)測量(liang)特性(xing)做簡(jian)要介(jie)紹,在(zai)理論(lun)分析(xi)可行(hang)性的(de)前提(ti)下,結(jie)合兩(liang)套标(biao)準裝(zhuang)置在(zai)不同(tong)🌈介質(zhi)❓、相同(tong)溫度(du)下對(dui)儀表(biao)K系數(shu)☁️進行(hang)标定(ding)對比(bi)的現(xian)場實(shi)驗,實(shi)㊙️驗結(jie)果💚表(biao)明,外(wai)部條(tiao)件幾(ji)何相(xiang)似時(shi),若渦(wo)街流(liu)量計(ji)的雷(lei)諾數(shu)在相(xiang)應精(jing)度區(qu)間内(nei)時✂️,斯(si)特羅(luo)哈爾(er)♍數Sr近(jin)似于(yu)穩定(ding)常數(shu)值,則(ze)其儀(yi)表K系(xi)數⛱️近(jin)乎相(xiang)似,利(li)用不(bu)同介(jie)質檢(jian)測出(chu)的流(liu)💋量計(ji)誤差(cha)❌有一(yi)定🚶‍♀️參(can)考價(jia)值。
引(yin)言
　　渦(wo)街流(liu)量計(ji)是基(ji)于馮(feng)卡門(men)發現(xian)的渦(wo)旋穩(wen)定性(xing)理🔴論(lun)，通✔️過(guo)🈲測量(liang)穩定(ding)的漩(xuan)渦頻(pin)率而(er)實現(xian)流量(liang)計量(liang)的,而(er)漩渦(wo)産生(sheng)的👉頻(pin)率隻(zhi)與流(liu)體流(liu)速、斯(si)特羅(luo)哈爾(er)數Sr、漩(xuan)渦發(fa)🏒生體(ti)的形(xing)狀和(he)特征(zheng)寬度(du)b有關(guan)。渦街(jie)流量(liang)計輸(shu)出與(yu)流量(liang)成正(zheng)比的(de)脈沖(chong)信号(hao)。斯特(te)羅哈(ha)爾數(shu)Sr與漩(xuan)渦.發(fa)生體(ti)🌈形狀(zhuang)及雷(lei)諾數(shu)有關(guan),因此(ci)雷諾(nuo)數與(yu)渦街(jie)流量(liang)計有(you)着精(jing)密的(de)關聯(lian)。雷💞諾(nuo)數是(shi)一種(zhong)用來(lai)表征(zheng)流體(ti)流動(dong)情況(kuang)的無(wu)量綱(gang)數，物(wu)理上(shang)表示(shi)慣性(xing)力和(he)黏性(xing)力量(liang)級之(zhi)比，利(li)于雷(lei)諾數(shu)可區(qu)分流(liu)體的(de)流動(dong)是層(ceng)流還(hai)是紊(wen)流。當(dang)流體(ti)流經(jing)的兩(liang)根管(guan)子的(de)外部(bu)幾何(he)條件(jian)相似(si)時,如(ru)果雷(lei)諾數(shu)相等(deng)，則對(dui)應微(wei)團的(de)慣性(xing)力和(he)黏性(xing)力之(zhi)比相(xiang)等，也(ye)就是(shi)流體(ti)流動(dong)狀💋态(tai)幾何(he)相似(si)。實際(ji)應用(yong)中,在(zai)漩渦(wo)發生(sheng)體形(xing)狀固(gu)定時(shi)，雷諾(nuo)數🈲Re在(zai)2x104~7x106時,斯(si)特羅(luo)哈爾(er)數在(zai)此雷(lei)諾數(shu)範圍(wei)内，基(ji)本是(shi)--個常(chang)數。本(ben)文通(tong)過實(shi)驗方(fang)法對(dui)渦街(jie)流量(liang)🆚計在(zai)上述(shu)雷諾(nuo)數區(qu)間内(nei),在同(tong)口徑(jing)相同(tong)溫度(du)下,利(li)用不(bu)同介(jie)質進(jin)❗行計(ji)量标(biao)定,繪(hui)制成(cheng)曲線(xian),并🌐對(dui)實驗(yan)結果(guo)進行(hang)分析(xi)👨‍❤️‍👨和解(jie)釋。
1測(ce)量原(yuan)理和(he)方法(fa)
　　卡門(men)渦街(jie)現象(xiang)是指(zhi)流體(ti)遇到(dao)垂直(zhi)插人(ren)管道(dao)中的(de)非流(liu)線☔型(xing)阻流(liu)件時(shi),會繞(rao)過阻(zu)流件(jian)流動(dong),産生(sheng)漩渦(wo)分離(li)的現(xian)象,形(xing)🌈成有(you)規則(ze)的漩(xuan)渦列(lie),而左(zuo)右兩(liang)側漩(xuan)渦的(de)旋轉(zhuan)方向(xiang)是相(xiang)反的(de)根據(ju)卡門(men)渦街(jie)原理(li),漩渦(wo)發生(sheng)頻率(lü)💋與管(guan)内平(ping)均流(liu)速u有(you)以下(xia)關系(xi):
 
　　式中(zhong):b爲阻(zu)流件(jian)寬度(du),m;u爲流(liu)經流(liu)量計(ji)的平(ping)均流(liu)速,m/s;ƒ爲(wei)漩渦(wo)頻率(lü),Hz;Sr爲斯(si)特羅(luo)哈爾(er)數。
　　渦(wo)街流(liu)量計(ji)的K系(xi)數是(shi)單位(wei)體積(ji)的流(liu)體流(liu)過流(liu)量計(ji)時,流(liu)量計(ji)産生(sheng)的脈(mo)沖數(shu)。由(1)式(shi)可知(zhi),漩渦(wo)産生(sheng)頻率(lü)與平(ping)均流(liu)速🐕、漩(xuan)渦👨‍❤️‍👨發(fa)生體(ti)形狀(zhuang)及幾(ji)何尺(chi)寸,斯(si)特羅(luo)哈爾(er)數相(xiang)關。而(er)查閱(yue)相關(guan)資料(liao),經過(guo)大量(liang)實驗(yan)證明(ming),斯特(te)羅哈(ha)爾數(shu)Sr與雷(lei)諾數(shu)相關(guan)關系(xi)圖如(ru)1所示(shi)。
 
　　由圖(tu)1可知(zhi),當雷(lei)諾數(shu)在2x104~7x106時(shi)，斯特(te)羅哈(ha)爾數(shu)在此(ci)雷諾(nuo)數範(fan)圍内(nei),基本(ben)是一(yi)個常(chang)數。由(you)此可(ke)知,在(zai)漩渦(wo)發生(sheng)體形(xing)狀和(he)尺寸(cun)固定(ding)的情(qing)況下(xia),隻要(yao)将雷(lei)諾數(shu)控制(zhi)在此(ci)區間(jian)範圍(wei)🈚内，流(liu)速🍉和(he)頻率(lü)直接(jie)相關(guan),因此(ci),利用(yong)不同(tong)介質(zhi)對渦(wo)街流(liu)量計(ji)的K系(xi)數進(jin)行标(biao)定時(shi)具有(you)理論(lun)基礎(chu)和可(ke)行性(xing)的。
雷(lei)諾數(shu)的計(ji)算公(gong)式如(ru)下:
 
　　式(shi)中：ρ爲(wei)流體(ti)密度(du),kg/m³;v爲流(liu)體流(liu)速,m/s;D爲(wei)流場(chang)的特(te)征長(zhang)度(圓(yuan)形管(guan)道🔞爲(wei)⚽管道(dao)當量(liang)直徑(jing)),m;η爲流(liu)體的(de)動力(li)黏度(du),Pa.s。
　　由式(shi)(2)得知(zhi),雷諾(nuo)數取(qu)決于(yu)流體(ti)密度(du)、流體(ti)流速(su)、流經(jing)管道(dao)尺寸(cun)、流體(ti)的動(dong)力黏(nian)度。
　　将(jiang)雷諾(nuo)數控(kong)制在(zai)最佳(jia)區間(jian)内，利(li)用水(shui)和空(kong)氣兩(liang)種介(jie)👨‍❤️‍👨質對(dui)渦街(jie)流量(liang)計K系(xi)數進(jin)行計(ji)量檢(jian)定,得(de)出實(shi)驗數(shu)據,從(cong)而驗(yan)證利(li)用不(bu)同介(jie)質在(zai)其他(ta)條件(jian)相似(si)條件(jian)下對(dui)同口(kou)徑同(tong)--渦街(jie)💁流量(liang)計進(jin)行計(ji)量檢(jian)定得(de)出的(de)誤差(cha)結📧果(guo)是否(fou)可😘信(xin)。
2實驗(yan)
　　采用(yong)由2套(tao)社會(hui)公用(yong)計量(liang)标準(zhun)對同(tong)--渦街(jie)流量(liang)計進(jin)行檢(jian)測。
裝(zhuang)置1:靜(jing)态質(zhi)量法(fa)水流(liu)量标(biao)準裝(zhuang)置(0.1級(ji));
裝置(zhi)2:音速(su)噴嘴(zui)氣體(ti)流量(liang)标準(zhun)裝置(zhi)(Urel=0.33%,k=2)
被檢(jian)表:線(xian)性和(he)重複(fu)性較(jiao)好的(de)1.0級某(mou)廠家(jia)DN50渦街(jie)流量(liang)計✏️(脈(mo)沖輸(shu)出🏃‍♂️)
　　對(dui)于DN50口(kou)徑,液(ye)體渦(wo)街流(liu)量計(ji)标準(zhun)流量(liang)範圍(wei)爲4~40m³/h;氣(qi)體🐅渦(wo)❤️街流(liu)量🔴計(ji)标準(zhun)流量(liang)範圍(wei)爲30~300m³/h。
　　流(liu)量是(shi)指單(dan)位時(shi)間内(nei)流經(jing)封閉(bi)管道(dao)有效(xiao)截面(mian)的流(liu)體量(liang),換算(suan)成流(liu)速。對(dui)于DN50口(kou)徑,液(ye)體渦(wo)街流(liu)量計(ji)标準(zhun)流量(liang)範圍(wei)爲0.57~5.66m/s; 氣(qi)體渦(wo)街流(liu)量計(ji) 标準(zhun)流量(liang)範圍(wei)爲4.24~42.44m/s。
　　由(you)于在(zai)恒溫(wen)恒濕(shi)實驗(yan)室内(nei)進行(hang),介質(zhi)溫度(du)變化(hua)可忽(hu)略🙇🏻不(bu)計,都(dou)🌈在20℃。20℃時(shi),水的(de)密度(du)爲998.232kg/m³;動(dong)力黏(nian)度爲(wei)1.0050X10-3Pa.s;20℃時,空(kong)氣的(de)密度(du)爲✊1.205kg/m³;動(dong)力黏(nian)度爲(wei)1.8107×10-5Pa·s。
　　計算(suan)得出(chu):對于(yu)DN50口徑(jing),液體(ti)渦街(jie)流量(liang)計雷(lei)諾數(shu)範圍(wei)爲2.831×104~2.811×105;氣(qi)體✊渦(wo)街流(liu)量計(ji)雷諾(nuo)數範(fan)圍爲(wei)1.411×10*~1412×105。由上(shang)看出(chu)，氣體(ti)渦街(jie)最小(xiao)流量(liang)測量(liang)🏃點雷(lei)諾數(shu)已不(bu)在精(jing)度保(bao)證範(fan)圍之(zhi)内♋,同(tong)時，根(gen)據JJG1029--2007《渦(wo)街流(liu)量計(ji)檢定(ding)規程(cheng)》,氣體(ti)渦街(jie)流量(liang)計在(zai)流量(liang)點在(zai)qt(0.2qmax)以下(xia)時,1.0級(ji)🤞渦街(jie)流量(liang)計誤(wu)差允(yun)許達(da)到±2%，此(ci)時的(de)K值對(dui)我們(men)的研(yan)究有(you)不确(que)定性(xing),因此(ci),選取(qu)qt(0.2qmax)及以(yi)上流(liu)量點(dian)(包括(kuo)0.2qmax、0.4qmax、qmax),利用(yong)兩套(tao)标準(zhun)裝置(zhi)對上(shang)述流(liu)量點(dian)♈進行(hang)檢測(ce)。
3實驗(yan)數據(ju)分析(xi)
　　由上(shang)頁圖(tu)1可見(jian)，在相(xiang)應雷(lei)諾數(shu)區間(jian)内,用(yong)水和(he)氣對(dui)渦街(jie)流量(liang)計儀(yi)表K系(xi)數進(jin)行标(biao)定的(de)誤差(cha)僅相(xiang)差0.5%左(zuo)右,不(bu)💁會引(yin)起明(ming)顯誤(wu)差。
 
4結(jie)語
　　在(zai)相應(ying)雷諾(nuo)數區(qu)間内(nei),用不(bu)同介(jie)質對(dui)DN50渦街(jie)流量(liang)計K系(xi)數進(jin)行标(biao)定,誤(wu)差基(ji)本一(yi)緻。所(suo)以,對(dui)于1.5級(ji)及以(yi)下等(deng)級渦(wo)街流(liu)量計(ji)的标(biao)定，如(ru)果受(shou)制于(yu)條件(jian)所限(xian)，檢🐆測(ce)裝置(zhi)不全(quan)面,用(yong)音速(su)噴嘴(zui)氣體(ti)流量(liang)🥰标準(zhun)裝置(zhi)和靜(jing)态質(zhi)量法(fa)水流(liu)量标(biao)準裝(zhuang)置♉互(hu)相代(dai)替🌈檢(jian)測是(shi)具有(you)可行(hang)性的(de)🈲。該實(shi)驗中(zhong)仍有(you)一些(xie)不足(zu):兩套(tao)标準(zhun)裝🌍置(zhi)一套(tao)屬于(yu)正壓(ya)法檢(jian)測,一(yi)套屬(shu)于負(fu)壓法(fa)檢測(ce),由于(yu)檢測(ce)設備(bei)工作(zuo)方式(shi)的一(yi)些區(qu)别和(he)台位(wei)差,存(cun)在🥰着(zhe)一些(xie)不确(que)定度(du),但如(ru)果兩(liang)種檢(jian)測設(she)備的(de)精度(du)等級(ji)都控(kong)制在(zai)較高(gao)範圍(wei)内,該(gai)不确(que)定度(du)對于(yu)精度(du)等級(ji)較低(di)的渦(wo)街流(liu)量計(ji)是可(ke)以忽(hu)略不(bu)計的(de)。

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