摘要:由于(yu)整套實驗(yan)室标定裝(zhuang)置價格昂(ang)責,氣液标(biao)準裝置無(wu)法全面覆(fu)蓋,對于不(bu)同介質渦(wo)街流量計(ji) 無法實現(xian)計量檢測(ce),通過對渦(wo)街流量計(ji)測量特性(xing)做簡要介(jie)紹,在理論(lun)分析可行(hang)性的前提(ti)下,結合兩(liang)套标準裝(zhuang)置在不同(tong)介質、相同(tong)溫度下對(dui)儀表K系數(shu)進行标定(ding)對比的現(xian)場實驗,實(shi)驗結果表(biao)明,外部條(tiao)件幾何相(xiang)似時,若渦(wo)街流量計(ji)的雷諾數(shu)在相應精(jing)度區間内(nei)時,斯特羅(luo)哈爾數Sr近(jin)似于穩定(ding)常數值,則(ze)其儀表K系(xi)數近乎相(xiang)似，利用不(bu)同介質檢(jian)測出的流(liu)量計誤差(cha)有一定參(can)考價值。
引(yin)言
　　渦街流(liu)量計是基(ji)于馮卡門(men)發現的渦(wo)旋穩定性(xing)理論，通過(guo)測量穩定(ding)的漩渦頻(pin)率而實現(xian)流量計量(liang)的,而漩渦(wo)産生的頻(pin)率隻與流(liu)體流速、斯(si)特羅哈爾(er)數Sr、漩渦發(fa)生體的形(xing)狀和特征(zheng)寬度b有關(guan)。渦街流量(liang)計輸出與(yu)流量成正(zheng)比的脈沖(chong)信号。斯特(te)羅哈爾數(shu)Sr與漩渦.發(fa)生體形狀(zhuang)及雷諾數(shu)有關,因此(ci)雷諾數與(yu)渦街流量(liang)計有着精(jing)密的關聯(lian)。雷諾數是(shi)一種用來(lai)表征流體(ti)流動情況(kuang)的無量綱(gang)數，物理.上(shang)表示慣性(xing)力和黏性(xing)力量級之(zhi)比，利于雷(lei)諾數可區(qu)分流體的(de)流動是層(ceng)流還是紊(wen)流。當流體(ti)流經的兩(liang)根管子的(de)外部幾何(he)條件相似(si)時,如果雷(lei)諾數相等(deng)，則對應微(wei)團的慣性(xing)力和黏性(xing)力之比相(xiang).等,也就是(shi)流體流動(dong)狀态幾何(he)相似。實際(ji)應用中,在(zai)漩渦發生(sheng)體形狀固(gu)定時，雷諾(nuo)數Re在2x104~7x106時,斯(si)特羅哈爾(er)數在此雷(lei)諾數範圍(wei)内,基本是(shi)一個常數(shu)。本文通過(guo)實驗方法(fa)對渦街流(liu)量計在上(shang)述雷諾數(shu)區間内,在(zai)同口徑相(xiang)同溫度下(xia),利用不同(tong)介質進行(hang)計量标定(ding),繪制成曲(qu)線,并對實(shi)驗結果進(jin)行分析和(he)解釋。
測量(liang)原理和方(fang)法
　　卡門渦(wo)街現象是(shi)指流體遇(yu)到垂直插(cha)入管道中(zhong)的非流線(xian)型阻流件(jian)時,會繞過(guo)阻流件流(liu)動，産生漩(xuan)渦分離的(de)現象，形成(cheng)有規則的(de)漩渦列,而(er)左右兩側(ce)漩渦的旋(xuan)轉方向是(shi)相反的。根(gen)據卡門渦(wo)街原理,漩(xuan)渦發生頻(pin)率與管内(nei)平均流速(su)u有以下關(guan)系:
 
　　式中:b爲(wei)阻流件寬(kuan)度,m;u爲流經(jing)流量計的(de)平均流速(su)，m/s;f爲漩渦頻(pin)率,Hz;Sr爲斯特(te)羅哈爾數(shu)。
　　渦街流量(liang)計的K系數(shu)是單位體(ti)積的流體(ti)流過流量(liang)計時，流量(liang)計産生的(de)脈沖數。由(you)(1)式可知,漩(xuan)渦産生頻(pin)率與平均(jun)流速、漩渦(wo)發生體形(xing)狀及幾何(he)尺寸,斯特(te)羅哈爾數(shu)相關。而查(cha)閱相關資(zi)料,經過大(da)量實驗證(zheng)明,斯特羅(luo)哈爾數Sr與(yu)雷諾數相(xiang)關關系圖(tu)如1所示
 
　　由(you)圖1可知,當(dang)雷諾數在(zai)2x104~7x106時,斯特羅(luo)哈爾數在(zai)此雷諾數(shu)範圍内,基(ji)本是一個(ge)常數。由此(ci)可知,在漩(xuan)渦發生體(ti)形狀和尺(chi)寸固定的(de)情況下,隻(zhi)要将雷諾(nuo)數控制在(zai)此區間範(fan)圍内，流速(su)和頻率直(zhi)接相.關,因(yin)此，利用不(bu)同介質對(dui)渦街流量(liang)計的K系數(shu)進行标定(ding)時具有理(li)論基礎和(he)可行性的(de)。
　　雷諾數的(de)計算公式(shi)如下:
 
　　式中(zhong):ρ爲流體密(mi)度,kg/m³;v爲流體(ti)流速,m/s;D爲流(liu)場的特征(zheng)長度(圓形(xing)管道爲管(guan)道當量直(zhi)徑),m;η爲流.體(ti)的動力黏(nian)度，Pa's。
　　由式(2)得(de)知,雷諾數(shu)取決于流(liu)體密度、流(liu)體流速、流(liu)經管道尺(chi)寸、流體的(de)動力黏度(du)。
　　本文研究(jiu)目的，是将(jiang)雷諾數控(kong)制在最佳(jia)區間内，利(li)用水和空(kong)氣兩種介(jie)質對渦街(jie)流量計K系(xi)數進行計(ji)量檢定,得(de)出實驗數(shu)據,從而驗(yan)證利用不(bu)同介質在(zai)其.他條件(jian)相似條件(jian)下對同口(kou)徑同一渦(wo)街流量計(ji)進行計量(liang)檢定得出(chu)的誤差結(jie)果是否可(ke)信。
2實驗
　　本(ben)次實驗采(cai)用由江蘇(su)省計量科(ke)學研究院(yuan)考核通過(guo)的2套社會(hui)公用計量(liang)标準對同(tong)一渦街流(liu)量計進行(hang).檢測。
裝置(zhi)1:靜态質量(liang)法水流量(liang)标準裝置(zhi)(0.1級);
裝置2:音(yin)速噴嘴氣(qi)體流量标(biao)準裝置(∪rel=0.33%，k=2)
被(bei)檢表:線性(xing)和重複性(xing)較好的1.0級(ji)某廠家DN50渦(wo)街流量計(ji)(脈沖輸出(chu))
　　對于DN50口徑(jing),液體渦街(jie)流量計标(biao)準流量範(fan)圍爲4~40m³/h;氣體(ti)渦街流量(liang)計标準流(liu)量範圍爲(wei)30~300m³/h.
　　流量是指(zhi)單位時間(jian)内流經封(feng)閉管道有(you)效截面的(de)流體量,換(huan)算成流速(su)。對于DN50口徑(jing),液體渦街(jie)流量計标(biao)準流量範(fan)圍爲0.57~5.66m/s;氣體(ti)渦街流量(liang)計标準流(liu)量範圍爲(wei)4.24~42.44m/s.
　　由于本次(ci)實驗在恒(heng)溫恒濕實(shi)驗室内進(jin)行,介質溫(wen)度變化可(ke)忽略不計(ji),都在20℃。20℃時,水(shui)的密度爲(wei)998.232kg/m³;動力黏度(du)爲1.0050x10-3Pa·s;20℃時，空氣(qi)的密度爲(wei)1.205kg/m³;動力黏度(du)爲1.8107x10-5Pa·s。
　　計算得(de)出:對于DN50口(kou)徑,液體渦(wo)街流量計(ji)雷諾數範(fan)圍爲2.831x104~2.811x105;氣體(ti)渦街流量(liang)計雷諾數(shu)範圍爲1.411x104~1.412x105由(you)上看出，氣(qi)體渦街最(zui)小流量測(ce)量點雷諾(nuo)數已不在(zai)精度保證(zheng)範圍之内(nei),同時,根據(ju)JJG1029--2007《渦街流量(liang)計檢定規(gui)程》,氣體渦(wo)街流量計(ji)在流量點(dian)在qt(0.2qmax)以下時(shi),1.0級渦街流(liu)量計誤差(cha)允許達到(dao)±2%，此時的K值(zhi)對我們的(de)研究有不(bu)确定性,因(yin)此,選取qt(0.2qmax)及(ji)以上流量(liang)點(包括0.2qmax-0.4qmax>qmax),利(li)用兩套标(biao)準裝置對(dui)上述流量(liang)點進行檢(jian)測。
 
3實驗數(shu)據分析
　　由(you)上頁圖1可(ke)見,在相應(ying)雷諾數區(qu)間内，用水(shui)和氣對渦(wo)街流量計(ji)儀表K系數(shu)進行标定(ding)的誤差僅(jin)相差0.5%左右(you)，不會引起(qi)明顯誤差(cha)。
4結語
　　通過(guo)本次實驗(yan),在相應雷(lei)諾數區間(jian)内,用不同(tong)介質對DN50渦(wo)街流量計(ji)K系數進行(hang)标定,誤差(cha)基本一緻(zhi)。所以,對于(yu)1.5級及以下(xia)等級渦街(jie)流量計的(de)标定,如果(guo)受制于條(tiao)件所限,檢(jian)測裝置不(bu)全面,用音(yin)速噴嘴氣(qi)體流量标(biao)準裝置和(he)靜态質量(liang)法水流量(liang)标準裝置(zhi)互相代替(ti)檢測是具(ju)有可行性(xing)的。該實驗(yan)中仍有一(yi)些不.足:兩(liang)套标準裝(zhuang)置一套屬(shu)于正壓法(fa)檢測,一套(tao)屬于負壓(ya)法檢測,由(you)于檢測設(she)備工作方(fang)式的一些(xie)區别和台(tai)位.差,存在(zai)着一些不(bu)确定度,但(dan)如果兩種(zhong)檢測設備(bei)的精度等(deng)級都控制(zhi)在較高範(fan)圍内,該不(bu)确定度對(dui)于精度等(deng)級較低的(de)渦街流量(liang)計是可以(yi)忽略不計(ji)的。

本文來(lai)源于網絡(luo),如有侵權(quan)聯系即删(shan)除！