涡街流量计与孔板流量计压力损失的比较研究

　　1　引　言

　　如今社会在大力提倡节约能源,每种流量计的压力损失成为用户比较关注的问题,流量仪表的压力损失小已经是选择流量计的一项重要指标。由于涡街流量计与孔板流量计使用的条件相似,并且使用广泛,因此人们常常对这两种流量计进行比较,以便选出更合适的测量仪表。虽然已经有人对涡街流量计与孔板流量计的压力损失进行过比较,但目前文献中所作的比较存在两个问题[1,2]。第一,文献中多是通过比较两种流量计的压力损失计算公式来对两种仪表的压力损失进行比较。对于孔板流量计,它的历史较长,有统一的国际标准,可以直接用给出的压力损失计算公式进行计算。对于涡街流量计,它的历史相对较短,没有统一的国际标准,给出的一些计算公式也不太成熟,通常计算值与真实值之间存在较大的误差。例如,涡街流量计的生产厂家即使是按照行业规范生产的同一型号的涡街流量计,其给出的计算涡街流量计压力损失的压力损失系数Cd也是各不相同的,这就给用公式计算压力损失带来了误差。第二,对两种流量计压力损失比较时,并没有规定两种流量计的有效流通面积相同,所得到的结果缺乏说服力。基于以上两个原因,在天津大学自动化学院流量实验室的气体装置上做了涡街流量计压力损失试验,用试验结果与公式计算的结果进行了比较,对不同Cd值给涡街流量计压力损失计算造成的误差进行了分析,给出了经试验验证的Cd值。并在保证有效流通面积的条件下对两种流量计的压力损失进行了比较,对工业中选用流量计及计算涡街流量计的压力损失都有很好的参考价值。

　　2　试验装置

　　试验装置如图1所示。鼓风机用来使流体在管道中流动;变频调速器用来调节鼓风机的转速以达到调节流体流速的目的;压力变送器和温度变送器分别用来测量管道内气体的压力和温度;差压变送器为电容式差压变送器,用来获取两个取压孔P1、P2之间的压力差,量程为0~10 kPa,最大工作压力为4 MPa,精度为0.5级;试验用涡街流量计的口径为100 mm,其制作工艺符合涡街流量计的行业标准,采用的旋涡发生体为三角柱体。管道内的流体介质为空气,管道直径D=100 mm,取压孔P1、P2之间的距离为5 m。

　　3　涡街流量计压力损失的测量

　　传统测量孔板流量计压力损失的方法如图2所示,分别测出P1、P2两点之间的静压力,所得差值即为孔板压力损失。为了使测出的压力是不可恢复性压力,P1、P2两点之间的距离应尽量远,文献[3]中,管道直径D=300 mm,P1、P2之间的距离为27D,在本试验中管道直径D=100 mm,P1、P2两点之间的距离为50D,通过差压变送器直接将两点之间的差压值读出。考虑到P1、P2两点之间的距离比较长,因此管道本身的压力损失将不能忽略。对装有涡街流量计时总的压力损失ΔPt和管道本身的压力损失ΔPp分别在不同的流速v下进行测量,用ΔPt减去ΔPp即为涡街流量计的压力损失ΔPv,所得结果如表1所示。