摘要:由(yóu)于整套(tao)實驗室(shì)标定裝(zhuang)置價格(ge)昂責,氣(qì)液标準(zhǔn)裝置無(wú)法全面(mian)覆蓋,對(dui)于不同(tóng)介質渦(wo)街流量(liang)計 無法(fǎ)實現計(ji)量檢測(cè),通過對(dui)渦街流(liu)量計測(ce)量特性(xing)做簡要(yào)介紹,在(zài)理論分(fen)析可行(hang)性的前(qian)提下,結(jié)合兩套(tao)标準裝(zhuāng)置在不(bu)同介質(zhi)、相同溫(wēn)度下對(duì)儀表K系(xì)數進行(háng)标定對(duì)比的現(xiàn)場實驗(yàn),實驗結(jié)果表明(míng),外部條(tiao)件幾何(he)相似時(shi),若渦街(jiē)流量計(ji)的雷諾(nuo)數在相(xiàng)應精度(dù)區間内(nei)時,斯特(te)羅哈爾(ěr)數Sr近似(sì)于穩定(ding)常數值(zhí),則其儀(yí)表K系數(shu)近乎相(xiàng)似，利用(yòng)不同介(jie)質檢測(cè)出的流(liu)量計誤(wù)差有一(yi)定參考(kǎo)價值。
引(yin)言
　　渦街(jiē)流量計(jì)是基于(yú)馮卡門(men)發現的(de)渦旋穩(wěn)定性理(li)論，通過(guo)測量穩(wen)定的漩(xuán)渦頻率(lǜ)而實現(xian)流量計(ji)量的,而(ér)漩渦産(chan)生的頻(pín)率隻與(yu)流體流(liu)速、斯特(tè)羅哈爾(ěr)數Sr、漩渦(wō)發生體(ti)的形狀(zhuàng)和特征(zhēng)寬度b有(you)關。渦街(jiē)流量計(jì)輸出與(yǔ)流量成(cheng)正比的(de)脈沖信(xin)号。斯特(te)羅哈爾(ěr)數Sr與漩(xuan)渦.發生(shēng)體形狀(zhuang)及雷諾(nuò)數有關(guan),因此雷(léi)諾數與(yu)渦街流(liú)量計有(you)着精密(mì)的關聯(lian)。雷諾數(shù)是一種(zhong)用來表(biao)征流體(tǐ)流動情(qing)況的無(wú)量綱數(shu)，物理.上(shàng)表示慣(guan)性力和(he)黏性力(li)量級之(zhī)比，利于(yu)雷諾數(shù)可區分(fèn)流體的(de)流動是(shi)層流還(hái)是紊流(liú)。當流體(tǐ)流經的(de)兩根管(guan)子的外(wài)部幾何(he)條件相(xiàng)似時,如(ru)果雷諾(nuò)數相等(děng)，則對應(yīng)微團的(de)慣性力(lì)和黏性(xìng)力之比(bǐ)相.等,也(yě)就是流(liú)體流動(dong)狀态幾(ji)何相似(sì)。實際應(yīng)用中,在(zài)漩渦發(fā)生體形(xing)狀固定(dìng)時，雷諾(nuo)數Re在2x104~7x106時(shí),斯特羅(luó)哈爾數(shù)在此雷(lei)諾數範(fàn)圍内,基(ji)本是一(yī)個常數(shu)。本文通(tong)過實驗(yan)方法對(dui)渦街流(liu)量計在(zài)上述雷(lei)諾數區(qū)間内,在(zài)同口徑(jìng)相同溫(wen)度下,利(li)用不同(tong)介質進(jìn)行計量(liang)标定,繪(huì)制成曲(qu)線,并對(duì)實驗結(jie)果進行(hang)分析和(he)解釋。
測(ce)量原理(lǐ)和方法(fǎ)
　　卡門渦(wo)街現象(xiàng)是指流(liu)體遇到(dao)垂直插(cha)入管道(dào)中的非(fei)流線型(xíng)阻流件(jiàn)時,會繞(rao)過阻流(liu)件流動(dong)，産生漩(xuán)渦分離(lí)的現象(xiang)，形成有(you)規則的(de)漩渦列(liè),而左右(you)兩側漩(xuan)渦的旋(xuán)轉方向(xiàng)是相反(fan)的。根據(ju)卡門渦(wo)街原理(lǐ),漩渦發(fa)生頻率(lǜ)與管内(nei)平均流(liu)速u有以(yi)下關系(xì):
 
　　式中:b爲(wèi)阻流件(jian)寬度,m;u爲(wei)流經流(liu)量計的(de)平均流(liu)速，m/s;f爲漩(xuán)渦頻率(lǜ),Hz;Sr爲斯特(tè)羅哈爾(ěr)數。
　　渦街(jie)流量計(jì)的K系數(shu)是單位(wèi)體積的(de)流體流(liú)過流量(liàng)計時，流(liu)量計産(chan)生的脈(mò)沖數。由(yóu)(1)式可知(zhī),漩渦産(chǎn)生頻率(lü)與平均(jun)流速、漩(xuán)渦發生(shēng)體形狀(zhuàng)及幾何(hé)尺寸,斯(sī)特羅哈(hā)爾數相(xiàng)關。而查(cha)閱相關(guān)資料,經(jīng)過大量(liàng)實驗證(zheng)明,斯特(tè)羅哈爾(er)數Sr與雷(lei)諾數相(xiàng)關關系(xi)圖如1所(suǒ)示
 
　　由圖(tú)1可知,當(dāng)雷諾數(shu)在2x104~7x106時,斯(sī)特羅哈(ha)爾數在(zai)此雷諾(nuò)數範圍(wéi)内,基本(běn)是一個(ge)常數。由(yóu)此可知(zhī),在漩渦(wo)發生體(tǐ)形狀和(hé)尺寸固(gù)定的情(qíng)況下,隻(zhī)要将雷(lei)諾數控(kong)制在此(cǐ)區間範(fan)圍内，流(liu)速和頻(pín)率直接(jie)相.關,因(yīn)此，利用(yòng)不同介(jiè)質對渦(wō)街流量(liang)計的K系(xi)數進行(hang)标定時(shi)具有理(li)論基礎(chu)和可行(hang)性的。
　　雷(lei)諾數的(de)計算公(gōng)式如下(xia):
 
　　式中:ρ爲(wèi)流體密(mi)度,kg/m³;v爲流(liú)體流速(sù),m/s;D爲流場(chang)的特征(zheng)長度(圓(yuán)形管道(dao)爲管道(dao)當量直(zhi)徑),m;η爲流(liú).體的動(dong)力黏度(du)，Pa's。
　　由式(2)得(dé)知,雷諾(nuo)數取決(jué)于流體(ti)密度、流(liú)體流速(sù)、流經管(guan)道尺寸(cun)、流體的(de)動力黏(nián)度。
　　本文(wen)研究目(mu)的，是将(jiāng)雷諾數(shu)控制在(zài)最佳區(qū)間内，利(lì)用水和(he)空氣兩(liǎng)種介質(zhì)對渦街(jiē)流量計(jì)K系數進(jin)行計量(liàng)檢定,得(de)出實驗(yan)數據,從(cóng)而驗證(zheng)利用不(bu)同介質(zhi)在其.他(ta)條件相(xiang)似條件(jian)下對同(tong)口徑同(tóng)一渦街(jie)流量計(jì)進行計(jì)量檢定(dìng)得出的(de)誤差結(jie)果是否(fǒu)可信。
2實(shi)驗
　　本次(cì)實驗采(cai)用由江(jiang)蘇省計(ji)量科學(xué)研究院(yuàn)考核通(tōng)過的2套(tao)社會公(gong)用計量(liang)标準對(duì)同一渦(wo)街流量(liàng)計進行(háng).檢測。
裝(zhuang)置1:靜态(tai)質量法(fǎ)水流量(liang)标準裝(zhuāng)置(0.1級);
裝(zhuāng)置2:音速(sù)噴嘴氣(qì)體流量(liàng)标準裝(zhuang)置(∪rel=0.33%，k=2)
被檢(jian)表:線性(xing)和重複(fú)性較好(hao)的1.0級某(mou)廠家DN50渦(wo)街流量(liàng)計(脈沖(chong)輸出)
　　對(duì)于DN50口徑(jing),液體渦(wo)街流量(liang)計标準(zhǔn)流量範(fàn)圍爲4~40m³/h;氣(qì)體渦街(jiē)流量計(jì)标準流(liú)量範圍(wei)爲30~300m³/h.
　　流量(liang)是指單(dān)位時間(jiān)内流經(jing)封閉管(guǎn)道有效(xiào)截面的(de)流體量(liàng),換算成(chéng)流速。對(dui)于DN50口徑(jing),液體渦(wō)街流量(liang)計标準(zhun)流量範(fàn)圍爲0.57~5.66m/s;氣(qì)體渦街(jie)流量計(jì)标準流(liu)量範圍(wéi)爲4.24~42.44m/s.
　　由于(yú)本次實(shi)驗在恒(heng)溫恒濕(shī)實驗室(shì)内進行(háng),介質溫(wēn)度變化(huà)可忽略(luè)不計,都(dou)在20℃。20℃時,水(shui)的密度(du)爲998.232kg/m³;動力(li)黏度爲(wèi)1.0050x10-3Pa·s;20℃時，空氣(qi)的密度(du)爲1.205kg/m³;動力(li)黏度爲(wèi)1.8107x10-5Pa·s。
　　計算得(dé)出:對于(yú)DN50口徑,液(ye)體渦街(jie)流量計(ji)雷諾數(shu)範圍爲(wei)2.831x104~2.811x105;氣體渦(wō)街流量(liàng)計雷諾(nuò)數範圍(wéi)爲1.411x104~1.412x105由上(shang)看出，氣(qì)體渦街(jie)最小流(liu)量測量(liàng)點雷諾(nuò)數已不(bú)在精度(dù)保證範(fan)圍之内(nèi),同時,根(gēn)據JJG1029--2007《渦街(jiē)流量計(jì)檢定規(gui)程》,氣體(tǐ)渦街流(liu)量計在(zai)流量點(dian)在qt(0.2qmax)以下(xia)時,1.0級渦(wo)街流量(liàng)計誤差(chà)允許達(dá)到±2%，此時(shi)的K值對(dui)我們的(de)研究有(yǒu)不确定(dìng)性,因此(ci),選取qt(0.2qmax)及(jí)以上流(liu)量點(包(bao)括0.2qmax-0.4qmax>qmax),利用(yòng)兩套标(biāo)準裝置(zhi)對上述(shu)流量點(dian)進行檢(jian)測。
 
3實驗(yan)數據分(fen)析
　　由上(shang)頁圖1可(ke)見,在相(xiang)應雷諾(nuò)數區間(jian)内，用水(shui)和氣對(dui)渦街流(liu)量計儀(yí)表K系數(shu)進行标(biāo)定的誤(wù)差僅相(xiang)差0.5%左右(yòu)，不會引(yǐn)起明顯(xian)誤差。
4結(jie)語
　　通過(guò)本次實(shí)驗,在相(xiàng)應雷諾(nuò)數區間(jiān)内,用不(bu)同介質(zhì)對DN50渦街(jiē)流量計(jì)K系數進(jin)行标定(dìng),誤差基(ji)本一緻(zhì)。所以,對(duì)于1.5級及(jí)以下等(deng)級渦街(jiē)流量計(ji)的标定(dìng),如果受(shou)制于條(tiao)件所限(xiàn),檢測裝(zhuang)置不全(quan)面,用音(yin)速噴嘴(zuǐ)氣體流(liu)量标準(zhun)裝置和(hé)靜态質(zhì)量法水(shui)流量标(biao)準裝置(zhì)互相代(dài)替檢測(cè)是具有(yǒu)可行性(xing)的。該實(shi)驗中仍(réng)有一些(xie)不.足:兩(liang)套标準(zhǔn)裝置一(yi)套屬于(yú)正壓法(fa)檢測,一(yi)套屬于(yu)負壓法(fǎ)檢測,由(yóu)于檢測(ce)設備工(gong)作方式(shì)的一些(xie)區别和(hé)台位.差(cha),存在着(zhe)一些不(bu)确定度(du),但如果(guo)兩種檢(jiǎn)測設備(bèi)的精度(du)等級都(dou)控制在(zai)較高範(fàn)圍内,該(gāi)不确定(ding)度對于(yú)精度等(děng)級較低(di)的渦街(jiē)流量計(jì)是可以(yi)忽略不(bú)計的。

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