摘要:渦(wo)輪流量計 的精度(dù)受被測介質及其(qí)運動粘度變化的(de)影響。使用體積流(liú)量和儀表系數無(wu)法從變粘度實驗(yàn)中取⛹🏻‍♀️得形态-緻且(qiě)可預測的标定結(jie)果。應用量綱分析(xi)導出雷諾數和斯(si)特勞哈爾數作爲(wèi)描述渦輪流量計(ji)性能的無量綱參(can)數。通過改變丙二(er)醇-水溶液的體積(jī)濃度得到🈲五個不(bu)同運動粘度的介(jiè)質，分别用于标定(dìng)一台DN25渦輪流量計(ji)。對比結果表明，不(bú)同粘度下的标定(dìng)曲線在雷諾數小(xiao)📧于7400區域出🌏現分離(li)，标定數據最大相(xiang)差0.9%。随着雷諾數增(zeng)加，儀表系數中軸(zhou)承阻滞部分的影(ying)響相對減🆚小，标定(ding)曲線簇由分散🏒趨(qū)于聚攏，标定數據(ju)差異小于0.1%。葉片表(biǎo)面的流⛷️動邊界層(céng)發生層淌轉捩時(shi)阻力的突🚶變導緻(zhì)标定曲線出現💃駝(tuo)峰，運動粘度越低(dī)，駝峰趨于平緩。軸(zhou)承阻滞中的靜态(tài)阻力部分是造成(chéng)相同雷諾數下儀(yí)表系數差異的主(zhu)要原因，這種差異(yì)随雷諾數減小而(er)增加，所🏃🏻以，當校準(zhun)介質和工🚩作介質(zhì)的🔞運動粘度有顯(xian)著差異時，渦輪流(liú)量計要避免工作(zuo)在低雷諾數區域(yu) 。
0引言
　　渦輪流量計(ji)是一種可靠的，用(yòng)于測量流體流量(liang)的✔️儀表。石油👌、化❤️工(gong)領域大量使用渦(wō)輪流量計測量輸(shū)運天然氣👄、燃料油(yóu)和烴類流體的流(liú)量，渦輪流量計的(de)精度對于涉及能(néng)源的貿易交接非(fei)📱常重要。自從1790年ReinhardWoltman使(shi)用第一台渦輪流(liu)量計測量水流量(liàng)以來，渦輪🎯流量計(ji)經曆了許多變化(hua)和改進，仍然被認(rèn)爲是一☎️種準确且(qiě)穩定的工業儀表(biǎo)",在穩定條件下， 液(yè)體渦輪流量計 的(de)精度可以達到0.1%， 氣(qi)體渦輪流量計 的(de)精度可以達到0.5%121。
　　通(tong)常情況下，計量技(ji)術機構或校準實(shí)驗室使用某一種(zhong)流體🐅(一般是水)校(xiào)準渦輪流量計，而(er)實際被測對象常(chang)常是另🙇‍♀️外-一種介(jiè)🈲質。即使校準和工(gong)作場合中使用同(tóng)一種介質，液體的(de)運動粘度易受溫(wen)度變化影響，渦輪(lún)流量計性能會有(yǒu)較大的差異，需要(yào)增加額外的校準(zhǔn)工作。例如，在油品(pin)或烴類介質的貿(mào)☀️易交接中，如果更(gèng)換了管道中的介(jie)質或介質的物性(xing)發生較大變化，都(dōu)要對渦輪流量計(ji)進行--次現場重新(xin)校準。
　　以往的研究(jiū)表明，渦輪流量計(jì)在低粘度流體(1mm2/s及(jí)以下)和高🐅粘🈲度🔞流(liú)體((50~100)mm2/s)下的标定曲線(xiàn)形态有很大不同(tong)4。雖然對此已有很(hěn)多♋研究和報道[5),但(dàn)粘度影響渦輪流(liu)量計性能的👌流體(tǐ)動力學機理仍未(wèi)被完全理解161。已經(jing)發表的渦輪流量(liàng)計物理模型大多(duō)基于動量⚽和氣翼(yì)理論♉，但這些模型(xíng)👅都依賴于實驗數(shù)據的修正，還沒有(yǒu)一個⭐經過廣泛驗(yan)證的物理模型能(neng)夠充分解釋渦輪(lún)流量計的輸出響(xiǎng)應以及标定曲線(xian)的👄變化細節。
　　近年(nián)來，借助計算流體(tǐ)力學(computationalfluiddynamics,CFD)模拟研究了(le)流量計内🔴部的流(liu)場，分析影響渦輪(lún)機流量計精度的(de)因素，通過優化結(jié)💁構參💜數來提高流(liú)量計的性能。提出(chu)一種針對液體渦(wo)輪流量計葉輪的(de)多參數定量優化(huà)方法，以減少粘度(dù)對傳感器特性的(de)影響。根據CFD軟件計(ji)算得到的流場信(xin)息解釋流體粘度(dù)變化影響傳感器(qì)性能的機制🍓。在其(qi)提出的數值模型(xing)中考慮🏃了軸承阻(zu)力矩，通過CFD計算預(yù)測渦輪流量✉️計的(de)性能。通過CFD模拟分(fen)析了，上遊整💔流件(jiàn)的結構參數對渦(wo)輪流量計性能的(de)影響，并提出了整(zheng)流件結構的優化(huà)方案📧。定義了一個(gè)表征葉輪葉片形(xíng)狀的結構參數，通(tong)過CFD模拟分析渦輪(lún)流量計内部流場(chǎng)，解釋葉片結構對(duì)其性能的影響機(jī)制。
　　上述研究都是(shi)基于轉子系統的(de)力矩平衡，通過改(gai)變流體物性計算(suan)相應的流場信息(xi)，進而得到流量計(ji)的輸出響應。相較(jiào)而言，通過實驗研(yán)究儀表系數和标(biāo)定曲線的演化規(guī)律，人們能夠更直(zhi)觀地了解儀表對(duì)實際工況的響應(ying)。本文基于動量方(fang)法的基本表達式(shi)，應用量綱分析導(dǎo)出雷諾數(Reynoldsnumber,Re)和斯特(tè)勞哈爾數(Strouhalnumber,Sn)作爲描(miao)述渦輪流量計性(xìng)能的無量綱參數(shu)。分别使用五種運(yun)動粘度((1.02~30)mm2/s)介質标定(ding)一台DN25渦輪流量計(jì)㊙️，實驗數據揭示了(le)受粘度變化影響(xiang)的儀表系數在低(di)雷諾數🥰區域出現(xiàn)明顯差異❄️，以及由(yóu)于層湍🌏轉捩😄時阻(zǔ)力變化所導♍緻的(de)駝峰形标定曲線(xiàn)在粘度影響下的(de)分布🔞規律。
1研究對(dui)象及其出廠标定(ding)數據
　　圖1所示的是(shì)一台8個葉片的DN25渦(wo)輪流量計的轉子(zi)結構。流量計的量(liàng)程範圍是(0.6~12)m/h。爲了使(shi)該流量計适用于(yu)多種粘度✨介質🏃‍♂️，制(zhì)造商在出廠标定(dìng)時使用五種烴類(lei)介質，标定結果用(yong)體積流量qv和儀表(biao)系數K表示(如圖2所(suo)示)。相對于低粘度(dù)介質，高粘度介質(zhì)((28~-788)mm2/s)下的儀表系數與(yu)體積🧡流量呈現高(gāo)度非線性。标定曲(qǔ)線随粘度的改變(biàn)出現📞偏移，流量越(yuè)小，偏移量越大，以(yǐ)運動粘度v=1.09mm2/s的儀表(biao)系數爲參考，體積(jī)流量qv=1.2m2/h時其餘四個(ge)粘👨‍❤️‍👨度的儀表系數(shù)分别偏移0.5%、2.6%、14.6%和50.3%，可見(jian)qv-K标定曲線并不适(shì)用，需要重新選擇(zé)兩個㊙️參數分别代(dai)表來流的标準㊙️值(zhí)和流量計的輸出(chū)響應。爲此，對渦輪(lun)流量計物理🤞模型(xing)的表達式作量綱(gang)分析。
 
2量綱分析
　　作(zuo)爲體積流量的直(zhi)接體現，渦輪流量(liàng)計的旋轉角速度(dù)ɷ和通過👉流量計區(qu)域的流速V成正比(bǐ)。理想情況下的流(liú)量計儀表系🌈數Ki是(shi)一個常數，由流量(liàng)計的幾🍉何形狀和(hé)尺寸決定，與💚實際(jì)流量或流動狀态(tai)無關，即
 
　　式中,A是流(liú)量計葉片進口處(chu)的流道截面積，N是(shì)葉片數🐆，qv是體積流(liú)🔴量，r是葉片邊緣處(chu)的半徑和輪毂半(ban)徑的均方根，即平(píng)均有效半徑，β是r對(dui)應的葉片角度。實(shi)際情況下，葉片⛱️受(shou)到的阻滞力矩T,使(shǐ)轉子實際旋轉角(jiao)速度w低☀️于理想角(jiao)🆚速度ɷi，于是🔆，實際儀(yi)表系數K.爲:
 
　　量綱分(fen)析的第一步是從(cong)所研究方程中确(què)定合适的變量，第(dì)二步是選擇π方程(cheng)的基本變量，第三(sān)步是确定每個π表(biǎo)達式中👌基本變量(liang)的指數，最終确定(ding)關鍵的無量綱參(can)㊙️數。式(3)中有f、qvr、B、ρ和Tr六個(ge)變量,.還有一個物(wu)性變量一動力粘(zhān)度μ隐含在方👣程中(zhong)，動力粘度影響💰流(liu)量計流道中的速(su)度剖面分布，以及(ji)流體沿葉片💃🏻表面(mian)和輪毂的🔴流動阻(zǔ)力，所以，量綱分析(xī)需要🆚使用七個變(biàn)量。
　　從式(3)中選擇的(de)第一個變量是頻(pín)率f,量綱單位是T';第(dì)二個變量是流速(su)V,相對于體積流量(liàng)q(包含面積單位❌),流(liú)速🤞是一個更基本(ben)💋的變🔱量,量綱單位(wei)是LT;第三個變量是(shì)平均有效半徑r,這(zhè)裏使用更容易确(que)定和标準化的流(liu)量計直徑D代替，量(liàng)綱單位是L;第四個(gè)變量是葉片角度(dù)β,這裏使用一個簡(jian)單的長度l代替,量(liang)綱單位是L;兩個流(liu)體💔物性變量密度(dù)🍓p和動力粘度u,量綱(gāng)單位分别是ML-3和是(shi)ML-1T-1;最後一個變量是(shì)阻力矩T,量綱單位(wèi)🐕是M.L2T-2。
　　七個選定的變(biàn)量中流速V、流量計(jì)的尺寸D和l決定了(le)儀表本身👄的🏃‍♂️性能(neng)。流體物性p、μ和阻力(lì)矩T;影響儀表的實(shí)際性能☔。七個✂️變量(liàng)包含☁️三個量綱單(dān)位(L、M和T)，故選擇三個(gè)變量(D、V和p)作爲基本(běn)變量。四個π方程(7個(ge)變量-3個量綱單位(wèi)=4個方程)如式(4)所示(shì)。
 
性能，故舍去。進一(yi)步轉化T2得到關于(yú)儀表系數K的斯特(tè)勞哈💰爾數(Strouhalnumber,St)::
 
　　将雷諾(nuo)數作爲标定數據(ju)的橫坐标，代表标(biāo)準流量值，将🚩斯特(tè)☔勞哈爾數作爲标(biao)定數據的縱坐标(biāo)，代表流量計對于(yu)标準流♋量值的輸(shū)出響應。渦輪流量(liang)計出廠标定數據(jù)的Re-St散點⭕如圖3所⚽示(shi)，流量計在不同粘(zhan)度介質下的輸出(chū)響應被重整爲一(yi)條和雷諾數有🏃關(guan)的曲線，而且在一(yi)個阈值(Re=16400)以上，斯特(tè)勞哈爾數變化範(fàn)圍小于0.5%。這意味着(zhe)，即使校✔️準和工作(zuo)場合使用的介質(zhi)粘度不同，隻要雷(léi)諾數超過這個阈(yù)值，經過校準的流(liú)量計示值✉️的不确(què)定度仍然比較低(dī)。
 
　　要指出的是，有些(xiē)制造商(特别是北(běi)美地區)還提供了(le)以羅什科🏃數(Roshkonumber,Ro,表達(da)式如式(9)所示)爲橫(héng)坐标，斯特勞⚽哈爾(ěr)數爲縱坐标的通(tong)用粘度曲線(universalviscositycurve,UVC)14),
 
　　羅什(shí)科數是流體力學(xué)中描述振蕩流的(de)無量綱數，但是用(yòng)于描述流量計的(de)性能缺乏明确的(de)物理意義，而且Ro-St通(tong)用粘度曲線與Re-St曲(qǔ)線的形态也非常(chang)相似，其優點是方(fāng)便儀表用戶使用(yong)🔞。因爲羅什科數不(bu)包含體積流量，當(dang)用戶👄已知介質的(de)運動粘度并且收(shou)到渦輪流量計發(fa)出的頻率，由Ro-St通用(yòng)粘度曲線直接😘得(de)到經過标定的儀(yi)表系數。對🍓于關注(zhu)渦輪流量計性能(neng)的研👄究者、制造商(shāng)以及校準實驗室(shi)，Re-St曲線更加直觀，不(bú)僅含有明确的物(wù)理意義，而且👌可❤️以(yǐ)改善渦輪流量計(ji)标定結果的可預(yù)測性和一緻性。
3實(shí)驗裝置與标定結(jie)果
3.1實驗裝置描述(shù)
　　某校準實驗室的(de)小型活塞式液體(ti)流量标準裝置以(yǐ)丙二醇-水溶液爲(wei)介質，将這台DN25渦輪(lún)流量計作爲期間(jiān)核查對象。裝置使(shǐ)用壓縮空氣驅動(dong)的18L主動活📞塞作爲(wèi)标準器✔️(如圖4所示(shi))，最大🔞流量260L/min,裝置的(de)擴展不确定度Ue=0.05%(k=2)。該(gāi)裝置有“運.行”和“返(fǎn)回”兩種操作模式(shì)。在“運行”模式中，壓(ya)縮空氣被引入到(dao)氣腔，以恒定的速(su)度推動活塞向右(you)移動，将介質排出(chū)液腔并通過🥰被檢(jiǎn)流量計。光栅和線(xian)♍性編碼🐆器負責确(que)定活塞的位移。當(dāng)活塞完成一次行(hang)程後，進入“返回”模(mó)式。控制閥切換使(shǐ)壓縮空氣進入儲(chu)液罐，推🌂動活塞向(xiàng)左移動，直至液腔(qiang)完全被介質填滿(mǎn)。系統調整後，準備(bei)進行下一次檢測(cè)。
 
　　首先在運動粘度(dù)v=2.9mm2/s下标定該流量計(ji)，按體積流量設定(ding)12個檢🐆測✌️點，所以每(měi)一點的雷諾數與(yu)出廠标定時雷諾(nuò)數有一-定偏差(小(xiǎo)于7%)。标定結果與流(liu)量計的出廠數據(jù)對比如圖5所示☂️，當(dāng)雷諾數小于8000，兩者(zhe)的偏差📞大于0.6%，最大(dà)偏差爲1%;當雷諾數(shu)大于8000,兩者的偏差(cha)在0.1%以内。實驗結果(guo)表明，在流量計量(liang)程的低❗區，即使使(shǐ)用粘度較低的介(jiè)質，.出廠标定數據(ju)和實測結果☔的差(cha)異仍然較☔大。根據(ju)校準實驗室的工(gong)作需求，配置了五(wu)種不同粘度的丙(bing)二醇-水.溶液(物理(lǐ)性質如表1所示，實(shi)驗室🔞環境溫度(21~23)°C),重(zhong)新标定流量計後(hou),結果分别✔️繪制成(cheng)Re-St曲線(如圖6所示)。不(bu)同粘度的标定曲(qǔ)線簇以Re=7400爲界呈現(xiàn)出分散和聚攏兩(liang)種特征，在聚攏區(qū)域，相同雷諾數下(xià)，不同粘度的标定(ding)數據兩兩之間的(de)差異小于0.1%;而❗在分(fen)散區域，最大相差(cha)達到0.9%。由📐圖3可知，在(zai)低雷諾數區域⭐，斯(sī)特♌勞哈爾數随着(zhe)雷諾數減小急劇(jù)下降，那麽，不同粘(zhan)度的标定數據差(chà)異會越來越大。以(yǐ)下将結合渦輪流(liú)量計物理模型分(fèn)析上述特征。
 
4分析(xi)與讨論
　　Lee等15116基于動(dòng)量和翼面方法推(tui)導出儀表系數的(de)表達式(式🏒(2))。參考Wadlow1I關(guān)于渦輪流量計的(de)理論綜述，将阻滞(zhi)力矩表示爲基于(yu)角速度與體積流(liú)量之比的儀表系(xì)數形式，即T:/(rpq.2),(i代表r,D或(huò)B)。由于各種氣體的(de)動力粘度差異很(hěn)小,Lee等人将模型應(yīng)用于氣體渦輪流(liu)量🛀🏻計時，簡化👄了軸(zhou)承阻力🤟矩的影響(xiǎng)，并㊙️且認爲軸承💃🏻阻(zu)力矩在高🈚雷諾數(shu)範圍内幾乎不變(bian)，于是⛹🏻‍♀️式(2)僅包含流(liu)體粘性阻力矩Tp:
 
　　式(shi)中，S爲葉片表面積(jī)，系數Cp(Re)是儀表幾何(hé)參數和一個與雷(léi)諾數❗有🤟關的無量(liang)綱阻力系數Co(Re)的乘(chéng)積，而且，這🔞個無量(liàng)綱阻力系數取決(jué)于葉片表面的流(liu)動邊界層是層流(liú)還是湍流，當發生(shēng)層湍轉捩💞時，葉片(piàn)表面♈摩擦阻力急(ji)劇變化‼️。忽略軸承(cheng)阻滞後，流體對轉(zhuǎn)子的粘性阻滞隻(zhī)和雷諾數⛹🏻‍♀️有關，所(suo)以在變粘度實驗(yan)中，.Lee的原始模型無(wú)法解釋流量計的(de)标定數據✌️爲何在(zai)相同的‼️雷諾數下(xià)存在差異，并且形(xing)成分散的曲♊線簇(cu)。
　　Pope等18進一步擴展了(le)Lee模型，将阻滞力矩(ju)Tr分成施加在轉🐇子(zi)㊙️.上的流體粘性阻(zu)力矩TD和軸承阻力(li)矩TB，其中軸承阻力(lì)矩Ti包含三部分:(1)與(yu)轉子轉速無.關的(de)軸承靜态阻力矩(jǔ)(CB0);(2)幾乎随轉子轉速(sù)線性增加的軸承(cheng)粘性阻力矩(Capvo);(3)随轉(zhuan)🔞子轉速的平方增(zēng)加的，由軸向推力(li)和轉子系統的動(dong)态不平衡引起的(de)阻力矩(Cr2ɷ²),其中CBi,(i=0,1,2),是儀(yi)表特定常數，令CBo/r2=CBi,得(de)💜到:
 
　　式(12)~式(15)表明，在流(liu)體粘性和軸承阻(zǔ)滞的作用下，渦輪(lun)流量💰計❌的實🏃🏻‍♂️際儀(yi)表系數不僅取決(jué)于雷諾數，而且受(shòu)到密度、體積流量(liàng)，運動粘度以及轉(zhuǎn)速的影響，對于同(tóng)一雷諾數，存在多(duo)個儀表系數與之(zhi)對應，所以🌂标定曲(qǔ)線簇出現分散。盡(jin)管随📱着雷諾數增(zēng)加，式(13)~式💜(15)所代表的(de)軸承阻滞趨于減(jian)小，但是轉子轉速(su)也在增加，需要結(jié)合實驗數據分析(xī)軸承阻滞中三個(ge)部分的變化趨勢(shì)，尋找導緻曲線簇(cu)分散的主要原因(yin)🔞。(1)圖7是不同運動粘(zhān)度🌈的軸承靜态阻(zǔ)力部分随雷諾數(shù)的變化情況。雖然(ran)從式(13)可知其依賴(lai)于體積流量🔞，但是(shì)實質.上,粘度差異(yi)引🧡起軸承靜态阻(zu)力數據相💋互分離(lí)，随着雷諾數平方(fāng)級增加，軸承靜态(tài)阻力部分迅速減(jiǎn)小，對曲線簇分💃🏻散(sàn)所起的作用随之(zhī)迅速🈲減弱。.
(2)如式(14)所(suo)示，将軸承的粘性(xing)阻滞拆分爲兩部(bù)分:如果第一部分(fen)o/qv成比例，各個運動(dong)粘度下的粘性阻(zǔ)滞将沿同一條🧑🏽‍🤝‍🧑🏻曲(qu)線😍随雷💋諾數✌️遞減(jiǎn)，否則，會出現多條(tiáo)随雷諾數遞減的(de)曲線。圖8所示的📐散(san)點及其拟:合曲線(xiàn)💋方程表明，各個運(yùn)動❓粘度下的㊙️軸承(cheng)粘性阻滞沿着一(yī)條近似于🧑🏽‍🤝‍🧑🏻雷諾數(shù)倒數的路徑遞減(jiǎn)，沒有出現明顯的(de)散點分離，因而軸(zhou)承粘性🤩阻滞不是(shì)導緻曲線簇分散(san)的主要原❄️因。
(3)圖9所(suǒ)示的是軸承阻力(lì)中由于動态不平(ping)衡引起的㊙️阻滞，這(zhè)部分阻滞由于運(yun)動粘度的不同存(cun)在明顯的差異，由(yóu)于該項随着角速(sù)度的平方而增加(jiā)，所以差異不會随(suí)着雷諾數增加而(er)減少。最終Re-St圖中曲(qu)線簇趨于聚攏，說(shuō)明這部分阻滞💚作(zuo)用占比很小。在高(gāo)雷諾數區域📐，不同(tong)粘度标定曲線之(zhī)間存在的差異仍(réng)然保留了這部分(fèn)軸承阻滯的作用(yong)。
 
　　由上述分析可知(zhī)，軸承阻滞中的靜(jìng)态阻力部分在不(bu)同粘度下的差異(yì)是造成曲線簇分(fèn)散的主要原因，分(fèn)🏃‍♂️散特🈲征需要具🈲備(bei)兩個條件:第一，除(chú)了雷諾數㊙️以外，軸(zhou)承阻滞🈲各分項🛀中(zhōng)還存在受其他因(yin)素(例如😄，運動粘度(dù))影響的成分:第二(èr)，由于軸承阻⚽滞始(shi)終随☁️雷諾數增加(jiā)💜而遞減，隻有那些(xiē)不受雷諾數抑制(zhi)的☁️部分得以保留(liú)其對分散特征♊的(de)貢獻。
　　需要指出的(de)是，圖6中Re=7400處的數據(ju)同時承載了兩方(fang)面的信息:一方面(miàn)，分散的曲線簇在(zai)雷諾數達到7400後聚(jù)攏于-一個狹窄🏃🏻的(de)區域,表🌈明軸承阻(zǔ)滞在不同粘度下(xià)的差異趨于減小(xiao)，其在儀表系數中(zhong)✏️的作.用降低，僅和(hé)雷諾數有關的流(liú)體粘性阻滞成爲(wei)影響儀表系數的(de)主要部分;另-.方面(mian)v=2.9mm2/s的标定曲線在Re=7400形(xíng)成駝峰，駝峰的形(xíng)成與流動狀态有(yǒu)關[19，直接影響渦輪(lun)流量計在有效測(cè)量範圍的線性度(dù)。5個粘度下的标定(dìng)數據覆蓋了層流(liu)、湍流🤞、和層-湍過渡(dù)區域。若以v=30mm2/s标定曲(qu)✊線作爲層流的代(dài)表，以v=1.02mm2/s标定曲線作(zuò)爲湍流的代表🥵，将(jiāng)4020≤Re.≤10000視爲層流向湍流(liú)過渡區域。根據式(shì)(10),待🌐定系數C(Re)和👌流動(dong)阻力有關，層湍轉(zhuan)捩㊙️時，流動阻力突(tu)增導緻儀表系🍓數(shu)下降，标定曲線出(chu)現駝峰。Griffths和Silverwoodl2)通過锉(cuo)掉葉片後緣的棱(léng)角改變後緣輪廓(kuo)，提高葉片的㊙️旋轉(zhuan)速度，使儀表系數(shù)上升，逐漸消除駝(tuó)峰，這是因爲流動(dòng)⛷️邊界層分離點位(wèi)置發生變化導緻(zhi)阻力減少。由式(12)和(hé)(13)可知,在相同的雷(lei)諾數下🥵，介質運動(dong)粘度越大，相應的(de)儀表系數✉️越大，高(gāo)粘度介質的标定(ding)曲線位于低🔞粘度(du)介質的标定曲線(xian)之上。由于曲線簇(cu)随着🔴雷諾數增加(jia)趨于聚攏，各條标(biāo)定曲線在層湍轉(zhuan)捩後，都将回落到(dào)v=2.9mm2/s曲線的駝峰點以(yǐ)下，所以，低粘度介(jie)質的标定曲線的(de)駝峰曲率比高粘(zhan)✂️度介質小，而且發(fā)生層湍轉捩時的(de)雷諾數更高。實驗(yan)中，量程的上限是(shì)⚽12m³/h,v=30mm2/s标定曲線沒有觀(guan)察到明顯的層湍(tuān)轉捩，而v=1.02mm2/s标定曲線(xiàn)在量程❓的下限0.6m³/h時(shí)已經是湍流狀态(tai)了，這兩條标定曲(qǔ)線都沒有駝峰，于(yu)是，可以将Re=7400作爲該(gai)流量計的‼️特征駝(tuo)峰點雷諾數🈲。
由前(qián)述分析可知，盡管(guǎn)通過優化葉片或(huo)轉子系統的結✂️構(gòu)🙇‍♀️減📧緩⛹🏻‍♀️甚至消除駝(tuó)峰，能有效改善儀(yi)表的線性度，但是(shi)，因爲軸承靜态阻(zu)力部分僅受介質(zhi)的運動粘度和密(mi)度影響，優🌍化結構(gou)無法減弱标定曲(qu)線的分離，所以，當(dang)校準介質和工👅作(zuo)介質的運動粘度(dù)🐆有顯著差異時，不(bú)能使用特征駝峰(fēng)點雷諾數以下的(de)标定結果。
5結論
　　當(dang)液體渦輪流量計(jì)的校準介質和工(gong)作介質不同，或者(zhe)⁉️因溫☂️度💛變化導緻(zhì)兩者的運動粘度(du)差異較大，若以體(ti)積🔞流量作爲計量(liàng)單位，渦輪流量計(ji)會表現出顯著的(de)性能✨差異。應用量(liang)綱分析，從渦輪流(liu)量計的儀表系數(shu)表達式中導出雷(léi)諾數和特勞哈爾(ěr)數作爲描述渦輪(lún)流量計标定曲線(xian)的無量綱數，一台(tái)DN25渦輪流量計的出(chu)廠标定數據被重(zhòng)整爲一條🥰Re-St标定曲(qǔ)線。按照某校準實(shí)驗室的實際工作(zuo)需求，配置了五種(zhǒng)不同粘度的丙🚩二(er)醇-水溶液作爲👈校(xiao)準介質，重新标定(dìng)該流量計。不同粘(zhān)度的标定曲線在(zai)低雷諾⭐數區域有(you)顯著差⛹🏻‍♀️異，标定點(diǎn)數據兩兩之間最(zuì)大相差0.9%，随着雷諾(nuo)數增加，差異減小(xiǎo)至0.1%以下。分析結果(guo)表💁明，軸🐪承阻滞在(zai)不同粘度下的差(chà)異導緻曲線分離(li)💃，其中軸承😄的靜态(tài)阻力是主要.因素(sù)，随着雷諾數增🔞加(jiā)，軸承阻滞對儀表(biǎo)🔴系數的影響減少(shǎo)，曲線簇由分🛀🏻散轉(zhuǎn)爲聚攏。軸承阻滞(zhì)中，由軸向推力和(hé)轉子系統的動态(tai)不平✔️衡引起的阻(zu)滞效應也會導緻(zhi)标定曲線的分離(lí)，且不受雷諾數的(de)抑制，因而曲線簇(cù)始終🌂保留着少部(bù)分分散特征。
　　以往(wang)的研究通過優化(hua)轉子系統的外型(xíng)和結構，減小阻⛷️力(lì)🏒，提高轉速，增加小(xiao)流量下的儀表系(xi)數，從而提高儀表(biao)的線性度🐪21。标定⛹🏻‍♀️曲(qǔ)線出現駝峰是因(yīn)爲随着流速💋的增(zeng)加，葉片表面流動(dong)邊界層由層流向(xiang)湍😍流轉捩時阻力(lì)突增，作爲一種優(you)化渦輪流量計性(xìng)能的方法,改🏃‍♂️變葉(ye)片的結構輪廓能(néng)夠⛱️減緩駝峰，從而(ér)提高儀表的📐線性(xìng)度，但是不🔞能減弱(ruo)多粘度标定曲線(xian)簇的分散特征。所(suǒ)以，當校準介質和(hé)工作介質☎️的運動(dòng)粘度有顯著🏃🏻差異(yi)時，渦輪流量計要(yào)避免工作在軸承(chéng)阻滞作用顯著的(de)低雷諾數區域。特(tè)别是當介質的運(yun)動粘🏃🏻‍♂️度較大♻️(例如(ru)文中v≥13mm2/s)導緻渦輪流(liú)量計主要運行在(zai)特征駝峰點雷諾(nuo)數以下，如果輸運(yùn)管道中介質發生(sheng)了改變或工作溫(wen)度有較大差異，應(yīng)當配置❄️流量标準(zhǔn)裝置對渦輪流量(liang)計🌍進行一次🐉現場(chang)重新校準❓。

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