V锥流量计在蒸汽测量中可膨胀系数的实验研究.pdf

化工自动化及仪表
第4L卷
∨锥流量计在蒸汽测量中可膨胀
系数的实验研究
毕英许文达21张涛刘伟光李宝
(1.国家蒸汽流量计量站,山东烟台2064003;2.天大学电气与自动化工程学院、天常300072)
摘冥利用燕汽实流检分别在不同工况条件下,开最了L悬骨業V流壹计的可膨脉系数
实验测试,实验样机为 DA5OM和D100mm两种口径,其等放直径比B有0.55、0.65、0.75这3种规
格,建立V量计在蒸汽介质条件下的可膨滕系数拟合方彙,利用实验数据拟合賽到了V流量计
在蒸汽介质条件的可摹数经验拟合公式。实验结表明:汽介质条件下的拟合公式与空气介质
杂的经验拟合公式脊在偏差,最大可能会引起5%的计量偏。
关谓蒸汽流计量V流量计可膨慇系数
中分类号TH701文标识码、A文章第号10003932(2014)02-0124-04
Ⅴ锥流量计最早由美国的 Micrometer在20锥流量计可膨胀系数的变化规律,笔者借助冷凝
世纪80年代中期研制生产,后被人们普遍认可并称重法蒸汽流量计量标准装置,进行蒸汽介质
得到了广泛的应用,特别是其相对于孔板等其他的实验,建立蒸汽介质条件下的V锥流量计可膨
差压式流量计,具有压损小、量程比大、前后直管胀系数拟合公式,并与上述各经验公式进行对比
段长度小及抗脏污等优点2,被广泛应用于蒸分析。
汽、管道煤气及天然气等气体介质流量的测量中
V锥流量计可膨胀系数拠合公式学模型
具有替代孔板、文丘里管及标准喷嘴等差压式流
V锥流量计是一种差压式流量计,其结构原
量计的趋势。随着V锥流量计的应用与推广,其理如图1所示,流体自截面1处流到截面2处,在
应用于蒸汽及管道煤气等其他气体介质测量中的流动过程中满足质量守恒定律与能量守恒定律。
精度受到了质疑,尤其是Ⅴ锥流量计可膨胀系数
这个气体测量的重要参数的使用,逐渐成为研究
人员、生产制造商和用户关心的热点问题。可膨
胀系数的研究已成为制约V锥流量计发展的关
流向
键因素(1。
锥体
国内外对于V锥流量计可膨胀系数的计算
壁
进行了大量的研究。1994年, Dahlstrom M J的研
究表明了内锥流量计的可膨胀系数介于孔板与文
图1V沆计结构原理
丘里管之间;2001年, Peters R w等研究了V
可用流体的连续性方程和伯努利方程联合求
类型内锥流量计的可膨胀系数,在英国国家解得到V锥流量计的流量计算公式
工程实验室(NEL)进行了实验并给出了拟合公
SCUDA
式];2008年,徐英等对L悬臂形式的内锥流量
计进行实验研究,并得到了相应的拟合公式?。式中C一一流出系数;
但是上述对于Ⅴ锥流量计可膨胀系数的研究均
D一一管道内径;
是以空气为测试介质进行的,对于天然气及蒸汽
g。-一质量流量
等可压缩气体介质,其计算经验公式是否仍然适
用尚缺乏实验验证。因此为了研究蒸汽介质下V
收白期:2013-12-30(修改稿
万方数据
第2期
毕英等.Ⅳ锥流量计在蒸汽测量中可膨胀系数的实验研究
125
B一截面2和截面1流通面积的等效直能够获得流出系数C和可膨胀系数的乘积,进
径比;
而得到以C为纵坐标,△p/KP1为横坐标的拟合
上游截面1与下游截面2取压口之图。根据式(5)可膨胀系数模型,在水流量标准
间的压力差
装置上进行实验,标定出流出系数C,即可得到可
可膨胀系数;
膨胀系效的拟合公式。
p-一截面1处的流体密度。
由式(5)可以发现,可膨胀系数与等效直
由式(1)可知,对空气、蒸汽及天然气等可压径比B、压力差△p和上游侧压カP1相关。为使
缩流体的流量进行测量时,流出系数C和可膨胀研究具有普适性,笔者选择不同的B、△p和P1进
系数是在一起的,无法分开。标准孔板、喷嘴实行实验,分析这3个参数对可膨胀系数的影响规
验研究结果以及前人对V锥流量计可膨胀系数律。具体方法是:B由流量计本身的尺寸参数决
的研究成果表明“,锥流量计的可膨胀系数s定,在实验样机加工过程中,采用可换锥的方式实
与管径和雷诺数无关,在给定流量计和等效直径现B的改变;△P受介质流速的影响,在实验中通
比的情况下,取决于等熵指数和压力比△P,过改变实验流量实现△P的改变;p1的改变由蒸
可以用直线方程y=ax+b表示两者的关系,具体汽流量标准装置改变检测工况条件实现。
公式为:
2.2实验样机
C& =b+a
△P
实验样机为两台可换锥头L悬臂型内锥流量
计,口径分别为DN50mm和DM100mm,其结构如
其中a、b为常数,p1为截面1处的压力。
图2所示,该流量计样机均由测量管、引压管、锥
可膨胀系数是用来修正流体的压缩性在流量
体、法兰及取压口等部件组成。
测量时所引人的偏差。气体体积变化主要由压力
差引起,若流量计上游压力不变,随着p的减
小,可膨胀系数s也逐渐趋于1。当压力差为零
时,也就是△p/kp1=0时,2=1,故C=b。
将式(2)两端同除以C得到
1+a
△p
其中a'=a/C。
此外研究表明,可膨胀系数公还是等效直径
图2L悬臂型内锥流量计结构
比B的函数,a'可表示为形如下式的关于B的n
DN50mm实验样机共有等效直径比为0.55、
次多项式:
65,0.75的3个锥体,DN100mm实验样机也共
a'=l+
a'=l+kB"+m2°
(4)有等效直径比为0.55,0.65、0.75的3个锥体,其
实物如图3所示。
其中k、l、m均为常数。
因此,对不同B值的内锥流量计进行实验,拟
合C8与Ap/P1的线性关系曲线,进而得到一系
列a'值,并按照式(4)进行拟合,综合得到可膨胀
系数的计算公式
a. DN50MM
b. Dn100mm
6=1+(l+"+mg2n)4p
图3L悬臂型内锥流璗计实物
2.3实验参数设置
2蒸汽介质可膨胀系数实验方案
在以蒸汽为测试介质的实验中,为达到改变
2.1实验方法
实验工况的条件,实验分别在0.2、0.3、0.4MPa3
由式(1)可知,利用蒸汽流量标准装置实验种压力条件下进行,共计24组实验。其中在
万方数括