摘要(yao):由于(yu)整套(tao)實驗(yan)室标(biao)定裝(zhuang)置價(jia)格昂(ang)責,氣(qi)液标(biao)準裝(zhuang)置無(wu)法全(quan)面覆(fu)蓋,對(dui)于不(bu)同介(jie)質渦(wo)街流(liu)量計(ji) 無法(fa)實現(xian)計量(liang)檢測(ce),通過(guo)對渦(wo)街流(liu)量計(ji)測量(liang)特性(xing)做簡(jian)要介(jie)紹,在(zai)理論(lun)分析(xi)可行(hang)性的(de)前提(ti)下,結(jie)合兩(liang)套标(biao)準裝(zhuang)置在(zai)不同(tong)介質(zhi)、相同(tong)溫度(du)下對(dui)儀表(biao)K系數(shu)進行(hang)标定(ding)對比(bi)的現(xian)場實(shi)驗,實(shi)驗結(jie)果表(biao)明,外(wai)部條(tiao)件幾(ji)何相(xiang)似時(shi),若渦(wo)街流(liu)量計(ji)的雷(lei)諾數(shu)在相(xiang)應精(jing)度區(qu)間内(nei)時,斯(si)特羅(luo)哈爾(er)數Sr近(jin)似于(yu)穩定(ding)常數(shu)值,則(ze)其儀(yi)表K系(xi)數近(jin)乎相(xiang)似，利(li)用不(bu)同介(jie)質檢(jian)測出(chu)的流(liu)量計(ji)誤差(cha)有一(yi)定參(can)考價(jia)值。
引(yin)言
　　渦(wo)街流(liu)量計(ji)是基(ji)于馮(feng)卡門(men)發現(xian)的渦(wo)旋穩(wen)定性(xing)理論(lun)，通過(guo)測量(liang)穩定(ding)的漩(xuan)渦頻(pin)率而(er)實現(xian)流量(liang)計量(liang)的,而(er)漩渦(wo)産生(sheng)的頻(pin)率隻(zhi)與流(liu)體流(liu)速、斯(si)特羅(luo)哈爾(er)數Sr、漩(xuan)渦發(fa)生體(ti)的形(xing)狀和(he)特征(zheng)寬度(du)b有關(guan)。渦街(jie)流量(liang)計輸(shu)出與(yu)流量(liang)成正(zheng)比的(de)脈沖(chong)信号(hao)。斯特(te)羅哈(ha)爾數(shu)Sr與漩(xuan)渦.發(fa)生體(ti)形狀(zhuang)及雷(lei)諾數(shu)有關(guan),因此(ci)雷諾(nuo)數與(yu)渦街(jie)流量(liang)計有(you)着精(jing)密的(de)關聯(lian)。雷諾(nuo)數是(shi)一種(zhong)用來(lai)表征(zheng)流體(ti)流動(dong)情況(kuang)的無(wu)量綱(gang)數，物(wu)理.上(shang)表示(shi)慣性(xing)力和(he)黏性(xing)力量(liang)級之(zhi)比，利(li)于雷(lei)諾數(shu)可區(qu)分流(liu)體的(de)流動(dong)是層(ceng)流還(hai)是紊(wen)流。當(dang)流體(ti)流經(jing)的兩(liang)根管(guan)子的(de)外部(bu)幾何(he)條件(jian)相似(si)時,如(ru)果雷(lei)諾數(shu)相等(deng)，則對(dui)應微(wei)團的(de)慣性(xing)力和(he)黏性(xing)力之(zhi)比相(xiang).等,也(ye)就是(shi)流體(ti)流動(dong)狀态(tai)幾何(he)相似(si)。實際(ji)應用(yong)中,在(zai)漩渦(wo)發生(sheng)體形(xing)狀固(gu)定時(shi)，雷諾(nuo)數Re在(zai)2x104~7x106時,斯(si)特羅(luo)哈爾(er)數在(zai)此雷(lei)諾數(shu)範圍(wei)内,基(ji)本是(shi)一個(ge)常數(shu)。本文(wen)通過(guo)實驗(yan)方法(fa)對渦(wo)街流(liu)量計(ji)在上(shang)述雷(lei)諾數(shu)區間(jian)内,在(zai)同口(kou)徑相(xiang)同溫(wen)度下(xia),利用(yong)不同(tong)介質(zhi)進行(hang)計量(liang)标定(ding),繪制(zhi)成曲(qu)線,并(bing)對實(shi)驗結(jie)果進(jin)行分(fen)析和(he)解釋(shi)。
測量(liang)原理(li)和方(fang)法
　　卡(ka)門渦(wo)街現(xian)象是(shi)指流(liu)體遇(yu)到垂(chui)直插(cha)入管(guan)道中(zhong)的非(fei)流線(xian)型阻(zu)流件(jian)時,會(hui)繞過(guo)阻流(liu)件流(liu)動，産(chan)生漩(xuan)渦分(fen)離的(de)現象(xiang)，形成(cheng)有規(gui)則的(de)漩渦(wo)列,而(er)左右(you)兩側(ce)漩渦(wo)的旋(xuan)轉方(fang)向是(shi)相反(fan)的。根(gen)據卡(ka)門渦(wo)街原(yuan)理,漩(xuan)渦發(fa)生頻(pin)率與(yu)管内(nei)平均(jun)流速(su)u有以(yi)下關(guan)系:
 
　　式(shi)中:b爲(wei)阻流(liu)件寬(kuan)度,m;u爲(wei)流經(jing)流量(liang)計的(de)平均(jun)流速(su)，m/s;f爲漩(xuan)渦頻(pin)率,Hz;Sr爲(wei)斯特(te)羅哈(ha)爾數(shu)。
　　渦街(jie)流量(liang)計的(de)K系數(shu)是單(dan)位體(ti)積的(de)流體(ti)流過(guo)流量(liang)計時(shi)，流量(liang)計産(chan)生的(de)脈沖(chong)數。由(you)(1)式可(ke)知,漩(xuan)渦産(chan)生頻(pin)率與(yu)平均(jun)流速(su)、漩渦(wo)發生(sheng)體形(xing)狀及(ji)幾何(he)尺寸(cun),斯特(te)羅哈(ha)爾數(shu)相關(guan)。而查(cha)閱相(xiang)關資(zi)料,經(jing)過大(da)量實(shi)驗證(zheng)明,斯(si)特羅(luo)哈爾(er)數Sr與(yu)雷諾(nuo)數相(xiang)關關(guan)系圖(tu)如1所(suo)示
 
　　由(you)圖1可(ke)知,當(dang)雷諾(nuo)數在(zai)2x104~7x106時,斯(si)特羅(luo)哈爾(er)數在(zai)此雷(lei)諾數(shu)範圍(wei)内,基(ji)本是(shi)一個(ge)常數(shu)。由此(ci)可知(zhi),在漩(xuan)渦發(fa)生體(ti)形狀(zhuang)和尺(chi)寸固(gu)定的(de)情況(kuang)下,隻(zhi)要将(jiang)雷諾(nuo)數控(kong)制在(zai)此區(qu)間範(fan)圍内(nei)，流速(su)和頻(pin)率直(zhi)接相(xiang).關,因(yin)此，利(li)用不(bu)同介(jie)質對(dui)渦街(jie)流量(liang)計的(de)K系數(shu)進行(hang)标定(ding)時具(ju)有理(li)論基(ji)礎和(he)可行(hang)性的(de)。
　　雷諾(nuo)數的(de)計算(suan)公式(shi)如下(xia):
 
　　式中(zhong):ρ爲流(liu)體密(mi)度,kg/m³;v爲(wei)流體(ti)流速(su),m/s;D爲流(liu)場的(de)特征(zheng)長度(du)(圓形(xing)管道(dao)爲管(guan)道當(dang)量直(zhi)徑),m;η爲(wei)流.體(ti)的動(dong)力黏(nian)度，Pa's。
　　由(you)式(2)得(de)知,雷(lei)諾數(shu)取決(jue)于流(liu)體密(mi)度、流(liu)體流(liu)速、流(liu)經管(guan)道尺(chi)寸、流(liu)體的(de)動力(li)黏度(du)。
　　本文(wen)研究(jiu)目的(de)，是将(jiang)雷諾(nuo)數控(kong)制在(zai)最佳(jia)區間(jian)内，利(li)用水(shui)和空(kong)氣兩(liang)種介(jie)質對(dui)渦街(jie)流量(liang)計K系(xi)數進(jin)行計(ji)量檢(jian)定,得(de)出實(shi)驗數(shu)據,從(cong)而驗(yan)證利(li)用不(bu)同介(jie)質在(zai)其.他(ta)條件(jian)相似(si)條件(jian)下對(dui)同口(kou)徑同(tong)一渦(wo)街流(liu)量計(ji)進行(hang)計量(liang)檢定(ding)得出(chu)的誤(wu)差結(jie)果是(shi)否可(ke)信。
2實(shi)驗
　　本(ben)次實(shi)驗采(cai)用由(you)江蘇(su)省計(ji)量科(ke)學研(yan)究院(yuan)考核(he)通過(guo)的2套(tao)社會(hui)公用(yong)計量(liang)标準(zhun)對同(tong)一渦(wo)街流(liu)量計(ji)進行(hang).檢測(ce)。
裝置(zhi)1:靜态(tai)質量(liang)法水(shui)流量(liang)标準(zhun)裝置(zhi)(0.1級);
裝(zhuang)置2:音(yin)速噴(pen)嘴氣(qi)體流(liu)量标(biao)準裝(zhuang)置(∪rel=0.33%，k=2)
被(bei)檢表(biao):線性(xing)和重(zhong)複性(xing)較好(hao)的1.0級(ji)某廠(chang)家DN50渦(wo)街流(liu)量計(ji)(脈沖(chong)輸出(chu))
　　對于(yu)DN50口徑(jing),液體(ti)渦街(jie)流量(liang)計标(biao)準流(liu)量範(fan)圍爲(wei)4~40m³/h;氣體(ti)渦街(jie)流量(liang)計标(biao)準流(liu)量範(fan)圍爲(wei)30~300m³/h.
　　流量(liang)是指(zhi)單位(wei)時間(jian)内流(liu)經封(feng)閉管(guan)道有(you)效截(jie)面的(de)流體(ti)量,換(huan)算成(cheng)流速(su)。對于(yu)DN50口徑(jing),液體(ti)渦街(jie)流量(liang)計标(biao)準流(liu)量範(fan)圍爲(wei)0.57~5.66m/s;氣體(ti)渦街(jie)流量(liang)計标(biao)準流(liu)量範(fan)圍爲(wei)4.24~42.44m/s.
　　由于(yu)本次(ci)實驗(yan)在恒(heng)溫恒(heng)濕實(shi)驗室(shi)内進(jin)行,介(jie)質溫(wen)度變(bian)化可(ke)忽略(lue)不計(ji),都在(zai)20℃。20℃時,水(shui)的密(mi)度爲(wei)998.232kg/m³;動力(li)黏度(du)爲1.0050x10-3Pa·s;20℃時(shi)，空氣(qi)的密(mi)度爲(wei)1.205kg/m³;動力(li)黏度(du)爲1.8107x10-5Pa·s。
　　計(ji)算得(de)出:對(dui)于DN50口(kou)徑,液(ye)體渦(wo)街流(liu)量計(ji)雷諾(nuo)數範(fan)圍爲(wei)2.831x104~2.811x105;氣體(ti)渦街(jie)流量(liang)計雷(lei)諾數(shu)範圍(wei)爲1.411x104~1.412x105由(you)上看(kan)出，氣(qi)體渦(wo)街最(zui)小流(liu)量測(ce)量點(dian)雷諾(nuo)數已(yi)不在(zai)精度(du)保證(zheng)範圍(wei)之内(nei),同時(shi),根據(ju)JJG1029--2007《渦街(jie)流量(liang)計檢(jian)定規(gui)程》,氣(qi)體渦(wo)街流(liu)量計(ji)在流(liu)量點(dian)在qt(0.2qmax)以(yi)下時(shi),1.0級渦(wo)街流(liu)量計(ji)誤差(cha)允許(xu)達到(dao)±2%，此時(shi)的K值(zhi)對我(wo)們的(de)研究(jiu)有不(bu)确定(ding)性,因(yin)此,選(xuan)取qt(0.2qmax)及(ji)以上(shang)流量(liang)點(包(bao)括0.2qmax-0.4qmax>qmax),利(li)用兩(liang)套标(biao)準裝(zhuang)置對(dui)上述(shu)流量(liang)點進(jin)行檢(jian)測。
 
3實(shi)驗數(shu)據分(fen)析
　　由(you)上頁(ye)圖1可(ke)見,在(zai)相應(ying)雷諾(nuo)數區(qu)間内(nei)，用水(shui)和氣(qi)對渦(wo)街流(liu)量計(ji)儀表(biao)K系數(shu)進行(hang)标定(ding)的誤(wu)差僅(jin)相差(cha)0.5%左右(you)，不會(hui)引起(qi)明顯(xian)誤差(cha)。
4結語(yu)
　　通過(guo)本次(ci)實驗(yan),在相(xiang)應雷(lei)諾數(shu)區間(jian)内,用(yong)不同(tong)介質(zhi)對DN50渦(wo)街流(liu)量計(ji)K系數(shu)進行(hang)标定(ding),誤差(cha)基本(ben)一緻(zhi)。所以(yi),對于(yu)1.5級及(ji)以下(xia)等級(ji)渦街(jie)流量(liang)計的(de)标定(ding),如果(guo)受制(zhi)于條(tiao)件所(suo)限,檢(jian)測裝(zhuang)置不(bu)全面(mian),用音(yin)速噴(pen)嘴氣(qi)體流(liu)量标(biao)準裝(zhuang)置和(he)靜态(tai)質量(liang)法水(shui)流量(liang)标準(zhun)裝置(zhi)互相(xiang)代替(ti)檢測(ce)是具(ju)有可(ke)行性(xing)的。該(gai)實驗(yan)中仍(reng)有一(yi)些不(bu).足:兩(liang)套标(biao)準裝(zhuang)置一(yi)套屬(shu)于正(zheng)壓法(fa)檢測(ce),一套(tao)屬于(yu)負壓(ya)法檢(jian)測,由(you)于檢(jian)測設(she)備工(gong)作方(fang)式的(de)一些(xie)區别(bie)和台(tai)位.差(cha),存在(zai)着一(yi)些不(bu)确定(ding)度,但(dan)如果(guo)兩種(zhong)檢測(ce)設備(bei)的精(jing)度等(deng)級都(dou)控制(zhi)在較(jiao)高範(fan)圍内(nei),該不(bu)确定(ding)度對(dui)于精(jing)度等(deng)級較(jiao)低的(de)渦街(jie)流量(liang)計是(shi)可以(yi)忽略(lue)不計(ji)的。

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