圆形挡块差压流量计的试验研究

　　差压流量计因其使用寿命长、应用范围广、标准化程度高、不需实流标定等特点[1],被广泛应用于工业生产过程中流量的测量。但是传统的标准节流装置,如孔板流量计具有其固有缺陷。而本设计则具有使用雷诺数范围大、避免管内流体堵塞、适合高粘度流体、结构简单、性能稳定、容易清洗等特点。

　　1　设计原理

　　在充满流体的管内放置一固定的节流元件,流体流动时在该处截面积收缩,流速加快,动能增加,静压减少,在节流元件上、下游处形成一个静压差[2]。对于既定的节流元件,该静压差与流量的大小形成一定的函数关系,其表达如下:

　　流出因数是节流元件的一个重要参数,它与节流元件的型式、开口面积、取压方式、被测流体的性质和流动状态等因数有关,由试验确定。本研究的任务就是根据已知管道直径、被测流体的物理性质及节流元件的开口面积,选择适当的流量标尺上限和压差上限,确定该流量计的流出因数。

　　2　实验装置

　　实验系统,由一个恒压水箱提供压力恒定的水流,用温度计测量水温,节流元件前、后分别有10D、5D以上的直管段,由上下游截止阀控制流量,U型管测量压差,标准量筒测流量[3]。试验装配图如图1所示。

　　3　试验步骤

　　(1)由水泵向水箱供水,保持水压恒定;

　　(2)缓慢地打开前截止阀,让前端管道充满水,注意防止差压流量计发生倒灌;

　　(3)渐渐打开后截止阀,水流恒定以后,打开秒表,同时将水引入量筒。量筒将满时关上秒表,同时将水引出量筒。记录时间、水量、水温及压力;

　　(4)每次试验重复3~4次,每个截流元件测量6组以上数据。

　　4　试验数据计算及分析[4]

　　数据计算的已知条件:被测介质为水,工作温度为室温20℃。取压方式为D-D/2取压。根据实测的压差、流量、温度等流体的物理参数来计算节流元件的流出因数。由于在常温下工作,管材的膨胀因数及流体的膨胀因数都取1·0。计算公式为:

　　节流元件不同开度时的流出因数列于表1;不同流量下(以h/D=0·8为例)节流元件的流出因数与压差平方根的关系列于表2。

　　从表2可看出:当h/D=0·8时,流出因数c比较接近一个常数,平均值为0·8395,其中最大误差仅为3·75%。当h/D值分别为0·5, 0·6, 0·7, 0·9时,其流出因数见表1,最大误差分别为2·7%,2·1%, 1·3%和5·9%。同时,随着流量的增加,通过节流元件的压差也不断增加,运用Origin对数据进行拟合,可以发现流量与压差平方根呈近似线性关系。不同h/D情况下,节流元件的流量与压差平方根的关系如图2~图6。