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焦?fàn)t煤氣流量計(jì)結(jié)構(gòu)

(1)概述

①特點(diǎn)

焦?fàn)t煤氣流量計(jì)用于低雷諾數(shù)、高黏度流體及含適量固體顆粒漿液的流量測(cè)量。焦?fàn)t煤氣流量計(jì)是根據(jù)力平衡原理工作的流量計(jì)。

焦?fàn)t煤氣流量計(jì)具有下列特點(diǎn)。

成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。容易安裝，維護(hù)方便?？蓪?shí)現(xiàn)干標(biāo)(稱(chēng)重法)。

高可靠性和高精度。精度可達(dá)0.2%。

不需要取壓口導(dǎo)壓，不易堵塞。壓損低，約為標(biāo)準(zhǔn)孔板的一半。直管段長(zhǎng)度較短。與標(biāo)準(zhǔn)孔板比較，上游直管段長(zhǎng)度為5D~10D。

流體適用性強(qiáng)。可用于蒸汽、液體和氣體的流量測(cè)量。特別是含適量固體顆粒漿液的流量測(cè)量。

測(cè)量范圍寬，范圍度為4:1~15:1,適用于大范圍的溫度和壓力工況條件下測(cè)量流體流量。工作壓力可達(dá)42MPa,溫度高達(dá)500℃。

適用低雷諾數(shù)流體流量測(cè)量。雷諾數(shù)下限為1000，流速0.08m/s。

②分類(lèi)

按應(yīng)用的溫度可分為高溫型(80~500℃)、常溫型(-30~70℃)和低溫型(-40~-200℃)。按靶形狀可分為圓盤(pán)形、圓錐形、球形和半球形。按轉(zhuǎn)換器功能可分為應(yīng)變片型、電容力感應(yīng)型等。按安裝方式分為管道式和插入式等。按輸出方式分為脈沖輸出、模擬量輸出和數(shù)字通信輸出等類(lèi)型。

(2)焦?fàn)t煤氣流量計(jì)結(jié)構(gòu)

①結(jié)構(gòu)

    焦?fàn)t煤氣流量計(jì)由測(cè)量管、受力元件(靶板)、力感應(yīng)元件、溫度壓力傳感器、傳遞機(jī)構(gòu)和顯示機(jī)構(gòu)等組成。

a.測(cè)量管。經(jīng)特殊加工且符合特定技術(shù)要求的一段管段，在其上可安裝測(cè)量流量的元件或裝置。

b.靶板。安裝在測(cè)量管，用于測(cè)量流體流量的檢測(cè)元件，簡(jiǎn)稱(chēng)為靶。

c.力感應(yīng)元件。將靶上所受的力轉(zhuǎn)換為其他可檢側(cè)電信號(hào)的元件。

d.溫度壓力傳感器。用于進(jìn)行補(bǔ)償?shù)?，檢測(cè)流體溫度和壓力的傳感器。

e.傳遞機(jī)構(gòu)和顯示機(jī)構(gòu)，信號(hào)傳遞和輸出顯示的裝置。

②檢測(cè)部件結(jié)構(gòu)圖

  焦?fàn)t煤氣流量計(jì)的檢測(cè)部件由安裝在測(cè)量管內(nèi)的靶板和連接桿、密封膜片組成。如圖所示。靶板受到流體流動(dòng)的沖擊力發(fā)生微小位移。該沖擊力和在靶板兩側(cè)的差壓產(chǎn)生的不平衡力一起作用在靶板。

焦?fàn)t煤氣流量計(jì)測(cè)量原理

(1)測(cè)量原理

①受力分析

流體對(duì)靶的作用力由下列各分力組成。

流體對(duì)靶的沖擊力和流體在流過(guò)靶板后分離，在靶兩側(cè)產(chǎn)生差壓所形成的作用力F。

流量流過(guò)靶與管道內(nèi)壁之間的環(huán)形截面時(shí)，對(duì)靶周形成的粘滯摩擦力。

  其中，前者遠(yuǎn)大于后者，因此，可只考慮F的影響。

  通常，流速低時(shí)，流體繞過(guò)靶板，在流體邊緣層發(fā)生分離，不產(chǎn)生旋渦，對(duì)流體的主要阻力來(lái)自流體摩擦，其大小與雷諾數(shù)有關(guān)。隨著流速增加，邊界層開(kāi)始分離，并在靶后產(chǎn)生旋渦，流體阻力從摩擦阻力轉(zhuǎn)變?yōu)閴翰钭枇?，其大小與流速平方成正比。其阻力系數(shù)不隨雷諾數(shù)增加而變化。

②計(jì)算公式

在恒定截面直管段中設(shè)置一個(gè)與流束方向相垂直的靶板，流體沿靶板周?chē)ㄟ^(guò)時(shí)，靶板受到作用力F，其大小與流體的動(dòng)能和靶板面積A成正比.可表示為:

式中，α是流量系數(shù);γ是流體可膨脹系數(shù);D是測(cè)量管內(nèi)徑，m; d是靶徑，m; ρ是流體密度，kg/m3; F是靶受到的力，N ; qv是流體體積流量，m3/s。

(2)主要系數(shù)

①界限雷諾數(shù)

 與節(jié)流裝置類(lèi)似，當(dāng)流體雷諾數(shù)大于某一雷諾數(shù)時(shí)，焦?fàn)t煤氣流量計(jì)的流量系數(shù)趨于恒定，稱(chēng)該雷諾數(shù)為界限雷諾數(shù)。界限雷諾數(shù)與靶幾何尺寸、管道內(nèi)徑、被測(cè)流體特性等有關(guān)。

實(shí)驗(yàn)表明，焦?fàn)t煤氣流量計(jì)的界限雷諾數(shù)比標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的界限雷諾數(shù)要低得多。因此，焦?fàn)t煤氣流量計(jì)可適用于低雷諾數(shù)流體的流量測(cè)量。

通常，管道內(nèi)徑越小，界限雷諾數(shù)越小。下表是電動(dòng)焦?fàn)t煤氣流量計(jì)部分界限雷諾數(shù)與流量系數(shù)。

②流量系數(shù)

大量實(shí)驗(yàn)提供的數(shù)據(jù)表明，焦?fàn)t煤氣流量計(jì)流量系數(shù)的基本數(shù)據(jù)在0.62~0.66之間。影響焦?fàn)t煤氣流量計(jì)流量系數(shù)的因素分析如下。

靶的幾何形狀。不同形狀的靶對(duì)流體的流阻不同，造成流量系數(shù)不同。實(shí)驗(yàn)表明，球靶對(duì)流量系數(shù)的影響，半球靶次之，平板靶最小.

雷諾數(shù)。存在一個(gè)界限雷諾數(shù)，當(dāng)流體雷諾數(shù)大于該值時(shí)，流量系數(shù)可基本恒定。

流通截面。焦?fàn)t煤氣流量計(jì)的流通截面是圓環(huán)面積.連接靶板的杠桿直徑和通過(guò)圓環(huán)的杠桿長(zhǎng)度影響流通面積。流通截面面積的減小使流量系數(shù)增大。

靶徑和靶徑比。它們影響流通截面面積，也影響靶的受力。靶徑大，流量系數(shù)大;靶徑比(靶徑與管道內(nèi)徑之比)大，流量系數(shù)減小。

靶板特性。與標(biāo)準(zhǔn)孔板類(lèi)似，靶板入口銳度影響流量系數(shù)。因此，長(zhǎng)期使用后流量系數(shù)會(huì)增大。此外，靶板的平直度等也影響流量系數(shù)。

直管段。焦?fàn)t煤氣流量計(jì)對(duì)上游直管段長(zhǎng)度的要求比標(biāo)準(zhǔn)孔板的低，一般在5D-1OD。

安裝。靶板與管道的同心度、測(cè)量管內(nèi)徑與管道內(nèi)徑不一致等都會(huì)造成流量系數(shù)的改變。