双体均速管流量计的创新优化设计.pdf

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1、·40·工业仪表与自动化装置2015年第3期双体均速管流量计的创新优化设计杨笑梅，张亚军，朱莹，沈新荣(1．浙江大学流体工程研究所，杭州310027；2．西安陕鼓动力股份有限公司自动化中心，西安710075)摘要：基于流动控制原理，将文丘里效应应用到均速管流量计中，建立了几种双体均速管模型。通过数值分析不同模型的流量系数及其引起的永久压损随速度的变化规律，并与威力巴原型进行比较，从中选取最优模型。关键词：均速管流量计；流量系数；永久压力损失中图分类号：TH814文献标志码：A文章编号：1000—0682(2015)03—0040—04Innovationandoptimizeddesi

2、gnoftow--profileaveragingpitottubeYANGXiaomei，ZHANGYajun，ZHUYing，SHENXinrong(1．InstituteofFluidEngineeringResearch，ZhefiangUniversity，Hangzhou310027，China；2．AutomaticTechnologySector，Xi’anShaanguPowerCo，Ltd．，X／’an710075，China)Abstract：Inthispaper，onthebasisoftheflowcontroltheory，severaltow—profi

3、leaveragingpitottubemodelsbytheVenturieffectappliedtotheaveragingpitottubewereproposed．ThevariationsoftheflowcoeficientandthepermanentpressurelosswithflowverocityondifferentmodelswerenumericallyanalyzedandthebestmodelwasobtainedcomparedtotheoriginalVerisbar．Keyword：averagingpitottube；flowcoefici

4、ent；permanentpressureloss0引言的双体均速管流量计。1均速管流量计的测量原理均速管流量计属于差压式流量计，是基于早期皮托管测速原理发展起来的一种新型流量测量元均速管流量计的基本结构如图1所示，它主要件¨】。以威力巴流量计为典型代表的均速管流量由5个部分组成：检测杆、总压孔、静压孔、总压管、计，以其结构简单、测量精度高、压力损失小、节能效静压管。将均速管流量计检测杆插入管道中，当流果显著等优点，已被广泛应用于工业现场进行流量体流过检测杆时，在其前部产生一个高压分布区即测量J。但传统的均速管流量计输出压差小、其测总压，在其两侧后部产生一个低压分布区，高、低压量结果易

5、受被测流体扰动的影响J。同时，传统均区的流体通过总压孔和静压孔进入到总压腔和静压速管流量计在被测流体流速较低时其流量系数不稳腔，压力在腔体内平均之后，分别由总压管及静压管定，因而在测量低流速工况时其应用受到制约。引出，总压与静压之差反映了流体平均速度，以此可为了在保持永久压损低的前提下，提高均速管以推算出流体的流量。流量计的有效输出压差，从流动控制的角度出发，将均速管流量计与文丘里管的特点相结合，创新设一计了几种双体均速管流量计。通过CFD数值模拟，对不同双体模型的流量系数及永久压力损失进行研究分析，从而确定出一种新型的、高精度、宽量程比收稿日期：2014—09—15作者简介：杨笑梅(

6、1988)，女，河北人，硕士，研究方向为流体机械。图1均速管流量计基本结构2015年第3期工业仪表与自动化装置·41·由均速管流量计工作原理可知，均速管是通过平均总压与平均静压之差来求得流量的，可用伯努利方程计算。设均速管检测杆迎流速度为(m／s)，压力为P(Pa)，检测杆背部的流速为(m／s)，背部压力P为P2(Pa)，若忽略摩阻、流体高度差等因素，则根据伯努利方程可得_5J：PIPa威力巴原型—2—十+’一——：=—2—+一——2(I1l)lp。P、其中：p为流体密度(kg／m。)。显然，检测杆迎流速度V1=0，而且实际计算值与理论值之间存在一定的差异，可用流量系数来表示，则管道中

7、流体的实际体积流量为：Q=(2)其中：A为管道横截面积(m)，△P为总压与静压之b模型一差(Pa)。流量系数是均速管流量计的关键系数，应通过实际校验来确定其大小。由于流量系数K为常数，所以只要测出△P，就能通过计算得到实际的流量值。由式(2)可知，在相同外部条件下，检测杆的流量系数与其输出压差的平方根是成反比的，即流量系数的减小意味着流量计的输出压差增加。因此测量特性良好的均速管流量计，在相应的测量范围内，应具有取值较小且稳定的流量系数。c模型