基于改善水流特性的超声波热量表设计

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1、基于改善水流特性的超声波热量表设计　　摘要：针对基表内水流分布是影响流量测量精度的关键问题，利用流体力学知识结合数值模拟分析，设计了一种基于改善水流特性的超声波热量表。通过对热量表DN25型基表内流场分析，在进水口中心线处安装一个圆锥体整流装置，采用圆滑立柱型的反射装置，有利于分流从而防止射流的产生；在测量管道前端增加一个“喇叭口”的导流构型和增大长径比，有利于流动发展完全，提高测量精度。通过Matlab软件仿真，对比基表优化前后的偏差曲线图证明所设计热量表的稳定性和精度都得到了提高，达到了预期的要求，具有广阔的

2、市场前景。中国论文网http://www.xzbu.com/8/view-7840369.htm　　关键词：流体力学；整流；立柱型；喇叭口；长径比　　中图分类号：TN02?34；TH702文献标识码：A文章编号：1004?373X（2016）23?0124?05　　Designofultrasonicheatmeterbasedonwaterflowcharacteristicimprovement　　LIShiguang，JIAJunzheng，GAOZhengzhong，TANChong，LIKaixuan　

3、　（ShandongUniversityofScienceandTechnology，Qingdao266590，China）　　Abstract：Sincethewaterflowdistributioninbasetableisakeyproblemtoaffectontheflowmeasurementaccuracy，thehydromechanicsknowledgecombinedwiththenumericalsimulationanalysisisadoptedtodesignanultrason

4、icheatmeterbasedonthewaterflowcharacteristicimprovement.ByanalyzingtheinternalflowfieldoftheDN25?typebasetable，aconerectifierisinstalledonthecenterlineofthewaterinletandthereflectionunitofsmoothpillartypeisadoptedtofacilitatetheshuntingandavoidthejetflowprodu

5、ction.A″flared″diversionkerbconfigurationisaddedtothefrontendofthemeasuringchannelandthelength?diameterratioisincreasedtobenefittotheentireflowimprovementandimprovethetotalfluxiondevelopment.Thedeviationcurvegraphsbeforeandafteroptimizingarecomparedbythesimul

6、ationofMatlabsoftware.Theresultsprovethatthestabilityandprecisionofthedesignedheatmeterareimproved，andthemetermeetstheexpectedrequirementsandhasabroadmarketprospect.　　Keywords：hydromechanics；rectification；pillartype；flaredtype；length?diameterratio　　0引言　　我国北方采

7、暖地区70%以上的民用建筑采用集中供热方式采暖[1]，供热计量改革后采用“分户供暖，分户计量”的采暖计费制度代替过去按平方面积收费不合理的制度。用于测量、计算和显示热交换系统所释放或吸收热量值仪表的热量表，根据流量传感器的测量原理分为机械式、超声波式和电磁式。其中，超声波热量表由于对热介质要求较低、稳定性好和精度高等特点，在分户供暖计量的热量表市场中越来越受欢迎。　　目前超声波热量表发展快，应用广泛，它可应用于含铁锈等杂质的热交换系统中，符合供暖行业的现状。通过数值模拟分析基表内水流特性，对基表进行优化设计，得到

8、高精度、低功耗的超声波热量表。　　1超声波热量表的工作原理　　1.1热量表的热量计量数学模型　　超声波热量表是在超声波流量计的基础上，在供、回水管道端口处加上温度传感器测量温度，通过测出管道内流体的流量和进、出水的温差计算出用户使用的热量。其中流量测量部分利用一对配对的超声波换能器相互交替（或同时）收发超声波信号，通过德国ACAM公司的计时芯片TDC?GP22测量出超声波