1 測(cè)量原理
威力巴流量計(jì)為差壓式流量計(jì),其測(cè)量原理和其他差壓式流量計(jì)相同,遵循伯努利方程(能量守恒定律)和流體連續(xù)方程(質(zhì)量守恒定律)。當(dāng)流體流過(guò)探頭時(shí),在其前部產(chǎn)生一個(gè)高壓分布區(qū),高壓分布區(qū)的壓力略高于管道的靜壓。根據(jù)伯努利方程原理,流體流過(guò)探頭時(shí)速度加快,在探頭后部產(chǎn)生一個(gè)低壓分布區(qū),低壓分布區(qū)的壓力略低于管道的靜壓。流體從探頭流過(guò)后在探頭后部產(chǎn)生部分真空,并且在探頭的兩側(cè)出現(xiàn)漩渦,充滿管道的流體流經(jīng)管道內(nèi)的威力巴探頭,在探頭的前、后側(cè)產(chǎn)生壓力差(或稱差壓)。威力巴流量計(jì)均速流量探頭能精確地檢測(cè)到由流體的平均速度所產(chǎn)生的平均差壓。流體的流速越大,產(chǎn)生的差壓越大。通過(guò)測(cè)量差壓的實(shí)測(cè)值,能確定流過(guò)威力巴探頭的流量大小。流量測(cè)量式為
(1)
式中qv——流體的體積流量,m3/s
K——工作狀態(tài)下威力巴的流量系數(shù)
Y&UPSilon;——工作狀態(tài)下流體流過(guò)威力巴時(shí)的流束膨脹系數(shù)(對(duì)不可壓縮流體Yυ=1,可壓縮性流體,Yυ<1);
S——工作狀態(tài)下管道橫截面積,m2;
Δp——差壓,Pa
ρ——工作狀態(tài)下的流體密度,kg/m3。
根據(jù)式(1),只要確定流量系數(shù)就可以直接計(jì)算流體的體積流量。
2 流量系數(shù)K的確定
根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)、流體力學(xué)、邊界層理論和實(shí)際流體測(cè)試數(shù)據(jù),VERIS公司建立了威力巴流量計(jì)探頭的流量系數(shù)K的數(shù)學(xué)分析模型:
(2)
式中Cb——探頭尺寸;
βυ——探頭截面與管道截面的面積比;
C∞——取壓孔位置。
K主要取決于探頭尺寸、取壓孔位置和探頭截面與管道截面的面積比,其變化與流體雷諾數(shù)變化無(wú)關(guān),精度可達(dá)±0.5%,比其他流量計(jì)精確度高。
3 威力巴流量計(jì)技術(shù)特點(diǎn)
威力巴是一種彈頭型斷面的均速管。威力巴(探頭)迎向流體的取壓孔讀取高壓信號(hào);側(cè)后兩面的取壓孔讀取低壓信號(hào)。通過(guò)引壓管將威力巴探頭測(cè)得的差壓信號(hào)與差壓變送器連接,變成電信號(hào)傳至二次儀表(計(jì)算機(jī)系統(tǒng)),構(gòu)成流量測(cè)量系統(tǒng)。
3.1 流量系數(shù)穩(wěn)定
威力巴流量計(jì)彈頭型斷面的探頭有明顯的拐點(diǎn),使流體通過(guò)探頭后流體分離點(diǎn)固定,流量系數(shù)K的穩(wěn)定性好。威力巴探頭成功應(yīng)用了流體邊界層理論研究的成果。在探頭前端表面進(jìn)行粗糙化處理并加防淤槽,相當(dāng)于加入一個(gè)紊流發(fā)生器,使探頭不再形成邊界層流而始終保持邊界紊流,降低流體牽引力和渦街脫落力,并使流體產(chǎn)生穩(wěn)定的流線,從而使流量系數(shù)K更加穩(wěn)定。
3.2 防堵塞性好
灰塵、沙子和顆粒在渦街力的作用下,集中在探頭的尾部。其他均速管探頭由于低壓取壓孔取在探頭尾部,在渦街力的作用下,探頭很快被渦街力帶來(lái)的雜質(zhì)堵塞。雖然可以采取增設(shè)吹掃裝置等措施,但無(wú)法從根本上解決堵的問(wèn)題,因而影響正常計(jì)量。
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