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徑流速型插入式流量計(jì)為什么比點(diǎn)流速型準(zhǔn)確度高?
(1)插入式流量計(jì)的分類與結(jié)構(gòu)
插入式儀表有點(diǎn)流速型和徑流速型。其中插入式渦街、渦輪、電磁流量傳感器以及皮托管等屬點(diǎn)流速型。差壓式均速管流量傳感器、熱式均速管流量傳感器等為徑流速型。
插入式流量表的原理雖多種多樣,但其結(jié)構(gòu)卻大同小異。圖6.20所示為點(diǎn)流速型結(jié)構(gòu)圖,圖6.21為徑流速型結(jié)構(gòu)。
點(diǎn)流速型:傳感器由測(cè)量頭、插入桿、插入機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)換器和儀表表體5部分組成。
測(cè)量頭:其結(jié)構(gòu)實(shí)際上就是一臺(tái)流量傳感器,不過這里作為局部流速側(cè)量的流速計(jì)使用。
插入桿:支撐側(cè)量頭的一根支桿。支桿內(nèi)可將側(cè)量頭的信號(hào)電纜引至儀表表體外部。
插入機(jī)構(gòu):由連接法蘭、插人桿提升機(jī)構(gòu)及球閥組成。可在不斷流的情況下將測(cè)量頭由管道內(nèi)提升到表體外,以便檢查維修。
轉(zhuǎn)換器:測(cè)量頭信號(hào)輸出轉(zhuǎn)換的電子部件。
儀表表體:對(duì)于大口徑一般都不帶儀表表體,而是利用工藝管道的一段作為測(cè)量管。
(2)點(diǎn)流速型工作原理
點(diǎn)流速型插入式流量計(jì)工作原理已在6.15節(jié)中作了介紹。
(3)徑流速型工作原理
差壓式均速管流量傳感器如圖6.21所示。傳感器由一根橫貫管道直徑的中空金屬桿及引壓管件組成。中空金屬桿迎流面有多點(diǎn)測(cè)量孔測(cè)量總壓,背流面有一點(diǎn)或多點(diǎn)測(cè)壓孔測(cè)量
靜壓。由總壓與靜壓的差值(差壓)反映流量值。流量計(jì)算式為
式中qm,qv—分別為質(zhì)量流量,kg/s和體積流量,m3/s;
α—流量系數(shù);
ε—可膨脹性系數(shù);
A—管道橫截面面積,m2;
ρ—被測(cè)介質(zhì)密度,kg/m3;
Δp—流量計(jì)輸出差壓,Pa。
在徑流速型插入式流量計(jì)中,由于插入測(cè)量管內(nèi)的檢測(cè)桿有4個(gè)(或6個(gè))測(cè)點(diǎn),測(cè)點(diǎn)的位置經(jīng)設(shè)計(jì)計(jì)算使每一個(gè)測(cè)點(diǎn)代表1/4(或1/6)流通截面平均流速,4個(gè)測(cè)點(diǎn)得到的差壓在中空的檢測(cè)桿中取平均值,所以阿牛巴輸出的差壓代表的4個(gè)1/4流通截面的平均流速,即整個(gè)流通截面的平均流速。式(6.26)中的α就描述了此差壓與流速之問的關(guān)系。此α基本不受雷諾數(shù)影響,也不受測(cè)量管內(nèi)壁粗糙度影響。因?yàn)槔字Z數(shù)較小時(shí),管中心的流速比近管壁處的流速高得顯著,導(dǎo)致檢測(cè)桿上近中心的兩個(gè)測(cè)點(diǎn)輸出的差壓大,而近管壁處的兩個(gè)淵點(diǎn)輸出的差壓小。但此消彼長(zhǎng),差壓的平均值無明顯變化。測(cè)量管內(nèi)壁粗糙度的影響也一樣,管道內(nèi)壁粗糙度大時(shí),也是引起中心流速高,近管壁處流速低.與雷諾小的時(shí)候情況相似。
點(diǎn)流速型插入式流量計(jì)由于多了一些推算和不確定性,而且受雷諾數(shù)影響和管道內(nèi)壁粗糙度影響大,所以損失了一些測(cè)量度。例如滿管式電磁流藍(lán)計(jì)能做到±0.2%R度,插入式電磁流量計(jì)只能做到±2.0%R (υ≥1m/s時(shí)),在υ<1m/s時(shí)只能做到±3%R。
在阿牛巴流量計(jì)中,α可通過標(biāo)定(Calibration)得到而不推算,*沒有點(diǎn)流速型流量計(jì)的干擾系數(shù)γ,所以測(cè)量度比點(diǎn)流速型高得多。
在阿牛巴流量計(jì)中雷諾數(shù)對(duì)流量系數(shù)口不是*沒有影響,但這種輕微的影響不是由于雷諾數(shù)變化引起的流場(chǎng)變化形成的,而是由于雷諾數(shù)變化后,流體流過檢側(cè)桿在桿上的分離點(diǎn)位置變化形成的。各種斷面形狀檢測(cè)桿,其流量系數(shù)α受雷諾數(shù)的影響幅值也不同。
插入式渦街流量計(jì) 插入式電磁流量計(jì) 插入式渦輪流量計(jì)