摘要:由于(yu)整套實驗(yan)室标定裝(zhuang)置價格昂(ang)貴,氣液标(biao)準裝🐇置無(wu)法全面覆(fu)蓋,對于不(bu)同介質渦(wo)街流量計(ji) 無法實現(xian)計量檢測(ce),通過對渦(wo)街流量計(ji)測量特性(xing)做簡✊要介(jie)紹,在理論(lun)分析可行(hang)性的前提(ti)下,結合兩(liang)套标準裝(zhuang)置在不同(tong)介質👌、相同(tong)溫度下對(dui)儀表K系數(shu)進行标定(ding)對比的現(xian)場實驗,實(shi)驗結果表(biao)明,外部條(tiao)件幾何相(xiang)似時,若渦(wo)✨街流量計(ji)的雷諾數(shu)在相應精(jing)💛度區間内(nei)時,斯特羅(luo)哈爾數Sr近(jin)似于穩定(ding)常數值,則(ze)其儀表K系(xi)數近乎相(xiang)似,利用不(bu)同介質檢(jian)測出的流(liu)量計誤差(cha)有一定參(can)考價值。
引(yin)言
　　渦街流(liu)量計是基(ji)于馮卡門(men)發現的渦(wo)旋穩定性(xing)理👌論，通過(guo)♍測‼️量穩定(ding)的漩渦頻(pin)率而實現(xian)流量計量(liang)的,而漩渦(wo)産生的頻(pin)率隻與流(liu)體流速、斯(si)特羅哈爾(er)數Sr、漩渦發(fa)生體的形(xing)狀和特征(zheng)寬度b有關(guan)。渦街流量(liang)計輸出與(yu)流量成正(zheng)比的脈沖(chong)信号。斯特(te)羅哈爾數(shu)Sr與漩渦.發(fa)生體形狀(zhuang)及雷諾數(shu)有關,因此(ci)🐕雷諾數與(yu)渦街流量(liang)計有着精(jing)密的關聯(lian)。雷諾數是(shi)一種用來(lai)表征流體(ti)流動情況(kuang)的無量綱(gang)數，物理上(shang)表示慣性(xing)力和黏性(xing)力量級之(zhi)比，利于雷(lei)諾數可區(qu)分流體的(de)流動是層(ceng)流還是紊(wen)流。當流體(ti)流經的兩(liang)根管子的(de)外部幾何(he)條件相似(si)時,如果♋雷(lei)諾數相等(deng)，則對應微(wei)團的慣性(xing)力和黏性(xing)力之比相(xiang)等，也就是(shi)流體流動(dong)狀态幾何(he)相似。實際(ji)應用中,在(zai)漩渦發生(sheng)體形狀固(gu)定時，雷諾(nuo)數🍓Re在2x104~7x106時,斯(si)特羅哈爾(er)數在此雷(lei)諾數範圍(wei)内，基本是(shi)--個常數。本(ben)文通過實(shi)驗方法對(dui)渦街流量(liang)計在上述(shu)雷諾數區(qu)間👨‍❤️‍👨内,在同(tong)口㊙️徑相同(tong)📞溫度下,利(li)用✌️不同介(jie)質進行計(ji)量标定🐉,繪(hui)制成曲線(xian),并對實驗(yan)結🈲果進行(hang)分析和解(jie)釋。
1測量原(yuan)理和方法(fa)
　　卡門渦街(jie)現象是指(zhi)流體遇到(dao)垂直插人(ren)管道中的(de)非流線型(xing)阻流件時(shi),會繞過阻(zu)流件流動(dong),産生漩渦(wo)分離的現(xian)💛象,形成有(you)規則的漩(xuan)渦列,而左(zuo)右兩側漩(xuan)渦的旋轉(zhuan)方向是相(xiang)反的根據(ju)卡門渦街(jie)原理,漩渦(wo)發生頻率(lü)與管内平(ping)✂️均流速u有(you)以下關系(xi):
 
　　式中:b爲阻(zu)流件寬度(du),m;u爲流經流(liu)量計的平(ping)均流速,m/s;ƒ爲(wei)漩渦頻🚩率(lü),Hz;Sr爲🙇‍♀️斯特羅(luo)哈爾數。
　　渦(wo)街流量計(ji)的K系數是(shi)單位體積(ji)的流體流(liu)過流量計(ji)時,流量計(ji)💯産生的脈(mo)沖數。由(1)式(shi)可知,漩渦(wo)産生頻率(lü)與♊平均㊙️流(liu)速、漩渦發(fa)生體形狀(zhuang)及幾何尺(chi)寸,斯特羅(luo)哈爾數相(xiang)關。而查閱(yue)相關資料(liao),經過大量(liang)實驗證明(ming),斯特羅哈(ha)爾數Sr與雷(lei)諾數相關(guan)關系圖如(ru)1所示。
 
　　由圖(tu)1可知,當雷(lei)諾數在2x104~7x106時(shi)，斯特羅哈(ha)爾數在此(ci)雷諾數範(fan)圍内,基本(ben)是一個常(chang)數。由此可(ke)知,在漩渦(wo)發生🌐體形(xing)狀和尺寸(cun)固定的情(qing)況下,隻要(yao)将雷諾數(shu)控制在此(ci)區間範圍(wei)内，流速和(he)頻率直接(jie)相關,因此(ci),利用不同(tong)介質對渦(wo)街流量計(ji)的K系數進(jin)行标定時(shi)具有💃🏻理論(lun)基礎和可(ke)行性的。
雷(lei)諾數的計(ji)算公式如(ru)下:
 
　　式中：ρ爲(wei)流體密度(du),kg/m³;v爲流體流(liu)速,m/s;D爲流場(chang)的特征長(zhang)度(圓形管(guan)道🔞爲管道(dao)當量直徑(jing)),m;η爲流體的(de)動力黏度(du),Pa.s。
　　由式(2)得知(zhi),雷諾數取(qu)決于流體(ti)密度、流體(ti)流速、流經(jing)管道尺寸(cun)、流體的動(dong)力黏度。
　　将(jiang)雷諾數控(kong)制在最佳(jia)區間内，利(li)用水和空(kong)氣兩種介(jie)質對渦街(jie)流量計K系(xi)數進行計(ji)量檢定,得(de)出實驗數(shu)據,從而驗(yan)證利用不(bu)同介質在(zai)其他條件(jian)相似條件(jian)下對❄️同口(kou)徑🏃🏻‍♂️同--渦街(jie)流量計進(jin)行計量檢(jian)定得出的(de)誤差結果(guo)是否可信(xin)。
2實驗
　　采用(yong)由2套社會(hui)公用計量(liang)标準對同(tong)--渦街流量(liang)計進行檢(jian)測🚶‍♀️。
裝置1:靜(jing)态質量法(fa)水流量标(biao)準裝置(0.1級(ji));
裝置2:音速(su)噴嘴氣體(ti)流量标準(zhun)裝置(Urel=0.33%,k=2)
被檢(jian)表:線性和(he)重複性較(jiao)好的1.0級某(mou)廠家DN50渦街(jie)流量計(脈(mo)沖輸出)
　　對(dui)于DN50口徑,液(ye)體渦街流(liu)量計标準(zhun)流量範圍(wei)爲4~40m³/h;氣體渦(wo)街流量計(ji)标準流量(liang)範圍爲30~300m³/h。
　　流(liu)量是指單(dan)位時間内(nei)流經封閉(bi)管道有效(xiao)截面的流(liu)體量,換算(suan)成流速。對(dui)于DN50口徑,液(ye)體渦街流(liu)量計标⛹🏻‍♀️準(zhun)流量範圍(wei)爲0.57~5.66m/s; 氣體渦(wo)街流量計(ji) 标準流量(liang)範圍爲4.24~42.44m/s。
　　由(you)于在恒溫(wen)恒濕實驗(yan)室内進行(hang),介質溫度(du)變化可忽(hu)略不計,都(dou)在20℃。20℃時,水的(de)密度爲998.232kg/m³;動(dong)力黏度爲(wei)1.0050X10-3Pa.s;20℃時,空氣的(de)密度爲1.205kg/m³;動(dong)力黏度爲(wei)1.8107×10-5Pa·s。
　　計算得出(chu):對于DN50口徑(jing),液體渦街(jie)流量計雷(lei)諾數範圍(wei)爲2.831×104~2.811×105;氣🤩體渦(wo)街流量計(ji)雷諾數範(fan)圍爲1.411×10*~1412×105。由上(shang)看出，氣體(ti)💋渦街最小(xiao)流量測量(liang)點雷諾數(shu)已不在精(jing)度保證範(fan)圍之内,同(tong)時，根據JJG1029--2007《渦(wo)街流量計(ji)檢定規程(cheng)》,氣體渦街(jie)流量計在(zai)流量點在(zai)qt(0.2qmax)以下時,1.0級(ji)渦街流量(liang)計誤差允(yun)許達到±2%，此(ci)時🤞的K值對(dui)我們☀️的研(yan)究有不确(que)定性,因此(ci),選取qt(0.2qmax)及以(yi)上流量點(dian)(包括0.2qmax、0.4qmax、qmax),利用(yong)兩套标準(zhun)裝置對上(shang)述流量點(dian)進行檢測(ce)。
3實驗數據(ju)分析
　　由上(shang)頁圖1可見(jian)，在相應雷(lei)諾數區間(jian)内,用水和(he)氣對渦街(jie)💋流量計儀(yi)表K系數進(jin)行标定的(de)誤差僅相(xiang)差0.5%左右,不(bu)🆚會引起明(ming)顯誤差。
 
4結(jie)語
　　在相應(ying)雷諾數區(qu)間内,用不(bu)同介質對(dui)DN50渦街流量(liang)計K系🆚數進(jin)行标定,誤(wu)差基本一(yi)緻。所以,對(dui)于1.5級及以(yi)下等級🚶渦(wo)街💯流量♊計(ji)的标定，如(ru)果受制于(yu)條件所限(xian)，檢💔測裝置(zhi)不全面🏃‍♂️,用(yong)音速噴嘴(zui)氣🤩體流量(liang)标準裝置(zhi)和靜态質(zhi)量法水流(liu)量标準裝(zhuang)置互相代(dai)替檢測是(shi)具有可行(hang)性的🈲。該實(shi)驗中仍🏃‍♀️有(you)一些不足(zu):兩套标準(zhun)裝🥰置一套(tao)屬于正♈壓(ya)法檢測,一(yi)套屬于負(fu)壓法檢🧑🏽‍🤝‍🧑🏻測(ce),由于檢測(ce)設備工作(zuo)方式的一(yi)些區别和(he)台位差,存(cun)在着一些(xie)不确定度(du),但如果兩(liang)種檢測設(she)備的精度(du)等級都控(kong)制♈在較高(gao)範圍内,該(gai)不确定度(du)對于精度(du)等級較低(di)的渦街流(liu)🔆量計是可(ke)以忽略不(bu)計的。

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