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確定壓縮空氣流量計(jì)通徑時(shí),如果流體的黏度較大,必須作雷諾數(shù)驗(yàn)算;如果密度較小,必須作密度驗(yàn)算。為什么?
在確定壓縮空氣流量計(jì)公稱通徑時(shí),通常有幾怕:
一怕通徑選得太大,以致zui小流量測(cè)量不出來(lái);
二怕通徑選得太小,以致zui大流量時(shí)超過上限流速;
在被測(cè)液體黏度較高時(shí),怕zui小流量所對(duì)應(yīng)的雷諾數(shù)小于20000,測(cè)量度保證不了;
在被測(cè)氣體密度較小時(shí),怕旋渦檢測(cè)元件所受到的推力太小,以致zui小流量測(cè)量不出。
對(duì)于這4個(gè)問題,解決方法如下。
(1)流體為蒸汽和空氣時(shí)的處理
大多數(shù)品牌的壓縮空氣流量計(jì)都在產(chǎn)品說明書中列出自己各種通徑的產(chǎn)品在一定工況條件下
飽和蒸汽和空氣可測(cè)zui小流量和zui大流量,如表5.5和表5.6所示。設(shè)計(jì)選型時(shí),如果被測(cè)流體為蒸汽或空氣,只要查閱表格對(duì)號(hào)人座,就可確定合適的通徑,消除擔(dān)心。
(2)其他蒸氣和氣體的zui高流速驗(yàn)算
對(duì)于其他蒸氣和氣體,則需進(jìn)行上限流速驗(yàn)算,而且必須限定在各種品牌所承諾的上限流速范圍內(nèi)。幾種品牌壓縮空氣流量計(jì)的上限流速如2.3節(jié)所列。
對(duì)于水蒸氣之外的其他蒸氣,可用式(5.22)計(jì)算流速:
式中:v——測(cè)量管內(nèi)流體流速,m/s;
qm——蒸氣質(zhì)量流量,kg/s;
D——流量計(jì)測(cè)量管內(nèi)徑,m;
P——流體密度,kg/m3
對(duì)于其他氣體,在忽略了壓縮系數(shù)影響之后,可按式(5.23)計(jì)算流速:
式中v——流速,m/s;
qva——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)體積流量,m3/s;
Pn——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)壓力,pn=101.325kPa;
Pf——使用狀態(tài)壓力,kPa;
Tf——使用狀態(tài)熱力學(xué)溫度K;
Tn——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)熱力學(xué)溫度K;
D——流量計(jì)測(cè)量管內(nèi)徑,M。
上述工作狀態(tài)下zui大流量對(duì)應(yīng)的流速均不能高于制造廠所承諾的zui高流速。
(3)黏度較高的流體須作雷諾數(shù)驗(yàn)算
對(duì)于黏度較高的液體,需作zui小流量雷諾數(shù)驗(yàn)算,所用的公式見式(2.2)。如果zui小流
量對(duì)應(yīng)的雷諾數(shù)大于等于20000 (DN≥150時(shí)為40000),則能獲得規(guī)定的度,如果雷
諾數(shù)小于20000(或40000.),則可適當(dāng)減小通徑,提高流速,使雷諾數(shù)增大。如果縮徑后雷
諾數(shù)仍小于20000,則表明此類液體不適合用壓縮空氣流量計(jì)測(cè)量。
對(duì)于其他蒸氣和氣體,也需作zui小流量雷諾數(shù)驗(yàn)算,方法與液體相同。
(4)相對(duì)密度小的氣體須作密度驗(yàn)算
對(duì)于相對(duì)密度比空氣小的氣體,例如氫氣和富氫氣體,須作密度驗(yàn)算。例如橫河公司對(duì)自己的DY050 (DN50)和DY080 (DN80)旋渦流量計(jì),提出了如式(5.24)所示的公式:
式中v——流速,m/s;
Pf——工作狀態(tài)氣體密度,kg/m3;
該公式適用于Pf≤7.8kg/m3.即當(dāng)Pf≤7.8kg/m3時(shí),流速必須大于等于(31/pf)才能實(shí)現(xiàn)正常測(cè)量。如果Pf>7.8kg/m3,則zui低可測(cè)流速為2m/s.其他通徑的流量計(jì)所用的驗(yàn)算公式有很大差別,詳見產(chǎn)品說明書。
(1)為什么實(shí)際zui小流量對(duì)應(yīng)的雷諾數(shù)必須大于等于20000
從5.15節(jié)中的圖5.30可看出,ReD≥20000時(shí),式(5.12)中的斯特羅哈爾數(shù)Sr才為常數(shù),這時(shí)壓縮空氣流量計(jì)才能保證準(zhǔn)確度,因此,驗(yàn)算時(shí)ReD≥20000是個(gè)重要的界限。
(2)為什么測(cè)且相對(duì)密度比空氣小的氣體須作密度驗(yàn)算
對(duì)于相對(duì)密度比空氣大的測(cè)量對(duì)象,一般可以參考表5.5中所列的空氣估算某一通徑壓縮空氣流量計(jì)可測(cè)zui小流量。只要測(cè)量任務(wù)中的zui小流量大于表5.5中所列的zui小可測(cè)流量,就可放心選用.但是如果測(cè)量任務(wù)中的氣體相對(duì)密度比空氣小,就必須作密度驗(yàn)算.這是因?yàn)槿?.18節(jié)所分析的那樣,壓縮空氣流量計(jì)中的旋渦檢測(cè)元件將旋渦剝離頻率轉(zhuǎn)換成電信號(hào),檢測(cè)元件輸出的電信號(hào)幅值與其受到的推力有關(guān),推力越大,輸出幅值越大;推力越小,輸出幅值越小。此推力與流體密度成正比,與流速的平方成正比。因此,被測(cè)流體密度較小時(shí),必須有較高的流速,檢測(cè)元件才能獲得足夠的推力。
壓縮空氣流量計(jì) 二氧化碳流量計(jì) 乙炔流量計(jì) 氨氣流量計(jì)