摘要：利用專(zhuān)業的流場動(dòng)力學計算分(fen)析軟件,通過(guò)建立異徑管(guǎn)電磁流量計(ji) 流場的模型(xing),計算分析異(yì)徑條件下電(diàn)磁流量計流(liu)場🐇的動🐆力學(xué)特性。計算研(yán)究表明:異徑(jìng)條件下流場(chǎng)的人⛱️口流速(su),電極之間的(de)距離對流場(chǎng)中心點的速(sù)度,進出口壓(yā)力💔損失都🧡具(ju)有比較大的(de)💜影響。通過研(yan)💋究分析不同(tong)參數下流場(chang)特性的變化(hua),證明異徑電(dian)磁流量計在(zài)💃🏻低流速下的(de)計量精度和(hé)準确性具有(you)🌍--定的優勢。研(yán)究分析結果(guǒ)對異徑條件(jian)下電磁流量(liàng)計管道的優(yōu)化和改進提(tí)供了一定的(de)理論依據和(he)借鑒經驗。
0引(yǐn)言
　　電磁流量(liang)計是目前世(shì)界上應用比(bi)較廣泛的測(cè)量液體🧡流量(liàng)計之一,因其(qí)測量精度高(gao)、穩定性好廣(guǎng)泛應用于石(shí)⭕油石化、化工(gōng)、污🥵水處理等(deng)各個行業。目(mu)前國内生産(chan)的電磁流量(liang)🔅計管道都爲(wèi)均勻的圓管(guǎn)。由于電磁流(liu)量計特殊的(de)計量原理和(hé)管道🔴形.狀要(yào)求圓管,電磁(ci)流量計在實(shi)際計量中要(yao)求必須滿管(guǎn)流,即管道流(liú)速💚爲❄️中心軸(zhóu)對稱分🔴布由(you)此,具有均勻(yun)磁場和點電(dian)極的電磁流(liú)量計的流速(sù)✔️和電磁流量(liang)計的輸出信(xìn)号成一個正(zhèng)比的關系。就(jiu)目前📞電磁流(liú)量計應用的(de)實際情況來(lai)🏃看，在低流速(su)下電磁流量(liàng)計📐的測量精(jing)度和穩定性(xing)都不是很高(gao)”。國外流量計(ji)量專家Keinsdjk把縮(suo)頸㊙️作爲異徑(jìng)設計的一個(gè)方向,通過設(shè)計不同的中(zhōng)間管道的形(xíng)狀來研究🙇🏻異(yì)徑管道對電(dian)磁流量計流(liu)場的影響[4]。此(ci)外，Korsunskii等人也🈲研(yan)究了中間管(guan)道⭐爲長方形(xing)時不同參💔數(shu)對電磁流量(liàng)計流場特性(xing)的影響5。我國(guó)計量學院的(de)陳寅佳✏️等人(ren)也分析研究(jiu)了不同參數(shù)條件下異徑(jing)電磁流量計(ji)流場的特性(xìng)61,因，此如何在(zai)低💚流速下提(tí)高🔴電磁流量(liang)計的測🔆量精(jing)度🔆和穩定性(xìng)一直以來都(dōu)是電磁流量(liang)計🔆改進和優(yōu)化的一個重(zhòng)❌點。爲了适應(yīng)電磁流量計(ji)在低流速、低(di)耗能下計量(liàng)的要求，電磁(ci)流量計研發(fā)人員從管✉️道(dào)結構、電磁激(jī)勵方式、電路(lu)分布、電極形(xing)狀等各個方(fang)面🔞都進行了(le)研究和分析(xi),并😄取得了--定(ding)的進展。
　　對于(yú)異徑管道的(de)電磁流量計(jì),目前國内研(yan)究的都比較(jiao)少。異徑管道(dao)下的電磁流(liu)量計主要指(zhǐ)通過改變普(pǔ)通的圓管道(dào),在實際計量(liàng)時創造一個(ge)特殊的滿管(guan)環境來提高(gāo)電磁流量計(jì)在低流速和(hé)不滿管情況(kuàng)下的測量精(jīng)度和穩定性(xìng)。
1電磁流量計(ji)工作原理，
　　電(diàn)磁流量計是(shi)一種利用法(fǎ)拉第電磁感(gǎn)應定律來檢(jiǎn)測液體✍️流量(liàng)的一種流量(liàng)計。磁勵線圈(quān)将磁場通過(guo)電極施🏒加給(gěi)被測導電液(yè)體以後,被測(cè)導電液體切(qie)割磁🔞感線産(chǎn)生感應電動(dong)勢,通過檢測(ce)感應電動♋勢(shì)并進行相應(ying)的信号處理(li)實現對經過(guo)流量計流量(liàng)的檢測。
對于(yú)一般圓形管(guǎn)道的電磁流(liú)量計輸出的(de)電壓信🤟号✍️爲(wei):

式中:E爲電磁(cí)感應電動勢(shì);B爲磁場強度(du);V爲流體流動(dòng)🈲的🏃🏻‍♂️平均流💃速(sù);D爲兩個電極(jí)之間的距離(lí)(如果是均勻(yún)的圓🈲形管道(dao)則D爲圓形管(guan)的直徑)。
假定(ding)管道的橫截(jie)面積爲A,流量(liang)爲q,則上式可(ke)以寫成:

　　在建(jian)立電磁流量(liàng)計這個基本(běn)方程的過程(cheng)中前人作了(le)如下的假設(she)
1)流體磁導率(lǜ)是均勻的,流(liú)體爲非磁性(xìng)流體;
2)流體的(de)電導率均勻(yun),并且滿足Ohm定(ding)律;
3)充分發展(zhan)流對于圓管(guǎn)是軸對稱分(fen)布的;
4)流體中(zhong)的位移電流(liu)小到基本.上(shang)可以忽略;
5)電(diàn)磁感應強度(du)B是均勻分布(bù)的。
　　由式(1)和式(shì)(2)可以看出感(gan)應電動勢與(yǔ)流體在流場(chang)中的平均🚶‍♀️流(liu)速和磁極之(zhī)間的距離有(you)關。在實際的(de)使用情🔴況中(zhong)由于有時🐇電(diàn)磁流量計的(de)工作環境比(bi)較🐆複雜,當流(liú)體流❓速較低(di)時,産生的感(gan)應電.動勢比(bǐ)較低，有時候(hou)和噪聲難以(yi)區分,由此導(dao)緻了☀️電磁流(liú)量✍️計測量靈(ling)敏度和準确(que)性的降低。
2仿(pang)真計算模型(xíng)的建立
　　異徑(jìng)電磁流量計(jì)就是在不改(gai)變原有流場(chǎng)分布的情況(kuang)下,用适當的(de)縮徑來提高(gao)流速,以此提(ti)高電磁流量(liang)計的☁️測量🌏準(zhǔn)确性和靈敏(min)度
　　圖1與圖2分(fen)别爲傳統電(dian)磁流量計與(yu)分析的異徑(jing)電磁流量計(jì)📱簡♻️圖。由式(1)及(jí)電磁流量計(ji)的工作原理(li)可以自行推(tui)導出🐪圖2所示(shì)異徑電磁流(liú)量計的公式(shi):
　　首先在分析(xī)圖2所示的異(yì)徑電磁流量(liang)計流場時定(ding)義一個距🚩離(lí)🔞,即:D=D1–H1–H2;帶人式(1)即(ji)可得:

3流場計算(suàn)分析
　　在分析(xī)中以DN80口徑的(de)管道爲模型(xing),流場動力學(xue)計算方式爲(wèi)⭐:速度人口,充(chōng)分發展流爲(wèi)出口,分别讨(tao)論計算流速(su)爲0.1m/s、10m/s時流，場流(liú)速、壓力等參(cān)數的變化趨(qu)勢以及不同(tong)參數對流場(chang)特性的影響(xiǎng)。圖3~圖10的分析(xi)說明在下面(mian)分析中體現(xiàn)。

　　從速度矢量(liang)圖和壓力雲(yun)圖的分布上(shàng)可以看出，在(zai)進口處速📧度(dù)爲0.1m/s時中心點(dian)的壓力和速(sù)度有明顯的(de)增大❓，這也💞說(shuō)明在低流速(su)下異徑電磁(ci)流量計具有(you)😍提高測量靈(ling)敏度和準确(què)性的優勢

　　由(yóu)表1可以看出(chū),在計算時設(she)定速度爲0.1m/s和(hé)10m/s時,中心點的(de)速💯度約爲入(ru)口速度的1.78倍(bèi),仍然在可以(yǐ)測量的範圍(wéi)之💜内,其壓力(lì)損失也符合(hé)電磁流量計(jì)檢定規程的(de)要求。由Z軸方(fāng)上速度随Z軸(zhou)的位置圖(圖(tu)6)可以看出,Z軸(zhóu)方向爲流體(ti)流動方向,在(zài)這❗個方向上(shàng)速度随位置(zhi)的變化随着(zhe)Z軸方向的🏃延(yan)伸速度是-一(yī)個緩慢增加(jia)的過程,到中(zhōng)心點(變徑的(de)位置)時速度(du)達到最大,而(er)後緩慢減小(xiao),但是進出口(kǒu)的速度差不(bu)是很大。

　　從壓(ya)力損失和速(sù)度關系的圖(tu)(圖7)可以看出(chu)入口速度越(yuè)大，出口處壓(yā)力損失也越(yue)大,但不是簡(jian)單的線性增(zeng)👌長關系。因此(cǐ)在✊實際的應(yīng)用中.應該合(he)理地選擇異(yì)徑電磁流🥰量(liàng)計和合适的(de)📧人口速度。

4不(bu)同參數對其(qí)流場特性的(de)影響
　　在計算(suàn)和研究異徑(jing)電磁流量計(ji)兩電極之間(jian)的距離和壓(yā)力🔞損失以及(jí)中心點速度(dù)的關系時,以(yǐ)流場初始流(liu)速爲0.1m/s的條件(jiàn)✂️下分别計算(suàn)分析了不同(tong)距離下流場(chang)中心速度和(he)壓力損失的(de)變化。

　　由圖8可(kě)以看出,在變(bian)徑過小時,以(yǐ)0.1m/s的入口速度(du)時出口速度(dù)達🌍0.31m/s,是人口速(su)度的3.1倍,但是(shi)從迹線圖中(zhong)也可🈲以看💃🏻出(chu)當流體流過(guo)中心位置時(shi)也産生了嚴(yán)重的🌏回流現(xian)象,且壓😘力損(sun)失🙇🏻達101318.05Pa。

　　由圖9與(yu)圖10可以看出(chu),随着兩電極(ji)距離的增加(jia)中心點速🧡度(du)🧡與進出口壓(ya)力都在減小(xiao)，且中心點速(sù).度随兩電極(ji)的距離減小(xiǎo)的趨勢要大(da)于進出口壓(ya)力減小的趨(qu)勢,進出㊙️口壓(ya)力随兩電極(ji)之間距離減(jiǎn)小的趨勢并(bìng)不是一個簡(jian)單的線性✊關(guan)系。

5結束語
　　通(tong)過專業的流(liú)體分析軟件(jian)分析計算了(le)異徑電磁流(liú)量計流場的(de)特性,分析探(tan)讨了不同條(tiao)件下,不同參(can)數對其流場(chǎng)動力學特性(xing)的影響,分析(xi)計算表明異(yi)徑電💰磁流量(liàng)計流場👌在不(bu)同的入口速(su)度,以及不同(tóng)的電極之間(jian)的距離對其(qí)流場的特性(xing)都有較大的(de)影響，但是在(zài)低流速下異(yi)徑電磁流量(liàng)計有利于提(ti)高計量精👌度(du)和準确性。
　　仿(pang)真計算結果(guo)也說明了異(yì)徑電磁流量(liàng)計在實際生(sheng)産和使用中(zhong)具有可行性(xìng),在低流速下(xia)它比常規電(diàn)磁👄流量計更(geng)具有優勢,在(zài)管道異徑位(wei)置的設置和(hé)距離上并不(bu)一定存在一(yī)個最優的結(jie)果,在實際設(she)計和應用中(zhong)要根據具體(tǐ)流💋場的特性(xìng)和實際情況(kuàng)而定,以異📞徑(jìng)管道的選取(qǔ)不能改變原(yuán)有流場特性(xìng)爲最基本原(yuán)則。

以上内容(róng)源于網絡，如(ru)有侵權聯系(xi)即删除!