V錐流量計基本參數的意義

V錐流量計基本參數的意義
① 流出系數(C)【9l
流經節流裝置的流體的實際流量與理論流量的比值。
一個錐形流量計的流出系數C是在充分發展的紊流和無旋轉流的理想流動
條件下，在合格的流量校準裝置上經實驗校準得出的。如果錐形流量計的上游
管道中流體的速度分布發生畸變或有旋轉流，則該流量計的流出系數c會產生
與速度分布畸變程度和旋轉流強度相關的附加誤差。
② 等效直徑比(0，)
工況下，節流裝置中節流件附近的最小流通橫截面面積與管道流通橫截面
面積之比的平方根為直徑比B[10l。
當對于V錐流量計是，等效直徑比： 展；睜=丁-d,z) (2-1)
③ 管道雷諾數(ReD)
以管道內徑為特征長度，用以表征管道內流體流動特性的一個流體動力學
相似準數．當流體在管內流動時，雷諾數是表征流體流動時慣性力與粘性力之
比的無量綱數【l¨。雷諾數Re的基本公式為：
Re=V L／V (2—2)
式中：v一流體的平均流速，米／秒；
L一流動的特征長度，米；
v一流體的運動粘度，米2／秒。
當管道雷諾數ReD<2000時為層流狀態；
當管道雷諾數RED>4000時為紊流狀態；
當管道雷諾數ReD在2000與4000之間時，為過渡區．
④ 速度分布‘12】
流體在管內流動時，噴嘴流量計任一橫截面上各點軸向流速通常用二維圖形來表示，
即稱之為速度分布。它是一個表示沿管道直徑各點速度值如何變化的平面圖形。
受實際流體的粘性和邊界層影響，充分發展的流體速度分布與ReD和管道
內壁粗糙度有關。一般呈旋轉對稱的中凸曲面形狀。三種不同的典型速度分布
的示例如圖2—2、圖2—3、圖2—4所示。
圖2—2在層流狀態下的速度分布圖2--3在紊流狀態下的速度分布
在層流狀態下，速度分布為拋物面形狀．管道中心處的最大流速v。。是平
均流速的2倍(圖2—2)。在紊流狀態下，在很長的直管段的下游處速度分布
將變得非常平坦(圖2—3)．管道中心處的最大流速V。。是平均流速的1．2倍。
在此狀態下的速度分布稱為“充分發展的紊流速度分布”。
然而，當管道中出現了彎頭、閥門、流量計或其它擾流件時，速度分布就
是發生嚴重畸變。在同一彎頭下游5D和20D處，兩個典型的不對稱的速度分
布如圖2--4所示。
圖2—4在同一彎頭下游5D和20D處所測得的速度分布
⑤ 旋轉流和渦流l引
文丘里流量計管道中的彎頭、閥門、流量計或其它擾流件還會在流動的流體中產生旋轉
流．當流體通過一個彎頭時，彎頭外側的流體流過的距離要比內側長。這樣就
會以非常復雜的方式破壞原有的流型。其結果就是在彎頭后的直管段中產生一
個流體的旋轉運動A．這種旋轉運動A會疊加在原來向前的流體運動B上。關
于此效應的簡化的示意圖如圖2--5所示．
圖2—5由一個單彎頭所引起的旋轉流
當然最強烈的干擾旋轉流是一種三維旋轉的流動，即渦流．在非常接近的
兩個擾流件或在不同平面的雙彎頭的下游就會產生渦流．它會使得流體的流動
曲線變成螺旋狀旋轉前進，并在一個很長的距離內一直都保持這種流動形式，
如圖2—6、圖2--7、圖2—8、圖2—9、圖2一10所示．
圖2—6單彎頭流體狀況(紊流)
圖2--7單彎頭流體狀況(層流)
在高雷諾數條件下，渦流的衰減率是每單位管徑長度衰減4％，而在低雷
諾數條件下每單位管徑長度僅衰減2％．這就是說，在一倉假定管徑為100 mm
的管道中，當渦流沿管道向下游移動時，現有渦流的強度將每經過100 mm衰
減4％(或2％)。
圖2--8紊流經過單彎頭示意圖
圖2—9雙彎頭流體狀況
圖2--10紊流經過單彎頭示惹圖
這就是我們平時采用直管段的原因：通過一定長度的直管段來消除渦流的
影響。必要時，可通過安裝一個流動調整器來抑制強烈的渦流。對于錐形流量
計無需流動調整器就可抑制強烈的渦流。
⑥流體的密度(P)與比容(V。)
流體的密度P是指單位體積流體的質量。流體的比容V。是它的密度的倒數。
即：
p=I／V， (2—3)
被測流體的密度，對于流量測量結果準確度的影響，與差壓處于同等重要
地位．因此，必須對流體的密度P進行精確的計算．
⑦流體的粘度[131
粘度是流體內部或分子間對剪切應力阻抗的一種量度。在測量流量時，為
了計算管道雷諾數ReD或確定其它參數，需要知道流體的粘度。當使用錐形流
量計時，由于雷諾數的精確度對流出系數的影響較小，所以對粘度和雷諾數的
計算精度不必要求過高．流體的粘度是表示流體內摩擦力的一個參數。常用的
表示粘度的方法有兩種：動力粘度和運動粘度。
動力粘度(又稱絕對粘度)，常用lI表示。動力粘度的SI制單位是Pa·S，
但常用的物理單位是厘泊(cP)．1 cP=100Pa·S。
運動粘度(又稱比密粘度)，常用v表示。流體的動力粘度除以流體的密
度就是它的運動粘度．v=p Ip。運動粘度的sI制單位是m2IS，但常用的物理
單位是厘沱(cSt)。1 cSt=104 m2／S．
隨著溫度升高，粘度會很快減?。?
⑧等熵指數(K)
在等熵過程中，氣體(或蒸汽)介質壓力相對變化與密度相對變化的比值．
K=p／p(6 p16 P)S (2—4)
式中：S一熵。
對于理想氣體，等熵指數等于比熱比f14】?！炯炊▔罕葻?CP)與定容比熱
(C，)的比值】。
⑨氣體壓縮系數(z)
表示氣體偏離理想氣體性質的程度。它是一個無量綱數，它是氣體溫度T、
壓力P和組分的函數．Z的表達式：[151
z=pM／pRT (2—5)
式中；M一氣體的分予量，kg／kg tool：
R-．氣體常數，R=8．31441Jl(g mol K)；
p一氣體的密度，kg／m3；
⑩管道內壁粗糙度
粗糙度是指加工表面上具有的較小間距和峰谷所組成的微觀幾何形狀特
性．
管道雷諾數ReD和管道內壁粗糙度是影響速度分布的主要參數。管道內壁
粗糙度對降低能源消耗也有明顯作用．為評定管道內壁租糙度，一般常用下列
參數[161：
a)輪廓算術平均偏差R。，以長度單位表示．Rl系指在取樣長度內，輪廓
偏距絕對值的算術平均值，或在取樣長度內，被測輪廓上各點至輪廓中線的距
離的絕對值的總和的平均值．
b)等效絕對粗糙度k，以長度單位表示。對于一個基本上為正弦波形狀、
具有較小間距和蜂谷所組成的輪廓，為簡化計算，可以假定km竹R。。